低弹模水泥乳化沥青砂浆现场工艺性试验总结

刘莉莉 石瑞 周元

(中铁三局集团有限公司，山西太原 030001)

1 工程概况

1.1 工程简介

新建广珠城际轨道交通工程为双线客运专线，设计时速200 km/h，位于珠江三角冲积平原区，地貌单元属河流冲积平原，地势平坦开阔。主线自新广州站引出，经顺德、中山至珠海拱北，线路全长115.625正线公里;支线自小榄站引出，经中山古镇至江门新会站，支线全长26.04正线公里。

ZH-1标正线DK1+200～DK43+934.47全长43.1 km，上、下行联络线特大桥全长5.8 km，合计48.9 km。标段内正线16座双线大桥、上、下行联络线2座单线特大桥、都宁岗隧道设计为CRTSⅠ型钢筋混凝土框架板，路基段采用CRTSⅠ型预应力框架轨道板，道岔区铺设轨枕埋入式无砟轨道，小榄水道主跨(100+220+100)和新广州停车场走行线设计为有砟轨道。

1.2 无砟轨道结构

广珠城际轨道结构为框架式无砟轨道系统，由混凝土底座、凸型挡台、低弹模水泥乳化沥青砂浆调整层、轨道板、板下橡胶垫层(减振板用)、WJ-7B扣件和60 kg/m钢轨组成，如图1所示［1］。

2 现场工艺性试验及基本配合比确定

2.1 工艺性试验的目的

1)确定基本配合比;2)进行配方同砂浆搅拌车匹配性试验;3)总结砂浆搅拌工艺参数;4)总结砂浆灌注工艺参数;5)对施工作业班组进行培训。

为更好的完成无砟轨道施工，我们在鸡鸦水道搅拌站场地建立了工艺性试验基地，浇筑了足尺模型底座板35 m，包括直线段和曲线段工况，其中直线段15 m，曲线段20 m，曲线半径为2 200 m，底座板、轨道板及其安装与实际工程完全一致。

为了保证工艺性试验的顺利进行，工艺性试验前，按照施工要求我们制定了详细的试验大纲，明确了工艺性试验的内容，其中包括:

1)确定基本配合比，提出砂浆配合比调整范围;2)机械设备与工装安装、调试和试运行;3)确定砂浆的拌制工艺参数，包括计量系统的精度、拌合量、拌合速度以及拌合时间;4)确定灌注工艺，包括灌注方式与速度，确定单块板砂浆的灌注时间;5)确定劳动力组织、人员组成及分工［2］。

2.2 工艺性试验流程

工艺性试验先从小袋灌注开始，再到足尺袋的灌注，经过近半个月的搅拌、调整、灌注及揭板试验，初步取得了一些试验数据和结果。水泥乳化沥青砂浆灌注施工工艺流程见图2。

2.3 砂浆拌制工艺参数的确定

砂浆的拌制工艺参数对其含气量产生严重影响，搅拌机型式、搅拌时间、搅拌速度都将影响砂浆的含气量，因此砂浆的拌制工艺主要依据其含气量而确定。根据《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》中的要求，砂浆的含气量应在8%～12%之间。

三一重工砂浆搅拌车采用世界首创的微泡砂浆技术，利用行星式搅拌机原理，叶片在自转的同时，绕轴公转，能对搅拌锅进行全方位搅拌，同时叶片与水平呈一定夹角，可对砂浆进行推拉与柔性挤压，具有搅拌效率高、引气能力强、均匀性好等特点。

2.3.1 高速搅拌速度的选定

在不加入其他添加剂，且流动度合格的情况下，砂浆的含气量与高速搅拌转速的关系见图3。

图3表明:在高速搅拌3 min的情况下，砂浆含气量随高速搅拌速度的增加而增大，从含气量角度分析，砂浆搅拌机转速不宜过高，但考虑到搅拌的均匀性，选择高速搅拌的转速范围为80 r/min～140 r/min。

2.3.2 高速搅拌时间的选定

在转速为120 r/min的情况下，砂浆含气量与高速搅拌时间的关系如图4所示。

图4表明:高速搅拌时间不宜过长，否则含气量较高，但同时考虑到砂浆搅拌的均匀性，因此选择高速搅拌时间的范围为2 min～4 min。图4还表明，砂浆所用原材料及三一重工沥青砂浆搅拌车的引气能力较强，因此某些情况下需加入适量的消泡剂，减少砂浆的含气量。加入消泡剂后，按照预设的搅拌工艺，连续搅拌5次，砂浆的含气量如图5所示。

2.4 灌注工艺参数的确定

工艺性试验表明，砂浆的灌注速度不宜过快，否则将导致灌注袋滑动与偏移，在曲线段更是如此;同时木楔不宜过早拔出，且铺灌注袋时应拉紧，否则将导致揭板后的灌注袋出现皱褶。因此通过工艺性试验，我们总结出合理的灌注时间应为1.5 min/块～3.5 min/块。

2.5 沥青砂浆车搅拌工艺参数确定

2.5.1 砂浆车搅拌工艺

先加入沥青、水，加完后慢速搅拌0 s～30 s(转速20 r/min～40 r/min);再加入干粉料(转速20 r/min～40 r/min);干粉料加完后高速搅拌2 min～4.5 min(转速80 r/min～120 r/min);高速搅拌完后搅拌0 s～20 s(转速20 r/min)。

2.5.2 通过工艺性试验得出的最佳搅拌工艺

在20 r/min转速下加入沥青、水，加完后20 r/min搅拌30 s;在20 r/min转速下加入干粉料;干粉料加完后高速搅拌3 min(转速120 r/min);搅拌完毕后，在20 r/min转速下搅拌20 s。

2.6 基本配合比的确定

通过工艺性试验确定的基本配合比见表1。

表1 SL-1-20B型砂浆基本配合比 kg/m3

2.7 工艺性试验的施工配合比

工艺性试验现场施工配合比见表2。

表2 SL-1-20B型砂浆施工配合比 kg/m3

2.8 揭板检查

在砂浆的含气量、流动度均合格后，进行了足尺袋的灌注试验，并留样进行砂浆的其他性能检测。

将钢尺插入至卸除支承螺栓的灌注袋与轨道板间隙，钢尺插入深度分别为 1.0 cm，1.1 cm，1.3 cm，1.5 cm，1.7 cm，1.3 cm，1.4 cm，1.6 cm，均小于2.0 mm，这表明水泥乳化沥青砂浆弹性充填层灌注较为饱满。

在精调后的轨道板上标记高度，以监测灌注后的轨道板高度变化，结果如表3所示。

表3 砂浆垫层高度灌注前后的变化一览表 mm

表3表明，砂浆充填层的高度在灌注前后的高差小于0.5 mm，这说明砂浆垫层的体积稳定性良好。

揭板后经表面及断面检查，水泥乳化沥青砂浆充填层匀质性较好，气孔小而多，且分布均匀，揭板试验成功。

2.9 砂浆性能测试结果

采用选定的搅拌工艺和基本配合比拌制CA砂浆，依据《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)进行检测评定，该批CA砂浆所检项目均符合(科技基［2008］74号)标准中的技术要求。

3 结语

1)本标段CRTSⅠ型板式无砟轨道用SL-1-20B型水泥乳化沥青砂浆的基本配合比为:干料(1 000～1 200)kg∶乳化沥青(490～520)kg∶水(30～90)kg。2)三一重工沥青砂浆车的搅拌工艺为:先加入沥青、水，加完后慢速搅拌0 s～30 s(转速20 r/min～40 r/min);再加入干粉料(转速20 r/min～40 r/min);干粉料加完后高速搅拌2 min～4.5 min(转速80 r/min～120 r/min);高速搅拌完后搅拌0 s～20 s(转速20 r/min)。3)砂浆的灌注速度宜为1.5 min/块～3.5 min/块。4)工艺性试验及原材料和CA砂浆性能的型式试验结果表明:采用中南大学研发的SL-1-20B型砂浆配方，并用三一重工立轴行星式砂浆搅拌车拌合的CRTSⅠ型板式无砟轨道水泥乳化沥青砂浆匀质性好，气孔小而多，且分布均匀，其各项指标均能达到《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)的要求。

［1］左景奇，姜其斌，傅代正.板式轨道弹性垫层CA砂浆的研究［J］.铁道建筑，2005(9):96-98.

［2］铁道部科技司.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［Z］.2008.