板式无砟轨道水泥乳化沥青砂浆施工技术培训教材（高弹模局内）.doc

板式无砟轨道水泥乳化沥青砂浆板式无砟轨道水泥乳化沥青砂浆 型 型 施工技术培训教材施工技术培训教材 2 目目 录录 第一章第一章 板式无砟轨道结构设计介绍板式无砟轨道结构设计介绍 4 1 11 1 CRTS CRTS 型板式无砟轨道型板式无砟轨道 4 1 1 11 1 1 轨道结构轨道结构 4 1 1 21 1 2 砂浆功能砂浆功能 5 第二章 CRTS 型板高弹模水泥乳化沥青砂浆 7 2 1 高弹模水泥乳化沥青砂浆的组成与性能 7 2 1 12 1 1 高弹模水泥乳化沥青砂浆的组成高弹模水泥乳化沥青砂浆的组成 7 2 1 22 1 2 水泥乳化沥青砂浆的性能水泥乳化沥青砂浆的性能 8 2 1 32 1 3 水泥乳化沥青砂浆的配合比设计水泥乳化沥青砂浆的配合比设计 14 2 2 水泥乳化沥青砂浆原材料与质量检测 14 2 2 12 2 1 水泥乳化沥青砂浆原材料的性能要求及其质量检测方法水泥乳化沥青砂浆原材料的性能要求及其质量检测方法 15 2 2 22 2 2 水泥乳化沥青砂浆原材料的储存和管理水泥乳化沥青砂浆原材料的储存和管理 23 2 3 水泥乳化沥青砂浆现场施工设备 工装与劳动力组织 26 2 3 12 3 1 设备配置设备配置 26 2 3 22 3 2 工装配置工装配置 31 2 3 32 3 3 劳动力组织劳动力组织 34 2 3 42 3 4 工班产量工班产量 35 2 4 水泥乳化沥青砂浆现场拌制 35 2 4 12 4 1 工艺流程工艺流程 35 2 4 22 4 2 拌制方法拌制方法 36 2 5 水泥乳化沥青砂浆灌注施工 40 2 5 12 5 1 工艺流程工艺流程 40 2 5 22 5 2 水泥乳化沥青砂浆灌注施工水泥乳化沥青砂浆灌注施工 41 2 6 水泥乳化沥青砂浆性能现场检测与质量控制要点 50 2 6 12 6 1 型式检验型式检验 50 2 6 22 6 2 原材料进场检查原材料进场检查 51 2 6 32 6 3 日常检验日常检验 51 2 72 7 水泥乳化沥青砂浆专项试验室建设水泥乳化沥青砂浆专项试验室建设 52 2 7 12 7 1 目标定位及功能目标定位及功能 52 2 7 22 7 2 实验人员的基本要求实验人员的基本要求 52 2 7 32 7 3 实验室管理要求实验室管理要求 52 2 7 42 7 4 实验装备要求实验装备要求 53 2 82 8 水泥乳化沥青砂浆配合比审批程序水泥乳化沥青砂浆配合比审批程序 55 2 8 12 8 1 初始配合比审批初始配合比审批 55 2 8 22 8 2 基本配合比验收基本配合比验收 55 2 8 32 8 3 砂浆搅拌车上道施工验收要求砂浆搅拌车上道施工验收要求 55 第三章第三章 水泥乳化沥青砂浆施工的物流组织水泥乳化沥青砂浆施工的物流组织 56 3 13 1 物流条件分类物流条件分类 56 3 23 2 无砟轨道施工物流运输方式分类无砟轨道施工物流运输方式分类 57 3 33 3 水泥乳化沥青砂浆施工水泥乳化沥青砂浆施工 57 3 3 3 13 3 1 A A 条件 平行通道 条件 平行通道 58 3 3 23 3 2 B B 条件 双交汇通道 条件 双交汇通道 60 3 3 33 3 3 C C 条件 单交汇单交叉通道 条件 单交汇单交叉通道 70 3 3 43 3 4 D D 条件 单交汇通道 条件 单交汇通道 78 3 3 53 3 5 E E 条件 双交叉通道 条件 双交叉通道 85 3 3 63 3 6 F F 条件 单交叉通道 条件 单交叉通道 91 4 第一章第一章 板式无砟轨道结构设计介绍板式无砟轨道结构设计介绍 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两种型式 即 CRTS 型板式无砟轨道和 CRTS 型板式无砟轨 道 其成型道床如图 1 0 1 图 1 0 2 所示 1 11 1 CRTS CRTS 型板式无砟轨道型板式无砟轨道 1 1 11 1 1 轨道结构轨道结构 CRTS 型板式无砟轨道由滑动层 底座板 桥上 支承层 路基隧道上 水泥乳 化沥青砂浆填充层 轨道板 板间纵向连接 钢轨及扣件等结构组成 如图 1 1 1 所示 图 1 0 1 CRTS 型板式无砟轨道图 1 0 2 CRTS 型板式无砟轨道 水泥乳化沥青砂 浆垫层 灌浆孔 轨道扣件 CRTS 型板 混凝土底座或水 硬性支承层 防冻层 图 1 1 1 CRTS 型板式无砟轨道结构示意 图 5 CRTS 型板式无砟轨道通过在轨道板灌注口中灌注水泥乳化沥青砂浆 砂浆硬化后将已 经精调到位和临时固定的预制轨道板和基础支承层连接为整体 利用板间粘接力完成轨 道板三向永久定位 同时 通过轨道板预留钢筋的纵向联结提高轨道纵向整体刚度和轨 道板板端抗翘曲能力 无砟轨道施工完成后 水泥乳化沥青砂浆调整层作为轨道结构的 一部分永久参与工作 要求与其他轨道构件具有一致的耐用性 目前在我国已经成功应用在了京津城际铁路和武汉综合试验段上 成型的 CRTS 型 板式无砟轨道外观如图 1 1 2 所示 1 1 21 1 2 砂浆功能砂浆功能 水泥乳化沥青砂浆作为轨道板和底座之间的调整层 主要起到填充 支撑 承力 传力的作用 并可为轨道提供适当的刚度和弹韧性 水泥乳化沥青砂浆的性能直接影响 到轨道结构的平顺性 列车运行的舒适性与安全性 轨道结构耐久性和运营维护成本 是 CRTS 型板式无砟轨道的关键工程材料之一 CRTS 型板的尺寸虽与 CRTS 型板相近 但其设置横向假缝允许开裂 类似 串联 宽轨枕 式结构 对下部变形的自适应能力较强 对下部缓冲协调和均匀受力的要求较 低 故其下部水泥乳化沥青砂浆垫层的主要功能是 施工调整 充填空隙 传递荷载 约束轨道板 施工调整施工调整 砂浆的填充作用主要是保证轨道板 充填垫层和基础支承层之间的共同作用 因此 砂浆应能充分填满轨道板和基础支承层之间的安装空隙 使列车荷载按照理想的模式通 图 1 1 2 CRTS 型板式无砟轨道实景 6 过轨道板由垫层传递至基础支承层 传递轨面系统荷载传递轨面系统荷载 传递竖向荷载 砂浆垫层作为轨道板与基础支承层之间相对位置的调整层 起到传递荷载的作用 砂浆垫层所受荷载主要为轨道板及轨面系统自重 高速列车冲击荷载两部分 传递纵向及横向荷载 列车运行过程中特别是制动时会对轨道板产生一个附加的纵向力 弯道行车又会对 轨道板产生一个附加的横向力 在不设置凸形挡台的 CRTS 型板式无砟轨道中 附加的 纵向和横向力均要通过垫层砂浆在轨道板和基础支承层间传递 约束轨道板约束轨道板 连续结构使得砂浆约束轨道板位移成为可能 垫层砂浆依靠其抗剪作用实现约束轨道 板的功能 因此 砂浆硬化后不仅要与基础支承层产生一定的粘结强度 同时应与轨道 板之间粘结可靠 只有垫层砂浆与轨道板粘结牢固后才能保证拆除临时支架后的轨道板 位置保持精调后的状态 同时确保轨道板在行车状态下位置的相对固定 7 第二章第二章 CRTS CRTS 型板高弹模水泥乳化沥青砂浆型板高弹模水泥乳化沥青砂浆 2 12 1 高弹模水泥乳化沥青砂浆的组成与性能高弹模水泥乳化沥青砂浆的组成与性能 2 1 12 1 1 高弹模水泥乳化沥青砂浆的组成高弹模水泥乳化沥青砂浆的组成 高弹模水泥乳化沥青砂浆是由乳化沥青 水泥 细骨料 水和外加剂经特定 工艺搅拌制得的具有特定性能的砂浆 其中高弹模是相对于CRTS 型板水泥乳化沥 青砂浆而言的 相对来说弹性模量较高 其主要组成材料有乳化沥青 干料 包括 水泥 细骨料 铝粉及功能性外加剂等 水 减水剂 消泡剂 稳定剂 如图 3 1 1 所示 乳化沥青乳化沥青 乳化沥青是沥青或改性沥青与水在乳化剂 稳定剂等的作用下经机械剪切作 用下制得的均匀分散体 一般来说 沥青颗粒的直径为几个微米 干料干料 干料是由水泥 细骨料 外加剂等按一定比例经特殊工艺机械搅拌制得的均 匀干粉材料 水泥乳化沥青砂浆是一种多组分 多物相的混合砂浆 图 2 1 1 水泥乳化沥青砂浆的组成 消泡剂减水剂乳化沥青干料 水泥其他铝粉细骨料水 稳定剂 乳化剂沥青 水泥乳化沥青砂浆 水 机械 混匀 机械 剪切 8 2 1 22 1 2 水泥乳化沥青砂浆的性能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 弹性模量等 耐久性能 抗冻性 抗疲劳性等 这些性能是相互关联 相互影响的 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 客运专线铁路 CRTS 型板式无砟轨道水泥乳化沥青砂浆暂行技 术条件 以下简称暂行技术条件 规定的水泥乳化沥青砂浆技术性能指标要求 如表 2 1 1 所示 表 2 1 1 水泥乳化沥青砂浆的性能指标要求 序号项目单位性能指标要求试验方法 1 拌合物温度 5 35温度计 2 扩展度 D5 280mm 和 t280 16s D30 280mm 和 t280 22s 附录 E 3 流动度 s 80 120附录 F 4 分离度 3 0 附录 G 5 含气量 10 0 附录 H 6 单位容积质量kg m 1800 锥形瓶 7 膨胀率 0 2 0 附录 C 1d 1 0 7d 2 08 抗折强度 28d MPa 3 0 1d 2 0 7d 10 09 抗压强度 28d MPa 15 0 附录 I 10 弹性模量 28d MPa 7000 10000附录 I 9 注 1 D5表示砂浆出机扩展度 D30表示砂浆出机 30min 时的扩展度 t280表示砂浆扩展度达 280mm 时 所需的时间 施工性能施工性能 水泥乳化沥青砂浆的施工性能包括拌合物温度 扩展度 流动度 分离度 A 拌合物温度 温度是影响水泥沥青砂浆施工性能的重要因素之一 温度 过高 易导致水泥沥青砂浆破乳或工作性能损失过快 影响施工 温度过低 对 水泥沥青砂浆的灌注质量 强度发展 施工进度产生较大的影响 因此 暂行技 术条件规定 新拌砂浆的温度应在 5 35 B 扩展度 是指将一定量的砂浆装满扩展度筒 内径为 50mm 高为 190mm 后 将扩展度筒垂直提高 15cm 时砂浆扩展的直径 如图 2 1 2 所示 图 2 1 2 砂浆的扩展度 水泥乳化沥青砂浆的扩展度是衡量水泥乳化沥青砂浆流动性能的一个非常重 要的指标 扩展度反映了砂浆的自流平能力 它直接影响了砂浆的灌板效果和灌 11 抗冻性 28d 外观无异常 剥落量 2000g m 相对动弹模量 60 附录 J 12 抗疲劳性 28d 10000 次不断裂附录 K 扩展度扩展度 10 板质量 合适的扩展度是保证板底水泥沥青砂浆饱满的前提条件之一 扩展度过 小 水泥沥青砂浆在板下缝隙中很难流开 无法灌满板或在边角处灌注不到位 暂行技术条件规定了砂浆的最小扩展度为 280mm 但这并不意味着砂浆的扩展度 越大越好 实际上 砂浆的扩展度过大 砂浆极易产生离析 灌板后砂浆会出现 粗颗粒集聚在下层 细集料集聚在砂浆的上层 同时砂浆和轨道板之间会出现气 泡聚集层影响砂浆和板之间的粘结力 砂浆的扩展度受原材料 配合比 搅拌设 备及环境温度影响较大 C 流动度 是指 1L 砂浆从规定的漏斗中全部连续流出的时间 以秒 s 计 流动度也是反映砂浆流动性能的指标 暂行技术条件规定 80s 120s 在实 际施工中 如能保证板底砂浆饱满 可允许放宽对水泥沥青砂浆流动度的要求 流动度的测试如图 2 1 3 所示 图 2 1 3 砂浆的流动度测试 D 分离度 是指 50mm 50mm 砂浆试件上下两部分的密度差 100 5 0 量上下部平均单位容积质 上部单位容积质量 下部单位容积质量 材料分离度 分离度是表征砂浆匀质性的指标 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 11 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 物理性能物理性能 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 单 位容积质量和膨胀率 A 含气量 水泥乳化沥青砂浆中有很多表面活性剂 在搅拌的过程中会产 生很多气泡 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 而过多的含气量和较大的气 泡会降低砂浆的强度和耐久性能 因此 应采用消泡剂对水泥乳化沥青砂浆进行 消泡处理 砂浆中添加消泡剂是消除较大的气泡 添加引气剂是引入大量较小的 气泡 暂行技术条件规定 砂浆的含气量应小于 10 具体适宜的含气量范围根 据配方的不同而不同 砂浆含气量的测试原理与混凝土一样 不同的是砂浆含气量仪的容积为 1L 砂浆含气量仪如图 2 1 4 所示 目前 精度较高的有德国和日本进口的砂浆含气 量仪 图 2 1 4 砂浆含气量仪 B 单位容积质量 单位容积质量表征了砂浆的含气量和弹性模量 砂浆的 12 单位容积质量越小 砂浆的含气量越大 弹性模量越低 在施工中应建立单位容 积质量和含气量的经验曲线 如测试数据有较大偏差则可能是砂浆稳定性存在问 题 C 膨胀率 由于水泥沥青砂浆是填充精调后的轨道板与水硬性支承层 底座 板之间空隙的一种填充材料 因此 达到充分填充是水泥沥青砂浆的最主要的特性 对水泥乳化沥青砂浆来说 在凝结硬化过程中 一般都不可避免地会产生体积收 缩现象 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 因此 必须通过添加铝粉和膨胀组分来弥补收缩 并用 24 小时的膨胀 率指标评价 其中铝粉是控制砂浆的塑性收缩 膨胀剂是补偿水泥的自身收缩 灌注时特别要注意铝粉的发气时间 力学性能力学性能 水泥乳化沥青砂浆的力学性能包括砂浆的 1d 7d 28d 抗折强度 抗压强度 和 28d 的弹性模量 水泥乳化沥青砂浆的强度试验方法与水泥胶砂一样 但由于 水泥乳化沥青砂浆的强度较低 因此其加载速度与水泥胶砂不一样 水泥乳化沥 青砂浆的抗压强度加荷速度 50 N s 500N s 并须保证试件在 30s 90s 断裂 砂浆的弹性模量试验方法与混凝土的一样 当采用改性乳化沥青进行水泥沥青砂浆拌制时 由于生产改性乳化沥青时的 乳化剂 稳定剂等的用量相对较多及沥青性能的影响等原因 会对水泥沥青砂浆 的 1d 强度产生一定的影响 此时可允许适当放宽对水泥沥青砂浆 1d 的强度要求 但不得影响水泥沥青砂浆的后期强度及其它性能 耐久性能耐久性能 水泥乳化沥青砂浆的耐久性能主要包括砂浆的抗冻性和抗疲劳性能 13 A 抗冻性 水泥乳化沥青砂浆的抗冻性试验方法与混凝土不一样 其采用 盐冻法 并用单位面积剥落量和相对动弹性模量表征砂浆的抗冻性能 不同于混 凝土测试横向基频来计算相对动弹性模量 砂浆的相对动弹性模量是通过测试试 件的超声传播时间计算得到的 超声传播时间测量装置如图 2 1 5 所示 不同于 混凝土快冻法 100mm 100mm 400mm 试件 砂浆采用的抗冻试件尺寸为 150mm 110mm 70mm 如图 2 1 6 所示 盐冻法的冻融循环制度如图 2 1 7 所示 20 0 20 0123456789101112 时间 h 温度 图 2 1 7 盐冻法冻融循环制度 B 抗疲劳性能 是指砂浆抵抗 10000 次疲劳荷载作用的能力 暂行技术条 图 2 1 5 超声传播时间测试仪图 2 1 6 经过密封处理的抗冻试件 14 件要求砂浆在如图 2 1 8 所示的脉冲荷载作用下 10000 次不断裂 图 2 1 8 脉冲荷载示意图 其中 荷载 应力下限 Pu 0 025 N mm 应力上限 P0 0 35 N mm 脉冲持续时间 0 2 s 两次脉冲的间隔 1 5 s 2 1 32 1 3 水泥乳化沥青砂浆的配合比设计水泥乳化沥青砂浆的配合比设计 水泥乳化沥青砂浆的配合比设计原则 水泥用量宜不小于 400 kg m3 乳化沥青与水泥的比值宜不小于 0 35 水灰比宜不大于 0 58 配合比设计时应考虑施工环境温度条件变化对砂浆拌合性能的影响 水泥沥青砂浆的配合比应通过适当选取原材料 计算 试配 调整等步骤选 定 当乳化沥青 干料的生产原材料 生产配合比等发生改变时 应重新选定配 合比 脉冲荷载 P 时间 脉冲持续时间 两次脉冲的间隔 荷载上限 Po 荷载下限 Pu 15 2 22 2 水泥乳化沥青砂浆原材料与质量检测水泥乳化沥青砂浆原材料与质量检测 原材料质量是影响水泥乳化沥青砂浆性能和砂浆垫层灌注施工质量的重要因 素 所以 保证灌注施工质量和性能的首要是严格控制进入到施工现场的原材料 的质量 2 2 12 2 1 水泥乳化沥青砂浆原材料的性能要求及其质量检测方法水泥乳化沥青砂浆原材料的性能要求及其质量检测方法 水泥乳化沥青砂浆的主要组成材料有乳化沥青 干料 水 减水剂 消泡剂 下面将分别叙述其性能要求和检测方法 乳化沥青的组成及其性能要求乳化沥青的组成及其性能要求 乳化沥青是沥青或改性沥青与水在乳化剂 稳定剂等的作用下经机械剪切作 用下制得的均匀分散体 因此 乳化沥青含有基质沥青或改性沥青 乳化剂 稳 定剂 电解质和水等 其固含量 乳化沥青的蒸发残留物含量 一般为 60 左右 基质沥青 基质沥青主要分为地沥青 包括天然沥青和石油沥青 焦油沥青 煤沥青 页岩沥青等 各国目前生产及使用最多的是石油沥青 沥青的组分极为复杂 一 般来说 沥青主要由沥青质 芳香分 胶质和饱合分等四个部分组成 沥青各组 分在沥青中的含量及性质特点见表 2 2 1 所示 目前 对石油沥青的结构有胶体理论和高分子理论两种理论 现代胶体理论 认为 固态微粒的沥青质是分散相 液态的油分 芳香分 饱合分 为分散介质 胶质使分散相很好的胶溶在分散介质中 沥青的各个不同组分在沥青中形成不同 的胶体结构 可以分为溶胶型结构 溶 凝胶型结构 凝胶型结构三种 性质从 牛顿流体向弹性体转变 表表 2 2 12 2 1 沥青各组分的含量及性质特点沥青各组分的含量及性质特点 项目沥青质胶质芳香分饱合分 在沥青中含量 5 2540 5040 655 20 16 平均分子量 1000 30000500 10000300 2000300 2000 H C 值 1 11 3 1 41 51 6 极性大 小 无 性质 软化点高 针入 度小 延度小 低温易脆裂 软化点高 针入 度小 延度小 低温易脆裂 针入度极大 软 化点很低 黏度 小 针入度极大 软 化点很低 黏度 小 由于沥青的组分十分复杂 对沥青的组成的具体分析没有实际意义 目前 对沥青的特性主要通过其物理性质来表达 各国在分析沥青时所遵循的规范主要 有三种 针入度分级规范 粘度分级规范 SHAP 按路用沥青性能分级规范 根据 这些分级规范 各国相应的对沥青进行了分类 并明确了其相关物理性能指标及 使用范围 其中 重交通石油沥青由于其优越的性能越来越多的受到重视及广泛 应用 国外在进行水泥沥青砂浆施工时也均采用重交通石油沥青 因此 暂行技 术条件规定应选用重交通道路石油沥青或道路石油沥青 B 级以上 其性能应满 足表 2 2 2 的要求 用于生产沥青的原油宜固定 表表 2 2 22 2 2 沥青的性能指标要求沥青的性能指标要求 序号项 目单位性能指标要求试验方法 1针入度 25 100g 5s 0 1mm60 100 2延度 5cm min 10 cm 15 3软化点 环球法 42 52 4闪点 COC 230 5含蜡量 蒸馏法 2 2 6密度 g cm3 1 0 7溶解度 三氯乙烯 99 0 质量损失 0 6 针入度比 50 延度 10 cm 6 8 薄膜加热试验 163 5h 脆点 10 JTJ 052 2000 沥青是粘弹性材料 其特性常用三大性能指标 延度 针入度与软化点来 表征 此外 还有闪点 蜡含量 密度 溶解度等 沥青在大气环境中容易发生 老化 空气中的氧化导致其成分的降解与转化的过程 引起沥青老化的环境因素 有光 氧 温度与水 老化过程中 沥青因组分的挥发 降解与转化而连续硬化 17 或脆化 导致沥青材料粘塑性降低 硬脆性增加 评价沥青耐老化性能的方法有 沥青蒸发损失试验 沥青薄膜加热试验和沥青旋转薄膜烘箱试验 通过这些人工 加速老化处理后 测定试件的质量损失 针入度比或残留延度值等性能指标作为 评价指标 改性沥青 沥青改性后 对沥青本身的性能以及沥青混合料的耐久性如温度敏感性能 抗剥落性能 抗水损性能等耐久性能都有明显改善 相关科研结果也表明 沥青 改性后 对水泥沥青砂浆的抗开裂性能 收缩性能等有较好的改善作用 因此 暂行技术条件鼓励采用改性沥青 目前采用的沥青改性剂多为聚合物 用于沥青改性的聚合物主要有三类 A 橡胶类 即聚合物弹性体 可分为天然橡胶 合成橡胶 再生橡胶三种 在工程上应用于沥青改性的 以合成橡胶为多 主要有丁苯橡胶 SBR 氯丁橡 胶 CR 丁二苯橡胶 BR 等 B 树脂类 可分为热塑性树脂和热固性树脂 主要有乙烯醋酸乙烯酯 EVA 聚乙烯 PE 聚氯乙烯 PVC 等 C 热塑性橡胶类 又称热塑性弹性体 主要有苯乙烯 丁二烯嵌段共聚物 SBS 苯乙烯 异丁烯嵌段共聚物 SIS 等 我国的改性沥青标准中选择了 SBS SBR PE EVA 四种改性剂 并做出了相 应的指标规定 一般来说 不同改性剂对改性后沥青性能影响如下 高温稳定性 SBS SBR EVA PE 低温抗裂性 SBS SBR EVA PE 其中 PE 使延度降低 弹性恢复 SBS SBR EVA PE 其中 PE 几乎没有弹性 60 粘度 SBS PE EVA SBR 根据公路部门经验 天气较热时 在阳光直射下 沥青路面的温度会高出环 境温度 25 左右 而水泥沥青砂浆灌注后 处在轨道板下面 板底砂浆的温度基 本与环境温度相差不大 因此 在水泥沥青砂浆中采用的改性沥青应更侧重于其 低温性能 结合不同改性剂对沥青改性后性能的影响 在改性沥青的指标中 暂 行技术条件只列出了 SBS SBR 两种改性剂生产的改性沥青的性能指标 其应满 18 足表 2 2 3 2 2 4 的要求 其中 PI 值可作为选择性指标 表 2 2 3 SBS 改性沥青的性能指标要求 性能指标要求序 号 项 目单位 A B C D 试验方 法 1针入度 25 100g 5s 0 1 100 80 10060 8030 60 2针入度指数 PI 1 2 0 8 0 4 0 3延度 5 5cm min cm 50 40 30 20 4软化点 TR B 45 50 55 60 5运动粘度 135 Pa s 3 6闪点 COC 230 7溶解度 99 8离析 软化点差 2 5 9弹性恢复 25 55 60 65 75 质量损失 1 0 针入度比 25 50 55 60 65 10 薄膜加热 试验后残 留物 163 5h 延度 5 5 min cm 30 25 20 15 JTJ 052 2000 表 2 2 4 SBR 改性沥青的性能指标要求 性能指标要求序 号 项 目单位 A B C 试验方 法 1针入度 25 100g 5s 0 1mm 10080 10060 80 2针入度指数 PI 1 0 0 8 0 6 3延度 5 5cm min cm 60 50 40 4软化点 TR B 45 48 50 5 运动粘度 135 Pa s 3 6闪点 COC 230 7溶解度 99 8粘韧性N m 5 9韧性N m 2 5 10薄膜加热试质量损失 1 0 JTJ 052 2000 19 针入度比 25 50 55 60验后的残留 物 163 5h 延度 5 5cm min cm 30 20 10 乳化沥青的性能要求 暂行技术条件规定应采用满足暂行技术条件要求的沥青或改性沥青进行乳化 沥青的生产 其主要性能除应满足表 2 2 5 的要求外 还必须满足水泥乳化沥青 砂浆的最终性能 表 2 2 5 乳化沥青的性能指标要求 序 号 项 目单位性能指标要求试验方法 1筛上剩余物 1 18mm 0 1 2颗粒极性 阴 JTJ 052 2000 3粒径 m 平均粒径 7 模数粒径 5 GB T 19627 2005 4水泥适应性 20s 内至少流出 70ml 样附录 A 5贮存稳定性 1d 25 1 0 6贮存稳定性 5d 25 5 0 7低温贮存稳定性 5 无粗颗粒或块状物 JTJ 052 2000 8残留物含量 60 9 针入度 25 100g 5s 0 1 40 120 10软化点 环球法 42 11溶解度 三氯乙烯 99 12延度 25 cm 100 13 蒸 发 残 留 物 延度 5 cm 20 JTJ 052 2000 注 1 当乳化沥青实际使用中经过低温贮存和运输时 进行此项检测 2 当采用改性沥青制备乳化沥青时 按此项进行蒸发残留物延度检测 A 筛上剩余物 1 18mm 将 500g 乳化沥青注入 1 18mm 的筛子中 用水冲洗后 将筛上残留物在 105 5 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 20 表示 由该值可看出乳化沥青中是否有沥青的粗颗粒或块状物 并由此值可判断 乳化沥青的乳化效果和质量 暂行技术条件规定乳化沥青的筛上剩余物 1 18mm 应小于 0 1 B 颗粒极性 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 乳化沥青 的颗粒极性主要取决于乳化剂的极性 若采用阴离子乳化剂 则乳化沥青是阴离 子乳化沥青 若采用阳离子乳化剂 则乳化沥青是阳离子乳化沥青 C 粒径 粒径是指乳化沥青中的沥青颗粒的大小 它表征了乳化沥青的乳化效果 粒 径小表明乳化沥青的乳化效果好 乳化沥青稳定 与水泥的适应性好 一般沥青 颗粒的粒径在几个微米 D 水泥适应性 乳化沥青与水泥的适应性是指将拌好的水泥沥 青砂浆样品在 40 的条件下存放 4 个小时之后 20 秒内至少应有 70ml 通过流动度筒可以认为合格 乳化沥青与水泥的适应性是乳化沥青非常重要的指 标 也是我们选择合适的乳化沥青的依据 若水泥 和乳化沥青不相容 则乳化沥青与水泥拌合时会导 致乳化沥青产生破乳 如图 2 2 1 所示 E 贮存稳定性 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 只有乳化沥青的贮存稳定性满足要求才能保证乳化沥 青在使用过程中的质量稳定 当乳化沥青实际使用中经过低温贮存和运输时 还 应满足低温贮存稳定性的要求 低温贮存稳定性是指在规定的条件下 使乳化沥 图 2 2 1 乳化沥青与水泥不相容 21 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 F 蒸发残留物性能 沥青经乳化后其最突出的特征是常温下的液态流动性 改善了其使用性能 具有节约能源 减少资源 减少环境污染 改善施工条件 延长施工季节等优点 乳化沥青用于工程 最终起作用的仍然是沥青本身的技术性能 沥青的性能对水 泥沥青砂浆性能的影响极其重要 其直接影响到乳化沥青的质量 水泥沥青砂浆 的拌合物性能 水泥沥青砂浆的硬化物性能 沥青乳化后 沥青的性能将发生一 定的改变 如果乳化剂的选择不当 乳化后沥青的性能将产生根本的改变 因此 为保证水泥沥青砂浆的性能 乳化沥青蒸发残留物性能也应满足相关要求 干料的组成及其性能要求干料的组成及其性能要求 干料是由水泥 细骨料 外加剂 包括铝粉 功能性添加剂等 等按一定比 例经机械搅拌制得的均匀干粉材料 用于配制干料的水泥 细骨料 外加剂等应 满足下列要求 水泥 用于配制干料的水泥应采用硅酸盐水泥 其性能应符合 GB175 的相关规定 目前我国主要采用普通硅酸盐水泥 由于生产原材料 主要是混合材 均一性差 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 暂行技术条件要求采用硅酸盐水泥进行配制 细骨料 用于配制干料的细骨料应采用河砂或机制砂 不得使用海砂 最大粒径 1 18mm 其它主要性能应满足表 2 2 6 的要求 砂的粒径对水泥沥青砂浆的分离 度产生较大的影响 直接影响水泥沥青砂浆的使用性能 因此 暂行技术条件对 砂的最大粒径进行了要求 表 2 2 6 细骨料的性能指标 序号项 目单位指标要求试验方法 22 河砂机制砂 1 表观密度 g cm 3 2 55 2 含水率 0 1 3 吸水率 3 0 4 泥块含量 1 0 5 含泥量 2 0 6 石粉含量 5 0 7 坚固性 8 8 有机物 比色法 合格 9 氯化物含量 0 02 10 硫化物及硫酸盐含量 折算成 SO3 0 5 JGJ 52 2006 11 碱活性 快速砂浆棒法 0 10TB T 2922 5 2002 添加剂 配制干料的铝粉 膨胀剂的性能应分别符合 GB T 2085 1 JC 476 的相关规 定 干料的性能 暂行技术条件规定干料的性能应满足表 2 2 7 的要求 表 2 2 7 干料的性能指标要求 序号项 目单位性能指标要求试验方法 筛孔尺寸 mm 通过率 1 18100 0 690 100 0 355 70 0 1545 55 1级配 0 075 35 45 JGJ 52 2006 2扩展度 mm 水灰比 0 58 D5 160 D30 15 0 附录 B 3膨胀率 0 3附录 C 1d 12 7d 304抗压强度 28d MPa 35 附录 D 注注 1 D5表示出机扩展度 D30表示 30min 扩展度 2 当干料膨胀率不满足要求而水泥沥青砂浆膨胀率满足要求时 可对此值不作要求 23 水 主要性能应符合 JGJ 63 的规定 减水剂 主要性能应符合 GB 8076 或 JG T 223 的规定 消泡剂 宜采用有机硅类消泡剂产品 2 2 22 2 2 水泥乳化沥青砂浆原材料的储存和管理水泥乳化沥青砂浆原材料的储存和管理 水泥乳化沥青砂浆原材料的储存和管理应按照 水泥乳化沥青砂浆施工材料 储存管理办法 工管技 2009 12 号 的要求执行 要求如下 1 基本原则 原材料生产 运输和使用单位应严格按照 客运专线铁路 CRTS 型板式无砟 轨道水泥乳化沥青砂浆暂行技术条件 中原材料储存规定的要求 并参照本材料 储存管理办法 建立原材料储存责任制度 做好储存工作 确保原材料质量稳定 2 进场检验 原材料进场时 应对原材料的品种 数量 以及质量证明书等进行核查验收 并按 客运专线铁路 CRTS 型板式无砟轨道水泥乳化沥青砂浆暂行技术条件 中要求的检验项目 检验批次进行取样复验 对于检验不合格的原材料 应按有 关规定清除出厂 场 3 建立台账 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 4 储存规则 24 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 引气剂 铝粉等要遮光储存 避免阳光直射 5 储存条件 原材料的温度对水泥沥青砂浆的性能产生较大的影响 温度过高 易导致水 泥沥青砂浆破乳或工作性能损失过快 影响施工 温度过低 对水泥沥青砂浆的 灌注质量 强度发展 施工进度产生较大的影响 因此 对原材料的储存和使用 温度应严格控制 以便保证水泥沥青砂浆的拌合 施工顺利进行 原材料在储存过程中 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 5 35 末作明确要求的 其适宜的温度以保证原材料的质 量和砂浆的温度要求为前提 环境温度低于 5 时 应对原材料采取必要的保温 措施 6 储存数量 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 7 建立原材料供应站 现场大规模施工时 应沿线建立原材料供应站 一般每隔 10 公里设一处 其功能为 为移动式水泥沥青砂浆搅拌车进行干料 液料的补充 清洗搅拌车 对搅拌车进行必要的检修和维护保养 供应站组成包括 干粉存储仓及加料系统 乳化沥青罐及泵送系统 外加剂 消泡剂存储及泵送系统 供水系统 电控系统 供应站的主要配置和设备工装参 见下表 布置图参见附图 每个供应站主要配置和设备工装表 序号名称规格型号数量 25 1 干粉罐 150t2 2 乳化沥青罐 50m32 3 外加剂桶装 4 消泡剂桶装 5 水罐 30m31 6 TU 干粉螺旋输送装置 含进 出口阀及电控装置 6m2 7 乳化沥青泵 三螺杆泵 3QGB 80 2 51 485 3 升 分 160L 6 B3 1 8 电动油筒泵 SB 32 9 给水泵根据供水方案确定 pg 定 1 10 高压清洗机 1 11 多功能作业平台 1 12 配电柜 1 8 乳化沥青贮罐的基本要求 乳化沥青贮罐应配有控温和搅拌设施 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 布置图见附件 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 贮存期间 温度必须严格控制在 5 35 以内 当需要周期性储存时 需 要专人定期进行搅拌 24 小时不少于 1 次 时间约 10 分钟 在加热时 不允许超过 80 否则因为水分蒸发 而改变材料性能 甚至破 乳 过低的温度 也会破坏乳化沥青 使沥青从水相中分离出来 导致破乳 26 9 乳化沥青实行分贮管理 重大工程集中施工 日供应量大 同一工程不同板式所需乳化沥青品种不同 同一工程不同地域所用乳化沥青品种也不尽相同 因此 实际乳化沥青供应时难 免出现的多厂家多品种 储存应按不同品种 不同生产厂家分别储存 绝不能混 装 混贮 混用 10 向搅拌车输送过程的要求 向搅拌车输送过程是乳化沥青进入搅拌车的最后一环 不容忽视 乳化沥青 泵在使用结束后通常用柴油清洗 使泵内与管道内会存有一定量的柴油 为防止 这部分柴油与乳化沥青一起进入搅拌车内引起乳化沥青破乳 泵送乳化沥青前应 用清水将泵循环清洗 5 分钟以上 放干管道中的存水后 将入口管道插入乳化沥 青桶 出口置于一空桶中 泵出约 5kg 以上 以避免柴油 水等杂物带入搅拌车 然后 再向搅拌车输送乳化沥青 并必须在乳化沥青泵入口管道放置合适孔径的 过滤网 11 搅拌车中乳化沥青的要求 搅拌车中乳化沥青应现装现用 并实施车载控温 若因客观原因不能用完 需暂时存放时 应将搅拌车停放在阴凉处 以防太阳曝晒 造成乳化沥青温度升 高 引起车内乳化沥青变质 搅拌车中的乳化沥青进入砂浆搅拌罐之前应通过过滤器 以防止乳化沥青 破乳结块及杂物混入砂浆 针对搅拌车现状 应定期清理车内乳化沥青的结皮物 搅拌车中暂存的乳化沥青 应定时进行搅拌 或进行自循环 搅拌车乳化 沥青罐中应配有搅拌设施 不具备搅拌功能的搅拌车应在使用前适当循环 更换不同厂家或不同品种的乳化沥青时 搅拌车内的乳化沥青罐应彻底清 洗 12 安全要求 在运输 储存 搬运及使用过程中 工作人员应严格按照材料使用说明书要求 27 进行 严禁违规作业 2 32 3 水泥乳化沥青砂浆现场施工设备 工装与劳动力组织水泥乳化沥青砂浆现场施工设备 工装与劳动力组织 2 3 12 3 1 设备配置设备配置 型板水泥乳化沥青砂浆应采用专用的移动式水泥乳化沥青砂浆车 如图 3 3 1 进行现场拌制 设备应满足 充填砂浆搅拌设备生产制造暂行技术条件 的技术要求 1 1 砂浆搅拌车 砂浆搅拌车 国内有多个单位开发了用于水泥乳化沥青砂浆现场拌制的移动式水泥沥青砂 浆搅拌车 其搅拌主机有卧式的 也有立式的 现以中铁四局南昌机电公司生产 水泥乳化沥青砂浆搅拌灌注车介绍 详细介绍见附件 水泥乳化沥青砂浆车应 具备以下装备 材料存储装置 干料储存罐存储量一般应在 10 吨左右 乳化沥青 水 存储罐约在 2 吨左右 外加剂存储一般大于 30kg 其材料储存量应满足拌制 6 7m 的垫层砂浆的要求 可用于约 8 10 块轨道板的垫层灌浆 送料与计量装置 干料输送采用螺旋泵送料装置 应有足够精度的计量 装置 其最大允许偏差应满足表 2 3 1 的要求 表 2 3 1 乳化沥青砂浆搅拌车计量精度要求 序号原材料种类最大允许偏差 1乳化沥青 1 2干 料 1 3拌合用水 1 4添加剂 0 5 砂浆拌合装置 搅拌机的搅拌量一般在 0 35 m 左右 搅拌速度在 20 200 转 min 范围内可调 成品料斗装置 一个可伸缩 升降的用于接装垫层砂浆的成品储料斗 其体积一般在 0 7 m 左右 确保砂浆容量大于每块板的灌入量 内设有可低速旋 28 转的搅拌叶片 并带有灌浆软管及其接口 发电装置 砂浆车有自用电发电机 操作系统 一套控制操作系统 南昌机电公司移动式水泥乳化沥青砂浆搅拌车外形 干料输送模块 搅拌及计量系统 29 控制操作系统 报表系统 2 2 砂浆拌制设备的适应性 砂浆拌制设备的适应性 无论砂浆搅拌车是卧轴式还是立轴式 除了原材料计量与输送必须满足精度 要求外 其主搅拌机还应适合于水泥乳化沥青砂浆的拌制 基本要求是拌制的砂 浆必须满足匀质性 含气量和气泡尺寸的要求 由于搅拌机的结构 搅拌叶片的 形状 尺寸和数量等的不同 有些搅拌机拌制的砂浆匀质性差 含气量较大 粗 大气泡难以消除 这样的搅拌设备就不适合水泥乳化沥青砂浆的拌制 因此 在 选用砂浆搅拌设备时 必须进行多次的搅拌试验 以检验搅拌设备的适应性 3 3 中转料斗 中转料斗 受施工条件所限 在绝大部分条件下 砂浆车生产的成品砂浆不能直接灌 入板底 必须通过中转料斗才能进行灌注 中转料斗 见图 3 3 2 的体积应大 于 0 7 m 必须带有拌合装置 也就是说 成品砂浆在中转料斗中 砂浆必须是 在拌合的状态 4 4 砂浆车特点 砂浆车特点 性能优良 性能优良 高稳定性 电控系统采用 工业控制计算机 称重模块 PLC 触摸屏 的控制模式 经过硬件和软件抗干扰处理 是一种多任务 高智能 高稳定性的 图 2 3 1 水泥乳化沥青砂浆搅拌车及其部分装置图 30 自动化控制系统 螺旋输送器采用双头螺旋保证供料的稳定 大容量 采用 1 5m3搅拌罐 车载原料可满足 120m 轨道板砂浆搅拌灌注 施工 高智能 整机控制系统采用自动 手动两种操作模式 可半自动补水 采用 PLC 及工控机的自动控制系统 采用万能配方 具有参数按需调整 故障查 询 自动报警 数据自动保存 查询 打印等功能 乳化沥青 水泥 砂 或干 料 水及 P 乳剂等所有原材料 单组份时膨胀剂和铝粉除外 的自动供料 自 动计量 计量系统实时跟踪落差自动修正 保证了计量精度 机组的作业效率高 恒温控制 A 乳剂罐设计了温控 加热 冷却 系统 用来控制乳化沥青 的温度 车厢内设置了空调 保证砂浆的温度和操作的舒适性 环保 废液收集系统便于工后清洗和废液处理 避免施工污染 有利于 环境保护 低噪音 发电机组选用静音机组 设计精良 整机电气设计防护等级为 lP54 采用计算机精心设计充分考 虑了现场又操作方便 精度高 水泥 砂或干粉料采用变频输送 实现粗加料 精加料二个加 料阶段 加料精度达到 1 水 P 乳剂采用减重法计量 大小阀实现粗加料 精加料二个加料阶段 加料精度达到 1 三种添加剂采用减重法计量 配合 高精度传感器 计量精度达到设计要求 实时温度监控 所有原材料 单组份时混合材料 铝粉除外 和搅拌罐 均有温度传感器 操作界面上能实时显示原材料和砂浆温度 实时料位监控 所有原材料 单组份时混合材料 铝粉除外 均安装有 料位计 能实时监控料仓内物料的消耗情况 人性化 本车充分考虑到操作使用的人性化 简单直观的操作界面 全 程的实时动画模拟 洗手池 车内空调 这些都使得操作变得非常简便 舒适 节约成本 采用单组分投料工艺 无需建干粉料搅拌站 可节约大量成 本 砂浆通过泵送上桥 可节约吊车使用成本 高适用性 采用双干料储料仓 三种添加剂储料计量装置 P 乳剂储料计 31 量装置 万能配方生产监控软件 使得本工法适用于国内现在使用的所有配方和 投料工艺 可靠耐用 可靠耐用 机组主要部件均选用国内著名品牌 变频器 PLC 继电器等控制配件采用西门子等进口名牌 控制器 传感器及电器元件选用国内外著名品牌 精度高 可靠性好 螺旋输送器 供料均匀稳定 不积料 不堵料 多种保护 机组备有错缺相保护 电源过 欠 压保护 冷冻水温度过低 保护 空压机电机过热 过电流保护 电机过载保护 启动延时保护 管道阀自 锁互锁和故障自动报警等 使用方便 使用方便 灌注简便 砂浆搅拌完成后 使用砂浆泵将成品砂浆泵送到桥上的成品 中转斗内 砂浆泵送完成后砂浆车进行下一次搅拌 成品中转斗由运料小车运至 作业点 利用重力灌注砂浆 灌注时只需将灌注罐的出料口对准灌口 然后往灌 注罐内泵送砂浆 待灌注罐内积累一定砂浆时打开出料口手动阀门 让砂浆平稳 缓慢均匀地注入到轨道板下方即可 灌注完成后 运料小车开回至砂浆接收点继 续接收砂浆 准备下一次灌注 砂浆上桥简便 成品砂浆采用砂浆泵泵送上桥 提高施工效率 降低劳 动强度 且不会过多占用施工便道 影响其它车辆通行 运输方便 整机采用集装箱化设计 设备与运输车辆分离 同时便于汽 车 火车长途运输 并能满足与轮胎式或轮轨式走行底盘装配 电脑控制系统具备与螺旋输送器 管道电子阀和搅拌互锁控制功能 实现供 料搅拌系统的全自动运行 多功能操作面板 中文面板控制器 带各种报警指示 全自动电脑控制 操作 简单 使用方便 2 3 22 3 2 工装配置工装配置 垫层砂浆施工工装配置如下 图 2 3 2 自带发动机的成品中转料斗 32 材料储存设备 材料运送设备 给砂浆车加料设备及装置 成品砂浆泵送设 备 中转料斗及灌注机具 1 1 材料存储 材料存储 干料的储运 干料的储运一般采用袋装和散装两种 袋装一般有两种包 装形式 一种为小袋约 25 50kg 另一种为吨袋 每袋约 1 吨 小袋适应人工加 料 大袋适应吊车加料 袋装存储要做好防潮 防水 保温等措施 这里不再多 讲 在工程量较大时采用袋装存储无法满足工程要