浅谈水泥乳化沥青砂浆工艺性试验及施工

孔锋

摘 要：我国的板式无砟轨道是在引进、消化、吸收的基础上经过再创新研发的，具有我国完全自主知识产权的新型轨道，是无砟轨道的主要结构形式之一。板式无碴轨道与传统有碴轨道相比，具有结构高度低、维修保养工作量少、高速行车道碴不飞溅，稳定性好、适用性强、耐久性强和使用寿命长、轨道横向阻力大等特点。主要由混凝土底座、弹性砂浆垫层、预制混凝土轨道板、板间连接构件、钢轨扣件等构成。水泥乳化沥青砂浆具有支撑调整、缓冲协调、阻断裂纹、提供弹性的功能。能保证轨道的平顺性、轨道结构的耐久性和乘车的舒适性

关键词：水泥乳化沥青 工艺 试验 施工

一、工程概况

中交三航局哈大铁路客运专线工程经理部负承担哈大铁路客运专线Ⅲ标段第三施工段伊通河特大桥施工任务，里程范围为DK702+637.64-DK750+937.64，正线全长48.3km。位于吉林省长春市境内，跨2个县市区，四个乡镇，34个自然村，主要工程为伊通河特大桥。

根据中交股份哈大客运专线工程指挥部的要求，按照架梁区段划分铺板区段，TJ-3标段第三项目经理部轨道板无砟轨道铺设范围为D3K692+955.54-D3K736+719.76全长43.16km，即伊通河特大桥沈桥台至1334号墩，包含32m简支梁1288孔、24m简支梁60孔、5.5m空心桥墩1座、（32+48+32）连续梁5联、（40+56+40）连续梁3联、（32+2*49+32）连续梁1联，以及3联连续道岔梁。共需铺板18258块，其中标准板18256块，异形板2块。

二、现场水泥乳化沥青砂浆工艺性试验

在铁科院有关专家和局科研所专家的指导下，在宽城梁场进行了现场灌注试验和揭板工艺检查，在表2铁科院金化所CA砂浆理论试验室配合比的基础上，根据流动度、含气量和现场气温等情况，微量调整拌合水用量和引气剂用量。

1、第一次现场灌注揭板试验

1.1配合比：第一次现场灌注揭板试验所采用的配合比如下表：

CA砂浆配合比

配合比 乳化沥青 聚合物乳液 水 消泡剂 膨胀剂 水泥 砂 铝粉 引气剂

每方材料用量（kg） 446 53.5 32 0.143 3.6 354 715 0.043 1.43

比 例 1.25 0.15 0.09 0.0004 0.01 0.99 2.00 0.00012 0.004

0.7方材料用量（kg） 312 37.5 22.5 0.10 2.5 247.8 500.5 0.03 1.00

1.2搅拌工艺

①搅拌车加料顺序、原材料用量计搅拌时间设置；人工称量铝粉、膨胀剂用量和5kg砂，并稍微拌匀；

②搅拌速度调至低速30rpm；

③一次加入乳化沥青、聚合物乳液、水、消泡剂，并搅拌30s；

④提高转速至中速80rpm，依次加入水泥和砂；

⑤人工加入拌匀的铝粉、膨胀剂用量和5kg砂；

⑥加入引气剂；

⑦提高转速至高速115r并搅拌5min；

⑧调至低速30rpm并搅拌5min；

1.3试验结果

第一次现场灌注CA砂浆性能测试结果见下表：

CA砂浆性能测试

项 目 砂浆温度（℃） 流动度（s） 30min后流动度（s） 含气量（%） 膨胀率（%）

规范要求 5-35 18-26 18-26 8-12 1-3

实测值 21 21.9 24.1 9.7 2.2

1.4第一次现场灌注揭板检查

灌注砂浆断面充填饱满，上下均匀一致，上表面有少量微小气泡，现场灌注试验效果较好。

2、第二至第六次现场灌注揭板试验

为了更好的消除CA砂浆上表面的微小气泡，配合比和搅拌施工调整如下表：

CA砂浆现场配合比

编号 配合比调整措施 搅拌工艺调整措施

1 消泡剂比例调高至0.00055 中速降至70rpm，高速降至110rpm

2 水降至0.08 中速和高速均调至90rpm

3 消泡剂比例调高至0.00055、水0.08 中速和高速均调至90rpm

消泡剂比例调高至0.0007、水0.09 中速降至50rpm，高速降至110rpm

消泡剂比例调高至0.0007、水0.10 中速和高速均调至90rpm

CA砂浆现场常规性能指标测试结果满足规范要求，揭板检查结果：灌注断面充填密实饱满，均质性好，上表面小气泡基本消除，现场灌注试验效果良好。

3、第七次现场灌注揭板试验

3.1配合比：

第七次现场灌注揭板试验所采用的配合比如下表

CA砂浆配合比

配合比 乳化沥青 聚合物乳液 水 消泡剂 膨胀剂 水泥 砂 铝粉 引气剂

每方材料用量（kg） 446 53.5 32 0.25 3.6 354 715 0.043 1.43

比例 1.25 0.15 0.09 0.0007 0.01 0.99 2.00 0.00012 0.004

0.7方材料用量（kg） 312 37.5 22.5 0.175 2.5 247.8 500.5 0.03 1.00

3.2搅拌工艺

①搅拌车加料顺序、原材料用量计搅拌时间设置；人工称量铝粉、膨胀剂用量和5kg砂，并稍微拌匀；

②搅拌速度调至低速30rpm；

③一次加入乳化沥青、聚合物乳液、水、消泡剂，并搅拌30s；

④提高转速至中速60rpm，依次加入水泥和砂；

⑤人工加入拌匀的铝粉、膨胀剂用量和5kg砂；

⑥加入引气剂；

⑦提高转速至高速110r并搅拌5min；

⑧调至低速30rpm并搅拌2min；

3.3试验结果

第七次现场灌注CA砂浆性能测试结果见下表：

CA砂浆性能测试

检测项目 实测结果

砂浆温度（℃） 25.4

流动度（s） 21

可工作时间（min） 70

含气量（%） 9.6

表观密度（kg/m?） 1590

材料分离度（%） 0.6

膨胀率（%） 2.2

泛浆率（%） 0

抗压强度（MPa） 1d 0.13

7d 1.3

28d 未到龄期

28d弹性模量（MPa） 未到龄期

抗冻性 未到龄期

耐候性 未到龄期

3.4第七次现场灌注揭板检查

灌注断面充填饱满，无夹层空隙密实性好，上下均匀一致均质性好，上下表面微小气泡基本消除，现场灌注试验效果较好。

4、试验结果

根据多次现场灌注揭板试验结果，在专家的建议下结合原材料的性能和秦皇岛天业通联CA砂浆搅拌车自身的特性和现场情况，最终形成直接用于灌注施工的CA砂浆的基本配合比及调整范围，基本配合比如下表：

CA砂浆基本配合比

配合比 乳化沥青 聚合物乳液 水 消泡剂 膨胀剂 水泥 砂 铝粉 引气剂

每方材料用量（kg） 457.4 54.9 32.9 0.256 3.66 362.3 731.9 0.0439 1.46

比 例 1.25 0.15 0.09 0.0007 0.01 0.99 2.00 0.00012 0.004

三、灌注工艺

1、砂浆灌注作业前的准备工作

砂浆的灌注应在气温5℃-35℃进行，施工环境温度不在此范围内施工时采取相应的保温措施。下雨天不得进行关注作业，同时，根据天气预报情况做好防雨措施的准备工作，若灌注作业中途出现降雨，及时加盖防水布等，避免雨水与灌注袋直接接触。

在机械的各部分检查、清扫完毕后，将砂浆的灌注材料装车。材料装车完毕后，及时采取防雨措施，并提前确认当天工班计划砂浆灌注的板数，并提前做好防雨措施覆盖需要灌注的板，防止底座板存有积水，影响施工。

所有准备工作完成后，按以下程序要求开始施工：

1.1轨道板底部杂物灌注前清理：

轨道板铺设后，由于可能桥面附属工程处于同时施工，或未能及时施工砂浆，板底与底座混凝土之间的缝隙可能会有小石子或杂物存在，可能会有些尖锐的小石子会戳破灌注袋，导致砂浆流出。对于混凝土底座上的积水、粉尘等可能对灌注成果产生不良影响的要予以清除（水、灰尘等可用压缩空气吹掉或用废棉纱头擦拭，除去积水）。

1.2 灌注前轨道板状态确认：

技术人员应该在砂浆搅拌的同时对砂浆灌注计划的板进行确认；用钢尺估测轨道板的平整度及水平偏移情况，确认轨道板是否精确调整到位；轨道板精调时也有可能会有木块遗漏，这样会导致灌注袋无法铺设，因此要确认凸形挡台与轨道板之间的定位木楔都已打设并有效（是否有松动），尤其是曲线超高段。

1.3 灌注袋铺设检查：

用直尺检查轨道板与底座混凝土之间的距离并选择合适大小的灌注袋，将灌注袋平整地铺开在指定的位置，避免出现褶纹，灌注袋的U型边切线要与轨道板边缘一致，允许偏差1cm左右。灌注袋的铺设要根据灌注厚度的情况来确定，技术人员和灌注袋铺设人员使用三角板及时调整灌注袋铺设位置。灌注袋浇注口方向应根据施工的方便性确定，应注意保持方向的一致性，但在坡度区间应注意，袋浇注口方向应是从轨道板的低侧方向，浇注从轨道板的低侧浇注。

1.4 砂浆灌注设备的检查：

由于砂浆搅拌结束后的清洗工作会有一些残留的污水，其中的沥青和砂子如果存留在灌注口的位置，硬化后会对下一班的灌注工作带来影响，因此灌注作业前应首先确认灌注口没有被堵塞。确认灌注口通畅后方可进行灌注作业。

2、灌注施工：

① 在轨道板表面铺设塑料薄膜，防止轨道板等的污损。

② 一切准备完毕后，打开下料阀门，将搅拌好的砂浆从搅拌机经过下料软管流进灌注漏斗。

③ 适度对流入灌注漏斗的砂浆进行搅拌（目的是减少砂浆的气泡，使浆液均匀）灌注漏斗与灌注软管相连，打开灌注漏斗与灌注软管间连接放料阀门，使砂浆流入灌注软管。同时一起打开灌注软管与浇口袋相连阀门，使砂浆通过浇口袋自然流入灌注袋内（不得将搅拌灌注设备下料口与灌注袋浇口直接连接）。

④ 砂浆应缓慢连续灌注，防止产生气泡。灌注过程中安排专人观测轨道板状态，不得出现拱起、上浮现象，尽量避免踩踏轨道板。当注入到灌注袋一半量时，应降低灌注速度，直至灌注袋砂浆充分填充（避免轨道板下面出现空隙）。

⑤ 确认灌注袋的充填饱满后停止灌注，将浇口用扎带扎紧，在浇口袋多留一些砂浆（补充用）。分离灌注软管与浇口袋，用木块垫起灌注浇口。用板子将灌浇口袋竖起。（如图1）

⑥ 在砂浆凝固之前，要数次将浇口袋内的砂浆挤入灌注袋，挤入砂浆量应根据支撑螺栓的浮起状态来确定。浇口袋的砂浆不够时，从灌注漏斗再输送一些砂浆进行补充灌注。

⑦ 砂浆挤入结束后，用U型夹具封住浇口。如果发生灌注袋破损砂浆溢出的情况，量少时用夹具止漏，量多时，用废棉纱头、细骨材及水泥等进行堵漏，也可用沥青毡布进行修补。

3、灌注后的处理

撤除防止污损用的塑料布。确认砂浆达到指定强度（1天0.1N/㎜2左右）后，撤除定位螺杆和托架。此时，应确认是否有灌注不充分的情况，轨道板与混凝土底座之间有无空隙。如果灌注不充分，需要修补或者撤去已灌注的砂浆重新进行灌注。

为了保护浇口，应在砂浆凝固后，用刀具切断灌注口，并用小型燃烧器将保护薄膜（封补灌注袋的苫布）及金属刮刀全面加温后粘贴。粘贴封补灌注袋的苫布时，为了避免空隙的产生，要对其进行加热，并用金属刮刀涂抹，使灌注袋和砂浆溶为一体。灌注袋或者CA砂浆如果出现破损的地方，亦可用封补灌注袋的苫布进行修补。

结束语：

经过这次工艺性实验，现场施工较顺利，现场检测各项指标均符合相关规定。这将有利于哈大客运专线其他标段及其他施工单位了解和掌握水泥乳化沥青砂浆的施工工艺，从而有利于加强哈大客运专线的使用寿命和列车行驶的平稳性、安全性。

参考文献：

[1]《客运专线铁路CRTSⅠ型板式无砟轨道水泥乳化沥青砂浆暂行技术条件》（科技基【2008】74号）

[2]《客运专线铁路CRTSⅠ型板式无砟轨道水泥乳化沥青砂浆暂行技术条件-严寒地区补充规定》

[3]《关于客运专线铁路CRTSⅠ型板式无砟轨道水泥乳化沥青砂浆管理指导意见》（铁工管【2009】67号）

[4]《客运专线铁路CRTSⅠ型板式无砟轨道水泥乳化沥青砂浆和凸台树脂灌注袋暂行技术条件》（科技基【2008】74号）

[5]《客运专线铁路无砟轨道充填层施工技术指南》

[6]《客运专线铁路无砟轨道充填层施工质量验收补充标准》