(CRTSI型)砂浆施工技术(讲稿).ppt

水泥乳化沥青砂浆施工技术(CRTS I型),李海燕,2009年4月,CRTS型板低弹模水泥乳化沥青砂浆,前言,填充材料的种类与功能,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。板式无砟轨道主要分为如下两种型式：,CRTS型板式无砟轨道,CRTS型板式无砟轨道,砂浆垫层 组成：沥青乳液、 水泥、 细骨料、其它添 加剂 功能：支撑、调整，提供弹韧性,凸台树脂 组成：聚醚、异氰酸酯、填料 功能：与凸台一起限制轨道板的纵横向位移，同时提供合适的弹性和刚度。,灌注袋 组成：聚脂无纺布 功能：模板、定位、保护,充填垫板 组成：注入袋及树脂浇铸体 功能：精调钢轨高度,CRTS I 型,CRTS 型,前言,填充材料的种类与功能,普通A型板式轨道 框架型板式轨道,前言,水泥乳化沥青砂浆功能,支撑调整、缓冲协调、阻断裂纹、提供弹性。,（1）支撑调整,保证轨道的平顺性：砂浆垫层厚度一般为50mm左右，砂浆太薄对耐久性有影响，过厚则不经济，所以厚度限制在40100mm之间。,保证轨道结构的耐久性和乘车的舒适性。砂浆的弹性由砂浆的弹性模量表征，弹性模量高低影响其缓冲效果，延展性标志砂浆的变形性能，影响砂浆垫层的变形协调能力。因此，应同时关注垫层砂浆的弹性模量和延展性。,（2）缓冲协调（弹性、延展性）,前言,填充材料的种类与功能,水泥乳化沥青砂浆功能,混凝土底座板允许开裂而轨道板不允许开裂，CRTS型板式无砟轨道结构中用低弹模水泥乳化沥青砂浆，有一定的阻断裂纹向上反射的功能。,（3）阻断裂纹（弹模、延展性）,由上可知，CRTS型板式无砟轨道结构中水泥乳化沥青砂浆垫层的重要功能是支撑调整和缓冲协调。,（4）提供（有限）弹性,水泥乳化沥青砂浆垫层提供的弹性对轨道整体弹性十分有限，扣件弹性比砂浆大得多，而且，砂浆弹性对轨道总体弹性的影响也较小。,前言,填充材料的种类与功能,凸台树脂功能,凸形挡台填充聚氨酯树脂（简称凸台树脂）是CRTS I 型板式无砟轨道的重要组成部分，它填充在轨道板与凸形挡台之间的缝隙中，灌注状态如图1所示，主要起到轨道板的纵横向定位及减振缓冲作用。,图1 图台及填充树脂示意图,前言,填充材料的种类与功能,日本CA砂浆(Cement Asphalt Mortar)的研发始于1965年，从1975年至今共铺设2600km ，分为A配合以及B配合，适用范围见下表,表1 日本A、B配方的使用情况,德国BZ砂浆 (Bitumen Zement Mortar)由于应用时间和里程较短，其使用寿命还有待进一步考察。,前言,国外应用情况,1979年，在北京西北环线军庄至三家店间 40m,1981年，在皖赣线溶口隧道 25m,2002年， 秦沈客运专线国产和日本 2.8km,前言,国内应用情况,2004年，赣龙线枫树排隧道 719m,2005年， 北京东郊环形试验基地 100m 8000多万吨运营考验,前言,国内应用情况,2006年，遂渝线无砟轨道技术综合试验 8km,2007年， 京津城际采用BZ砂浆， 224 km,2006年，台湾高铁应用日本CA砂浆技术铺设了600km,前言,国内应用情况,2008年，武广线武汉综合试验段 40km；,2008年，石太客运专线 95 km；,2008年，滨绥线严寒地区成高子试验段 500m。,前言,国内应用情况,CRTS型板低弹模水泥乳化沥青砂浆,乳化沥青 乳化沥青是将沥青或改性沥青加热熔融，和乳化皂液（包括乳化剂、稳定剂、电解质等）与水一起，经乳化机的机械作用，以细小微粒分散于水中形成的水包油型乳化沥青，因此，乳化沥青含有基质沥青、乳化剂、稳定剂、电解质和水（如图1.1所示）。基本要求是乳化沥青在强碱性的水泥浆体中是稳定的，乳液类型可以是阳离子型，阴离子型或非离子型。乳化剂主要是一些常用的表面活性剂，如季铵盐、高元醇的硫酸酯、聚乙氧基烷基醚等。,水泥乳化沥青砂浆是由乳化沥青和水泥胶结砂子形成的具有优良弹韧性的砂浆，其主要组成有：,1.1 水泥乳化沥青砂浆的组成,1 水泥乳化沥青砂浆的组成与性能,乳化沥青 工程应用中，低弹性模量 CA砂浆主要采用阳离子型乳化沥青，其固体含量要求在60%左右。,1.1 水泥乳化沥青砂浆的组成,1 水泥乳化沥青砂浆的组成与性能,图1.1 乳化沥青结构示意图（左）及显微照片（右）,水泥 主要是硅酸盐水泥和掺混合材的复合硅酸盐水泥，为提高凝结硬化速度，也采用快硬水泥，如硅酸盐水泥与铝酸盐水泥组成的混合水泥。,1.1 水泥乳化沥青砂浆的组成,细骨料 河砂或机制硅砂，细度模数为1.41.8。,膨胀剂 主要采用煅烧合成的硫铝酸钙和氟铝酸钙或二者混合的矿物粉末，石灰粉末，其细度要求为400010000cm2/g。,发泡剂 有铝粉、氮化铝、锌粉、锡粉、硅钙合金等粉末或其混合物。,此外，还有消泡剂和聚合物乳液（P乳剂）等。,所以，水泥乳化沥青砂浆是一种多组分、多物相的混合砂浆，新拌砂浆是一种介稳悬浮浆体。,1 水泥乳化沥青砂浆的组成与性能,（1） 水泥乳化沥青砂浆的基本性能,1.2 水泥乳化沥青砂浆的性能,为使砂浆垫层满足板式无砟轨道结构的要求，水泥乳化沥青砂浆必须具有以下四方面的性能： 施工性能：流动性、稳定性、匀质性、可工作时间等 物理性能：单位体积质量、含气量、膨胀率等 力学性能：抗压强度、弹性模量、延展性等 耐久性能：抗冻性、耐候性、抗水性等,这些性能是相互关联、相互影响的，弹性砂浆垫层的力学性能与耐久性能不但取决于水泥乳化沥青砂浆的组成与配比，而且在很大程度上取决于施工性能与现场施工质量控制。CRTS型板式无砟轨道用水泥乳化沥青砂浆暂行技术条件（简称暂行技术条件）规定的技术性能指标要求如表1.1所示。,1 水泥乳化沥青砂浆的组成与性能,（1） 水泥乳化沥青砂浆的基本性能,1.2 水泥乳化沥青砂浆的性能,CRTS型板式无砟轨道用水泥乳化沥青砂浆暂行技术条件（简称技术条件）规定的技术性能指标要求如表1.1所示。,1 水泥乳化沥青砂浆的组成与性能,表1.1 技术条件,（2） 水泥乳化沥青砂浆性能的主要影响因素,1.2 水泥乳化沥青砂浆的性能, 施工性能,新拌水泥乳化沥青砂浆的施工性能主要有流动性、保持流动性的能力、匀质性和稳定性等，其评价指标主要有流动度、可工作时间、泛浆率、分离度和砂浆温度。,流动性 灌注施工工艺要求新拌水泥乳化沥青砂浆具有自流平的特性，能在浆体高度差产生的重力作用下流动并充满灌注袋或轨道板与底座板间的间隙，因此，砂浆必须具有很好的流动性。砂浆的流动性用流动度指标来评价，它是容积约为600ml的浆体流出圆锥形J型漏斗所需的时间，所需时间越小，则砂浆的流动性越好。暂行技术条件要求流动度为1826秒。,新拌砂浆的流动度主要取决于砂浆中液体（乳化沥青和水）的用量，液体用量越大，流动性越好，流动度越小。但砂浆的用水量是有一定限制的，用水量太大，会降低砂浆及其垫层的耐久性和强度，因此，必要时可以添加合适的减水剂，以获得较低用水量下的较小流动度。所以，拌制砂浆时，可以通过选取合适的用水量和减水剂品种与用量，获得灌注施工所需的流动度。,1 水泥乳化沥青砂浆的组成与性能,测定流动度和砂浆温度,测定搅拌后的CA砂浆温度,测定搅拌后的CA砂浆的流动度,（2） 水泥乳化沥青砂浆性能的主要影响因素,1.2 水泥乳化沥青砂浆的性能, 施工性能,可工作时间 水泥乳化沥青砂浆拌制后，其流动性会因水泥的水化反应而不断降低，即流动度（时间）会增加；另一方面，目前施工中采取砂浆定点拌制，再由拌制点转运到灌注工点，这一转运过程需要一定的时间，因此，为了新拌砂浆到达灌注工点时还有良好的流动性，砂浆应有保持流动性不变或损失较小的能力，该能力用可工作时间表示，它是砂浆拌制后流动度仍保持在26秒所经历的时间，“暂行技术条件”要求砂浆的可工作时间为30分钟。,水泥乳化沥青砂浆可工作时间的主要影响因素有砂浆中液体或水的用量、水泥的水化速度、环境与砂浆的温度： 砂浆中液体或水的用量越大，可工作时间会延长； 水泥的水化速度越快，可工作时间会越短，必要时可适当添加调凝剂来延长； 环境与砂浆温度越高，可工作时间会越小，应严格控制砂浆温度，满足可工作时间的要求。,1 水泥乳化沥青砂浆的组成与性能,（2） 水泥乳化沥青砂浆性能的主要影响因素,1.2 水泥乳化沥青砂浆的性能, 施工性能,匀质性 水泥乳化沥青砂浆是由多组分、多物相混合而成的，其中有液相、固相和气相，有密度较小的空气、有机材料和水等，有密度较大的水泥颗粒和砂，各相的密度相差较大，在重力作用下，密度较大的物相会在新拌砂浆中下沉，而密度较小的物相会上浮，造成新拌砂浆匀质性差。为了保证灌注施工后的砂浆垫层是均匀的，要求这些物相均匀分布在新拌水泥浆体中，即新拌砂浆应具有很好的匀质性，不分层离析，用泛浆率与分离度表征和评价，其要求分别为0和小于1.0。,1 水泥乳化沥青砂浆的组成与性能,（2） 水泥乳化沥青砂浆性能的主要影响因素,1.2 水泥乳化沥青砂浆的性能, 施工性能,泛浆率表征新拌砂浆中液相与固相分离的程度，新拌砂浆中的液相主要是被稀释的乳化沥青，其密度略大于1。如果新拌砂浆静置时，液相上浮到砂浆的表面，形成液相层或水膜，则称为泛浆现象。造成泛浆现象的主要原因有液相含量较多、粘稠度太小、乳化沥青发生破乳和水泥与乳化沥青相容性不好等，因此，减小新拌砂浆的泛浆率的措施有：,改善乳化沥青与水泥的相容性； 调节液相或水的用量和添加增稠剂来提高液相粘稠度。,1 水泥乳化沥青砂浆的组成与性能,泛浆率,搅拌后的CA砂浆,砂浆的注入,注入后在适当的地方悬挂，一天后目测,（2） 水泥乳化沥青砂浆性能的主要影响因素,1.2 水泥乳化沥青砂浆的性能, 施工性能,分离度表征新拌砂浆中固、液和气相分离的程度，用分段密度法测量硬化后砂浆的圆柱体试件上下两段的密度差的百分率表征。当新拌砂浆静置时，水泥与砂子颗粒下沉，而液相和气孔上浮，凝结硬化后试件的上段密度小，下端密度大，即出现分层现象。其主要影响因素有浆体的粘稠度、含气量、气孔尺寸、砂的粒径和固液相的相对比例等。,液相含量越大，浆体的粘稠度越小，分层现象会越严重，可提高浆体粘稠度来减小分离度； 含气量与气孔尺寸越大，气泡越容易上浮，分层越严重，可控制含气量、采用消泡剂消除新拌砂浆中尺寸大于0.2mm的气孔，减小分离度； 砂的粒径越大越容易下沉，应选用级配良好的砂子。,1 水泥乳化沥青砂浆的组成与性能,分离度测试,（2） 水泥乳化沥青砂浆性能的主要影响因素,1.2 水泥乳化沥青砂浆的性能, 施工性能,稳定性 水泥乳化沥青砂浆的稳定性主要指新拌砂浆保持匀质性直到凝结硬化的能力，稳定性不良主要包括乳化沥青破乳、砂浆的匀质性随时间变差、砂浆的流动性对时间和温度很敏感等，是一个综合性能。目前，还没有性能指标来评价。影响稳定性的主要因素有：,各组分材料的相容性，如水泥与乳化沥青的相容性、添加剂与乳化沥青的相容性等，选取相容性很好的各组分材料，可保持新拌砂浆的稳定性； 原材料和新拌砂浆在储运过程中是否被有害物质污染，因此，选用洁净的水，保证原材料和新拌砂浆在储运中不被污染，可保证新拌砂浆的稳定性。,1 水泥乳化沥青砂浆的组成与性能,（2） 水泥乳化沥青砂浆性能的主要影响因素,1.2 水泥乳化沥青砂浆的性能,砂浆温度 新拌砂浆的温度不但影响砂浆的可工作时间，而且还影响新拌砂浆的稳定性。“暂行技术条件”要求新拌砂浆的温度在540之间。,新拌水泥乳化沥青砂浆的温度主要取决于环境温度和原材料的温度，这两项温度越高，新拌砂浆的温度越高，因此，应严格控制原材料（乳化沥青、干料和水）的温度。原材料的温度可以通过原材料储存温度和砂浆搅拌车中的料仓温度来控制。, 施工性能,1 水泥乳化沥青砂浆的组成与性能,（2） 水泥乳化沥青砂浆性能的主要影响因素,1.2 水泥乳化沥青砂浆的性能, 物理性能,含气量 由于水泥乳化沥青砂浆中含有沥青乳化剂，因此，在搅拌过程中，容易产生一定量的气泡；另一方面，为了改善硬化砂浆垫层的抗冻性，还添加了少量引气剂，因而，砂浆中含有较多气泡。砂浆中含有一定量和较小孔径的气泡对砂浆的流动性、抗离析分离性能和硬化砂浆的抗冻性是有益的，而过多的含气量会降低砂浆的强度，因此“暂行技术条件”要求砂浆的含气量为812之间，但气泡孔径应尽可能小于0.2mm。,水泥乳化沥青砂浆的物理性能有密度和体积变化，其评价指标为含气量、表观密度和膨胀率。,1 水泥乳化沥青砂浆的组成与性能,含气量,注入一定量的容器 CA砂浆,计量重量算出实测 密度,密度 表观密度,密度,含气量（） , 100,（2） 水泥乳化沥青砂浆性能的主要影响因素,1.2 水泥乳化沥青砂浆的性能, 物理性能,搅拌机的形式，一般来说，卧式搅拌机引入的含气量大于立式搅拌机； 搅拌速度与时间，搅拌速度越快，高速搅拌时间越长，砂浆的含气量会越大； 砂浆中的沥青乳化剂、引气剂等表面活性剂组分越多，含气量会越大； 消泡剂可减少含气量，尤其可减少孔径较大的气泡含量，但必须将消泡剂加入到液相中才有较好的消泡效果； 添加发泡剂可增加微小气孔的含量； 低速搅拌可减少含气量； 砂浆的流动度越小，含气量会越大，尤其是孔径较大的气泡会较多。,影响砂浆的含气量和气泡孔径的因素有：,1 水泥乳化沥青砂浆的组成与性能,（2） 水泥乳化沥青砂浆性能的主要影响因素,1.2 水泥乳化沥青砂浆的性能, 物理性能,表观密度 水泥乳化沥青砂浆的表观密度影响到砂浆的强度和弹性模量，因此，用于不同板式轨道结构的砂浆表观密度不同，用于单元板式轨道结构的砂浆表观密度要求大于1.3。砂浆的表观密度主要取决于砂浆的组成配比和含气量。,水泥乳化沥青砂浆的物理性能有密度和体积变化，其评价指标为含气量、表观密度和膨胀率。,砂浆中液相（乳化沥青和水）含量越大，表观密度越小； 砂浆的含气量越大，表观密度越小。,1 水泥乳化沥青砂浆的组成与性能,（2） 水泥乳化沥青砂浆性能的主要影响因素,1.2 水泥乳化沥青砂浆的性能, 物理性能,膨胀率 水泥乳化沥青砂浆在凝结硬化过程中会有一定的体积变化，为了使砂浆在轨道板与底座板间灌注饱满充盈，砂浆应具有一定的体积膨胀性，用24小时的膨胀率指标评价。砂浆的膨胀率主要与砂浆的组成材料种类与配比、温度等有关。,硅酸盐水泥水化会有较大的体积收缩，在砂浆中添加发泡剂，在硅酸盐水泥水化产生的高碱性环境下发泡剂反应产生微小气孔，引起处于流态的砂浆产生体积膨胀； 砂子可限制水泥水化的体积收缩，砂子含量较大时，砂浆的体积收缩会减小； 膨胀剂可在砂浆凝结硬化中产生一定的体积膨胀，可使处于塑性阶段的砂浆产生一定的体积膨胀，或补偿水泥水化引起的收缩； 在组成与配比相同时，温度越高，砂浆膨胀率会越大； 如果砂浆出现泛浆与分层现象，砂浆会产生较大的体积收缩。,1 水泥乳化沥青砂浆的组成与性能,膨胀率,搅拌后的CA砂浆,注入到量筒的 250ml位置,注入后立刻测定从上口到CA砂浆的深度（H0）,1天后再测定深度（H24）， 按照H0和H24测定膨胀率,静置24个小时,（2） 水泥乳化沥青砂浆性能的主要影响因素,1.2 水泥乳化沥青砂浆的性能, 力学性能,强度和弹性模量 其评价指标为抗压强度、受压弹性模量，用于纵连扳式轨道结构的砂浆还有抗折强度与粘结强度。砂浆的强度与弹性模量主要取决于砂浆的组成材料与配比、含气量等。,砂浆中乳化沥青与水泥和砂的质量比越大，其强度和弹性模量越低； 水与水泥的质量越小，即用水量越小，其强度和弹性模量越高； 水泥的水化速度越快，砂浆的早期强度（17天）会越高，反之亦然； 砂子含量较小时，会降低弹性模量和强度，尤其是弹性模量； 含气量越大，表观密度越小，其强度和弹性模量越低。,1 水泥乳化沥青砂浆的组成与性能,压缩强度,搅拌后的砂浆,采压缩试验专用试块 （55）,压缩,把材龄1天、7天、28天的试块用压缩试验机测定压缩強度,（2） 水泥乳化沥青砂浆性能的主要影响因素,1.2 水泥乳化沥青砂浆的性能, 耐久性能,抗冻性 由于水泥乳化沥青砂浆也是一种多孔性材料，饱水状态下受冻融循环作用也会发生类似于水泥混凝土的冻融破坏，因此，采用混凝土快速冻融试验方法检验与评价砂浆的抗冻性。实际上，由于砂浆中含有较多的弹塑性组分沥青，其抗冻性优于水泥砂浆或混凝土。,砂浆的抗冻性主要取决于砂浆的组成与配比、微小气孔含量： 砂浆拌制时用水量越小，砂浆的吸水率将较小，其抗冻性越好； 砂浆中沥青含量越大，沥青的低温柔性越好，其抗冻性越好； 硬化砂浆中微小（小于0.2mm）气孔含量较多，对抗冻性有利。,水泥乳化沥青砂浆的耐久性能必须满足使用环境条件的要求，目前对于单元板式轨道结构用砂浆的耐久性能只要求了抗冻性和耐候性。,1 水泥乳化沥青砂浆的组成与性能,1 水泥乳化沥青砂浆的组成与性能,（2） 水泥乳化沥青砂浆性能的主要影响因素,1.2 水泥乳化沥青砂浆的性能, 耐久性能,工作室空气温度602； 相对湿度：705RH； 模拟降雨周期：试样每照射1小时，降雨9分钟； 试验周期为100h、300h、500h。,耐候性 耐候性是评价砂浆耐久性的重要指标，通过模拟自然环境中水-热-光对砂浆的交替作用，采用人工加速老化的试验方法，与同龄期正常养护试件的抗压强度进行对比，其降低幅度表征砂浆的耐候性能。,试验方法：,CRTS型板低弹模水泥乳化沥青砂浆,水泥乳化沥青砂浆由乳化沥青、水泥、细骨料（砂）、聚合物乳液、膨胀剂、消泡剂、引气剂、铝粉等多种组分构成，材料组成涵盖了有机材料和无机材料，材料众多，性能各异；配制过程涉及到有机化学、无机化学、界面化学和胶体化学等学科，水泥乳化沥青砂浆的性能是各组分相互作用、相互影响的结果，即砂浆的组成原材料之间具有一定的相互适应性。原材料的性能指标除了满足各自规定的要求外，必须以满足最终砂浆的性能为前提。,水泥乳化沥青砂浆的原材料种类较多，但其基本组分材料主要有乳化沥青、水泥、砂和水，其它组分材料有各种调节或改善砂浆性能的添加剂，如发气剂、引气剂、P乳剂（聚合物改性乳液）、膨胀剂等。当采用双组分的砂浆组成方案时，主要有乳化沥青和干料。下面分别叙述这些组分材料的组成、性能要求和作用，以及质量检验方法等。,2 水泥乳化沥青砂浆原材料与质量检测,水泥的主要作用有：,2.1 水泥,为了保证水泥乳化沥青砂浆的施工性能，所用水泥必须与乳化沥青有很好的相容性。目前我国主要采用普通硅酸盐水泥，由于生产原材料匀质性差、生产工艺控制有差异，水泥的细度、化学组成有较大的不同，导致同一厂家不同批次普通硅酸盐水泥用水量变动较大。为保证水泥沥青砂浆施工质量控制，结合国外相关标准要求，客运专线铁路CRTS I型板式无砟轨道水泥乳化沥青砂浆暂行技术条件规定，水泥应采用强度等级不低于42.5的硅酸盐水泥或快硬硫铝酸盐水泥，其技术要求应符合GB175和JC933的规定。此外，还应按照JTJ052- T0657中的方法，进行水泥与乳化沥青的相容性试验，只有相容性合格的水泥才能用于配制水泥乳化沥青砂浆。,胶结作用，通过水泥水化反应，生成的水化物与砂子等一起赋予砂浆以强度等力学性能； 改性作用，可提高沥青的耐高温性能和水泥乳化沥青砂浆的耐久性。,2 水泥乳化沥青砂浆原材料与质量检测,(1) 乳化沥青的组成,2.2 乳化沥青,乳化沥青是将沥青或改性沥青加热热融，和乳化皂液（包括乳化剂、稳定剂、电解质等）与水一起，经乳化机的机械作用，以细小微粒分散于水溶液中形成的水包油型分散体。 乳化沥青是砂浆最关键的组成材料，它的性质在很大程度上决定了砂浆的性能。乳化沥青不仅要满足常规的性能指标要求，还要与水泥砂浆体系配合良好，不影响水泥的固化，还要与骨料结合良好，具有优良的综合性能。 乳化沥青的组成包括沥青、乳化剂、稳定剂、电解质和水等。,2 水泥乳化沥青砂浆原材料与质量检测,乳化沥青是由什么构成的？,沥青 （石油的蒸馏物） 乳化液 （水表明面活性剂等） 在水和油的界面，有“表面张力”， 两个物质难以混合均匀 例如： 色拉的调味品,沥青,在常温时，是半固体的材料 不易使用 使用方法是 1）加热，使其粘度变小。 沥青铺装就是用这种方法 2）混合进溶剂，使其粘度变小。 3）使其成为乳液，使粘度变小。,我们身边的乳化产品,牛奶 蛋黄酱 化妆品 水性漆 等 水包油（水中油滴型） 或油包水（油中水滴型）,在显微镜下观察乳化沥青,沥青,表面活性剂的作用,两个物质的边界称为界面，降低这个界面“界面张力”（尽量使界面缩小的力）的物质，称为“表（界）面活性剂”。,乳化沥青的分类,表面的电荷大致分为 阳离子、阴离子、非离子 按用途分类 浸透用 混合用 洒布用,乳化沥青的生产工艺,乳化沥青为什么相对稳定？,阳离子型,非离子型,静电排斥力,空间位阻,什么是乳化沥青,乳化沥青是构成CA砂浆中具有弹性性质沥青部分的材料。制作乳化沥青所使用的沥青是石油精炼后将针入度调整为80/100直馏沥青（straight asphalt）。乳化液所选用的乳化剂、添加剂应易于与水泥、砂混合且不阻碍CA砂浆强度的增长。,乳化沥青的功能,与水泥和各种混合材料具有良好的混合性且可充分水化。 搅拌后的乳化沥青能确保CA砂浆的流动性并减少材料的分离，保证良好的施工性和充填性。 有助于初期、长期强度的增长和弹性的增强。 改善韧性、变形能力和抗裂性能。 增强耐冲击性、耐透水性以及耐化学药品性。 与收缩补偿用的混合材、消泡剂、AE剂、P乳剂等具有良好的相容性，与这些材料相辅相成，形成减水作用，以助于减少干燥收缩。还应具有协助导入微小气泡的效果，以改善抗冻性。,(2) 乳化沥青的性能,2.2 乳化沥青, 恩氏粘度,为使乳化沥青在砂浆中起到很好的作用，其性能必须满足一定的指标要求。乳化沥青的性能指标主要有沥青微粒电荷、固体含量、恩氏粘度、筛（1.18mm）上剩余量、储存稳定性、与水泥的混合性，以及蒸发残留物的含量、三氯乙烯中的溶解度、针入度、延度和软化点等。, 颗粒电荷,沥青乳化沥青中所含颗粒的电荷。在乳液中通过直流电，沥青颗粒向阴极方向移动时，表明它带正电（），向阳极方向移动时，表明它带负电（）。,在规定的温度中使规定量的乳化沥青从试验装置的小孔流下去所需的时间与在同样的温度中使等量的蒸馏水从试验装置的小孔流下去的时间之比，它表示乳化沥青的粘度。,2 水泥乳化沥青砂浆原材料与质量检测,(2) 乳化沥青的性能,2.2 乳化沥青, 贮存稳定性, 筛余物,将500g乳化沥青注入规定的筛子中，用水冲洗后，将筛上残留物在1055条件下干燥、称重，得出残留物与乳化沥青的质量比，用质量百分率表示。由该值可判断乳化沥青中是否产生了沥青的粗颗粒或块状物。,乳化沥青在规定的容器和条件下，贮存规定的时间后，竖直方向上试样浓度的变化程度，以上、下两部分乳液蒸发残留物质量百分率的差值表示，以判断乳化沥青贮存后的稳定性能。, 低温贮存稳定性,在规定条件下，使乳化沥青冻结融解，进行两次循环，然后过1.18mm筛检查乳液中有无粗颗粒或块状物，观察其在贮存阶段对冻融的表现，判断其能否使用。,2 水泥乳化沥青砂浆原材料与质量检测,(2) 乳化沥青的性能,2.2 乳化沥青, 蒸发残留物, 与水泥混合性,在规定的条件下，硅酸盐水泥与乳化沥青的混合料过筛后的残留物质量占水泥与乳化沥青总质量的百分率。由该值判断水泥与乳化沥青混合后的均匀程度。,将乳化沥青中的水分蒸发后所得到的残留物的量，用质量百分率表示。, 针入度,在规定的温度和时间内，附加一定质量的标准针垂直贯入沥青试样的深度，以0.1mm表示。,2 水泥乳化沥青砂浆原材料与质量检测,(3) 乳化沥青的质量检测,2.2 乳化沥青,根据客运专线铁路CRTS I型板式无砟轨道水泥乳化沥青砂浆暂行技术条件规定，乳化沥青的各项性能指标分别按照JTJ0522000公路工程沥青及沥青混合料试验规程中规定的方法进行测试与检验，其性能指标应满足表2.2的要求。,表2.2 乳化沥青性能指标,2 水泥乳化沥青砂浆原材料与质量检测,恩氏粘度,25,用右图的装置、使用蒸馏水测定3次 的平均値为（TW）、使用乳化沥青的测定值为（TS）、算出恩氏粘度。,E,TW,TS,E：恩氏粘度 TW：使用蒸馏水测定3次的平均値 TS：使用乳化沥青的测定值,筛余物,测定在乳化沥青中的颗粒含量。,1.18mm,筛选,1.18mm,1.18mm,筛选,计量取出500g,通过1.18mm的筛子,冲洗容器，让残留乳化沥青通过,把在筛子上残留的残留物，干燥，计量，算出筛余物,水泥混合性,测定水泥和乳化沥青的混合均一性。,计量水泥,1.18mm,干燥,加上计量的乳化沥青,毎分120转搅拌2分钟。,毎分60转搅拌3分钟。,过筛,D,C,A B, 100,D：水泥混合的残留率（） C：筛子上的残留物量 A：采水泥量 B：采乳剂的蒸发残留物量,蒸发残留物含量,测定乳化沥青中含有的沥青率。,计量300g乳化沥青,加热使水分蒸发,测定固形重量、算出蒸发残留物含量,蒸发残留物的针入度,测定蒸发残留物的针入度。,试验蒸发残留物的试样不起泡地注入规定的容器,待试样到常温后，用右图装置测定针入度。,蒸发残留的溶解度,测定蒸发残留成物的可溶成分。,注入上部漏斗试样,测量蒸发残留物的试样取出2g,使用三氯乙烯100ml溶解,储存稳定性,将乳化沥青注入到稳定管中,24小时静置,测定和部分的蒸发残留含量,按照和部分的蒸发残留物含量的差异，算出稳定性,2.3 聚合物乳液,采用高分子聚合物乳液的目的，是为了提高砂浆的综合性能尤其是耐久性能。与乳化沥青混合时，应具有良好的相容性，不得产生凝聚、破乳等现象。其主要性能指标应符合表2.3 的要求。,表 2.3 聚合物乳液的主要性能指标要求,2 水泥乳化沥青砂浆原材料与质量检测,2.4 细骨料（砂）,采细骨料应采用河砂或机制砂，其粒径对水泥沥青砂浆的分层度产生较大的影响，直接影响砂浆的使用性能。如果细度模数过小，则细砂含量较高，为获得足够的流动度所需的水量也就大；如果细度模数过大，则大颗粒砂含量高，砂子就容易沉降，两种结果都会对CA砂浆的分离度及耐久性产生不利的影响。同时，砂子应保持洁净、坚硬、耐久，不应含有泥土和有机质等有害杂质，含水量也应控制在较小的范围内。,细骨料应为最大粒径小于2.50mm的岩石颗粒，不得包含软质岩、风化岩石的颗粒。细骨料的其它技术要求应符合表2.4的规定。,细骨料宜烘干后使用，颗粒级配宜符合表2.5的规定。在贮存和运输过程中，应采取措施防止雨淋、杂物混入。,2 水泥乳化沥青砂浆原材料与质量检测,2.4 细骨料（砂）,表2.4 细骨料的技术指标,表2.5 细骨料的颗粒级配要求,2 水泥乳化沥青砂浆原材料与质量检测,细度模数,用規定的筛子、0.15mm、0.3mm、0.6mm、1.18mm、2.36mm。,干细骨料,筛选,计量,比重和吸水率,测定细骨料的表面干燥饱水状态的比重和吸水率。,表面干燥饱水状态 的细骨料,m1,m2,m3,ds：表面干燥饱水细骨料的密度（g/ml） m1：加上到标线的水的烧瓶重量（g） m2：试样的重量（g） m3：注入试样和水满的烧瓶重量（g） ：在试验温度时的水密度（g/ml）,m2的质量（g）,m2的体积（ml）,泥块含量,在1.2mm筛子上留的 干燥细骨料 （n1）,使其吸水24个小时,用手指压坏,把在0.6mm筛子上残留的细骨料干燥测定重量 （n2）,0.6mm,C,n1,n1 n2, 100,C：泥块量（） n1：试验前试样的干燥重量 n2：试验后试样的干燥重量,含泥量,注入容器后加水,干燥细骨料 （m1）,用手指或抹子搅拌,过0.075mm筛,重做几次,冲洗试验后的 干燥细骨料 （m2）,A,m1,m1 m2, 100,A：含泥量（） m1：试验前试样的干燥重量 m2：试验后试样的干燥重量,有机物,空气中干燥状态细骨料,倒入试样,3%氢氧化钠水溶液,加入溶液,激烈地搅拌,静置24个小时、跟标准液对比,比較,标准液制备 ,制作10%乙醇水溶液,使用于1号制作的溶液 制作2%单宁酸溶液。,采单宁酸溶液2.5ml ，加上3%氢氧化钠溶液97.5ml激列地搅拌。,氯化物含量,测定在细骨料中的氯化物离子含有率。,绝干状态细骨料 （WD）,用玻璃棒搅拌、静置24个小时,取上面的清液 （b）,注入糊精溶液5ml和 萤光黄溶液35滴,使用0.1mol/L硝酸银 溶液滴定（C）,CL, a , 100,a：0.00355 b：上面清液量 b：200 C：滴定量 WD：绝干状态的细骨料量,2.5 水,水泥乳化沥青砂浆拌和水应满足饮用水的标准，应符合JGJ63-2006的相关规定。在确定水源前，必须进行实验室试配，以确定水没有有害影响。,2.6 膨胀剂,宜采用硫铝酸钙类膨胀剂，除初凝时间应大于60min外，其他性能指标应满足JC476的规定。其作用是在砂浆的塑性阶段产生一定程度的膨胀，以部分抵消砂浆的干燥收缩，防止砂浆产生开裂。,2.7 铝粉,宜采用鳞片状铝粉，其性能指标满足GB/T 2085.12007的规定。铝粉的作用是在砂浆灌注后数小时之内反应，释放气体，使砂浆产生一定的体积膨胀，使砂浆填充得更密实。,2 水泥乳化沥青砂浆原材料与质量检测,2.9 引气剂,宜采用松香类类引气剂。其作用是向砂浆中引入微小的气泡，以提高砂浆的抗冻性和耐久性。,2.10 干料,将水泥乳化沥青砂浆中所需的水泥、砂和其它固态组分材料，采用干粉混合工艺与设备，工厂化生产为干料。,2.8 消泡剂,宜采用有机硅类消泡剂。其作用是消除搅拌时在水泥乳化沥青砂浆中形成的大气泡。,其组成成分应分别满足上述原材料的规定要求。,2 水泥乳化沥青砂浆原材料与质量检测,2 水泥乳化沥青砂浆原材料与质量检测,2.11 原材料的储存与管理,原材料进厂（场）后，应及时建立原材料管理台帐。台帐内容应包括进货日期、材料名称、品种、规格、数量、生产单位、质量证明书编号、复验报告编号、使用区段里程等。管理台帐应填写正确、真实、项目齐全。,原材料的储存应按品种、生产厂家分别储存，不同品种、不同生产厂家的原材料不得混装、混堆。乳化沥青、聚合物乳液、引气剂、铝粉等要遮光储存，避免阳光直射，防潮、防雨淋。,2 水泥乳化沥青砂浆原材料与质量检测,2.11 原材料的储存与管理,原材料在运输、储存过程中，其温度应严格控制在一定的温度范围内。乳化沥青、干料的温度控制在535。环境温度低于5或大于35时，应对原材料采取必要的控温措施。,乳化沥青现场储罐的容量宜为现场施工3天的用量以上，并结合乳化沥青的运输情况来确定。储罐应配备从乳化沥青运输车上卸料的配管以及向水泥沥青搅拌车上装料所需的专用泵及配管。储罐应设有可以从外部确认罐内乳化沥青温度和存量的设施、搅拌设施以及进行适当温度管理的设施。,2 水泥乳化沥青砂浆原材料与质量检测,2.11 原材料的储存与管理,乳化沥青的储存时间不宜大于3个月，干料的储存时间不宜大于1个半月。 对于检验不合格的原材料，应按有关规定清除出厂（场）。,CRTS型板低弹模水泥乳化沥青砂浆,3.1 搅拌设备, 砂浆搅拌车性能要求, 走行方式,目前走行方式主要分为轮胎式及轮轨式，根据走行地点不同又分为跨线走行、线间走行、线外走行等三种。,走行方式主要应满足线路具体工况的要求。一般施工便道贯通或交通便利时可采用线外走行。线间及跨线走行方式能适应不同工况（包括跨河流大桥及隧道），当单线隧道内施工时，必须采取跨线走行方式。,3 砂浆现场施工设备、工装与劳动力组织,3.1 搅拌设备, 砂浆搅拌车性能要求, 搅拌方式,国内所开发CA砂浆搅拌车主要采用了立式搅拌，各种车的主要区别在于搅拌罐的尺寸、容积及搅拌叶的设置、运转方式。,CA砂浆拌合时需引入气体，使其含气量满足技术要求。含气量的大小主要决定于搅拌机的搅拌方式及程序，每种机械对于不同配合比均需进行针对性的调试，通过修订叶片的形状、位置、数量均能达到在规定时间内拌合出合适含气量的CA砂浆。,当机械设备选定后，首先应针对施工配合比进行拌合试验，验证设备的搅拌方式与配合比的适应性。通过调整搅拌叶片或修订配合比达到生产合格CA砂浆的目的。,3 砂浆现场施工设备、工装与劳动力组织,3.1 搅拌设备, 砂浆搅拌车性能要求, 投料方式,各类砂浆车的投料方式不同，投料主要应保证材料投入的均匀性及精确性。各种材料在相应的搅拌速度下能较均匀地投入搅拌机内，迅速分散，拌合均匀；各类原材料计量准确后，必须按配合比的设计量投入搅拌机，而投料设备上不可避免的会有滞留物（尤其固态料），因此必须具备确认滞留物的重量是否超出计量允许偏差的方法，同时尽量配备减少滞留物的装置。,水泥乳化沥青砂浆搅拌的投料方式主要有两种：一种是水泥乳化沥青砂浆的固体材料以干混料的形式加入；一种是水泥乳化沥青砂浆的固体材料分别加入。施工时，投料方式的选择决定了搅拌设备的选型。主要影响到搅拌设备仓位的设置。,3 砂浆现场施工设备、工装与劳动力组织,3.1 搅拌设备, 砂浆搅拌车性能要求, 计量方式,计量方式的选择主要应保证各种原材料的计量精度能够满足技术条件的规定。,操作系统应简洁明了，能够反映、记录每次拌合情况，包括搅拌速度、时间、投料重量、拌合方量等信息。,搅拌车还应具备发电系统、一定的原材料储存能力等。单搅拌罐的搅拌车还应具备CA砂浆成品的临时储存灌注罐。, 程控操作方式, 其它,3 砂浆现场施工设备、工装与劳动力组织,3.1 搅拌设备, 砂浆搅拌车配置,每个工作面至少应配置1台CA砂浆搅拌车。 CA砂浆搅拌车的每工作面的配置数量应综合考虑工作面的工况、轨道板调整进度、各类原材料料的供应速度。只有当辅助资源达到要求后，才能增加搅拌车的数量，否则整车的工作效率很难充分发挥。, 首先应根据施工组织设计及工况确定CA砂浆搅拌车采用何种走行方式，据此确定原材料的存放及供应方案； 根据CA砂浆配合比及原材料的选择情况，确认CA砂浆采用干料或单掺料；然后确认各种加料、投料、计量的最大工作能力是否满足配合比要求； 机械初步选定后，进行拌合性能试验，确认CA砂浆搅拌机与配合比的适应性，调试机械使其能够在一定的工艺程序下生产出合格的CA砂浆；, CA砂浆搅拌车选择和使用,3 砂浆现场施工设备、工装与劳动力组织,3.1 搅拌设备, 调试前先确认搅拌车的各部件运转正常，计量系统已经标定完成，各仓体清理干净； 按照施工中最常采用的拌合量进行试搅拌，主要考察CA砂浆施工性能及含气量是否能够满足设计性能指标的要求。主要包括CA砂浆拌合物的匀质性，流动度、可工作时间、表观密度、含气量、温度等指标。 前期设备调试应侧重通过调整工艺参数来满足CA砂浆的性能指标。即通过调整搅拌转速及搅拌时间来实现，当工艺参数的调整无法保证拌制的CA砂浆满足设计要求时，应及时调整搅拌机叶片来实现，主要调整方法包括更改叶片的形状、叶片的位置、叶片的数量等。 设备与配合比的适应性调试完成后，选定设备同时及时记录工艺参数，用于指导后续施工。, CA砂浆搅拌车选择和使用,3 砂浆现场施工设备、工装与劳动力组织,3.1 搅拌设备, 线上固定点补料、线间移动搅拌灌注法（简称线上法如图3.1）：, 水泥乳化沥青砂浆施工方法,水泥乳化沥青砂浆施工方法，根据砂浆原材料补给方式和移动搅拌灌注设备走行方式不同，一般分以下2种，可根据现场的实际情况而选定:,图3.1线上法线间施工示意图,3 砂浆现场施工设备、工装与劳动力组织,3.1 搅拌设备, 线上固定点补料、线间移动搅拌灌注法（简称线上法如图3.1）：, 水泥乳化沥青砂浆施工方法,现场设置临时材料补给基地,配置材料储藏设备及上料设备。移动式搅拌灌注设备（根据现场的实际情况而选定）置于线间，由轨道牵引车或其他动力车牵引，在临时材料补给基地装入砂浆原材料，再移动到现场浇注点进行搅拌浇注。浇注完毕后再返回材料补给基地上料，准备下一班次的浇注。一般一次（工作班）原材了上料数量可保证灌注220270m左右（每个工作班浇注长度取决于轨道板与底座混凝土厚度，一般以 5cm 的厚度计）。,3 砂浆现场施工设备、工装与劳动力组织,3.1 搅拌设备, 移动补料、线下移动搅拌灌注法（简称线下法）：, 水泥乳化沥青砂浆施工方法,现场设置固定材料补给基地,配置材料储藏设备及上料设备。移动式搅拌灌注设备（轮胎走行，在施工便道上移动）置于在桥下或施工便道旁，砂浆原材料补给由专用材料补给车从固定材料补给基地运至注入移动式搅拌灌注设备，由移动式搅拌灌注设备搅拌后，再由专用砂浆中转车（带搅拌功能），运至浇注点进行浇注，或采用压送法注入线上专用砂浆中转车，再运至浇注点进行浇注。见图3.2，3.3(压送法)和图3.4(中转法)。,图3.2 压送法(向桥上)施工示意图,3 砂浆现场施工设备、工装与劳动力组织,3.1 搅拌设备, 移动补料、线下移动搅拌灌注法（简称线下法）：, 水泥乳化沥青砂浆施工方法,图3.4 中转法施工示意图,图3.3 压送法(向路基)施工示意图,3 砂浆现场施工设备、工装与劳动力组织,三一重工,邯郸机械,通联重工,中铁四局,南方路机,3.1 搅拌设备, CA砂浆搅拌车(三一重工制造,如图3.5、图3.6), 各类砂浆车的简介,图3.5 三一重工水泥乳化沥青砂浆搅拌车外形,定量、称重装置,成品储料斗,控制操作系统,砂浆车主搅拌机,图3.6 三一砂浆搅拌车及部分装置,3 砂浆现场施工设备、工装与劳动力组织,3.1 搅拌设备, CA砂浆搅拌车(三一重工制造,如图3.5、图3.6), 各类砂浆车的简介,原材料储存罐，其材料储存量应满足拌制67m的垫层砂浆的要求，可用于约810块轨道板的垫层灌浆。 送料与计量装置最大允许偏差满足技术条件要求（见表3.1）。,表3.1乳化沥青砂浆搅拌车计量精度要求,3 砂浆现场施工设备、工装与劳动力组织,3.1 搅拌设备, CA砂浆搅拌车(三一重工制造,如图3.5、图3.6), 各类砂浆车的简介,搅拌机搅拌速度在20200转/min范围内可调。 一个可伸缩、升降的用于接装垫层砂浆的成品储料斗（中间储存罐），其体积应大于500l，内设有可低速旋转的搅拌叶片，并带有灌浆软管及其接口。 一台自用电发电机。 一套控制操作系统。 水泥乳化沥青砂浆车应可自动记录每批生产的日期，时间，称重数据和原材料温度等。垫层灌浆的轨道板的板号用手工输入。数据进入电子数据存储器。每天将数据转存到一台个人电脑中并打印出来。,3 砂浆现场施工设备、工装与劳动力组织,3.1 搅拌设备, CA砂浆搅拌车(日本制造), 各类砂浆车的简介,主要技术特点 设置双搅拌机； 整车载料能力大； 轮轨走行方式，可适用两种不同轨距； 送料与计量装置最大允许偏差满足技术条件要求。,图3.7搅拌车示意图,搅拌车示意图见图3.7。,3 砂浆现场施工设备、工装与劳动力组织,3.1 搅拌设备, CA砂浆搅拌车(日本制造), 各类砂浆车的简介,搅拌车搅拌及灌注部分的细部特征见图3.8,图3.8搅拌车及灌注部分细部特征示意,3 砂浆现场施工设备、工装与劳动力组织,3.1 搅拌设备, CA砂浆搅拌车(中铁邯郸工程机械制造见图3.9), 各类砂浆车的简介,主要技术特点,满足桥梁和隧道、单线和双线等多种工况，能够实现跨线走行及线间走行。 采用轮胎式走行，跨线走行时可变跨，可双向行驶；,图3.9 水泥乳化沥青砂浆搅拌车,车体设置调平装置，可实现5.7%横坡车体水平作业；前后走行设置转向机构; 整车采用单车结构，基本实现整体汽车运输; 送料与计量装置最大允许偏差满足技术条件要求。 搅拌叶片具备更换调整功能；,3 砂浆现场施工设备、工装与劳动力组织,3.1 搅拌设备, CA砂浆搅拌车(中铁邯郸工程机械制造见图3.9), 各类砂浆车的简介,主要技术性能指标,载料能力 20块板料 搅拌能力 0.6m3/罐 自行速度 010m/min 适应坡道 30 搅拌机容量 1m3 搅拌机数量： 1台 储料罐数量: 1台 车辆外形长*宽*高 15.83*3.3*4.42m 走行台车内/外宽： 2800/3306mm 外形尺寸 1500033003950mm 整机最大功率 65KW 发电机功率 75kw,3 砂浆现场施工设备、工装与劳动力组织,3.2 配套工装和辅助设备,储罐：乳化沥青应采用不受太阳光直射、远离热源的储罐存储，最大储存量应不小于60吨；,其余设备及工装的配置主要用于用于原材料储备与运输，以及砂浆搅拌机和中间储存罐的清洗。,运输车：用于拌制好的砂浆输送至施工工点，以及原材料的转运。,外加剂存储：采用桶装存储，最大储存量为2吨。,汽车吊：用于给砂浆搅拌车的原材料储仓加料和新拌砂浆的转运。,其它工具：包括灌注漏斗、防滑支架、袋口支撑架、袋口夹等。见表3.2,3 砂浆现场施工设备、工装与劳动力组织,3.2 配套工装和辅助设备,其它工具：包括灌注漏斗、防滑支架、袋口支撑架、袋口夹等。 见表3.2,表3.2 其它工装清单,3 砂浆现场施工设备、工装与劳动力组织,3.2 配套工装和辅助设备,以线外行走的SY9300TSJ500型水泥乳化沥青砂浆车（三一重工生产）为例，还需下表所列辅助设备(见表3.3)。,表3.3 水泥乳化沥青砂浆现场施工辅助设备配置一览表,3 砂浆现场施工设备、工装与劳动力组织,3.2 配套工装和辅助设备,为保证一块板下两条灌注袋同时灌注，并能提高砂浆灌注效率，可采用三通灌注漏斗，其中漏斗上口直径为20cm，下口直径为1