水泥乳化沥青砂浆技术总结.doc

CRTS型板式无砟轨道水泥乳化沥青砂浆技术总结编写委员会中铁十二局集团京沪高速铁路四标段二十一项目部前 言水泥乳化沥青砂浆充填层是CRTS型板式无砟轨道的重要结构层，主要起着填充、支撑、承力和传力的作用，并可为轨道提供一定的刚度和弹韧性。水泥乳化沥青砂浆作为CRTS型板式无砟轨道结构当中的关键工程材料，其质量直接影响到无砟轨道的使用寿命和列车行驶的安全性、舒适性，以及运营后的维护成本。本文在总结别人的基础上，充分结合自己在京沪高速铁路现场的施工经验，着重从水泥乳化沥青砂浆的原材料质量控制、现场砂浆配制技术、水泥乳化沥青砂浆灌注施工工艺三大方面详细阐述各自的控制要点、难点及解决办法。目 录1、工程概况 12、水泥乳化沥青砂浆原材料质量控制 12.1、原材料质量控制主要要点 12.2、原材料质量控制难点及解决措施 13、现场水泥乳化沥青砂浆的配制 23.1、水泥乳化沥青砂浆配制过程的主要控制要点 23.2、水泥乳化沥青砂浆配制过程的难点及解决措施 34、水泥乳化沥青砂浆灌注施工工艺 44.1、水泥乳化沥青砂浆灌注施工工艺控制要点 45、水泥乳化沥青砂浆质量评定 56、结语 71、工程概况本项目部起迄里程DK924+801.78DK938+482.76，全长13.68km,共计4208块轨道板。其中直线段轨道板3872块，曲线轨道板336块,最大超高12.5厘米。图1为水泥乳化沥青砂浆施工工艺流程图。2、水泥乳化沥青砂浆原材料质量控制水泥乳化沥青砂浆的原材料包括干料、乳化沥青、减水剂、消泡剂、水。干料主要组成部分为水泥、砂、铝粉和膨胀剂、增稠剂、保水剂等。乳化沥青主要组成部分为沥青或改性沥青、水和乳化剂、稳定剂等。因水泥乳化沥青砂浆原材料的特殊性，其质量控制与储存管理必须采取行之有效的管理措施与办法，否则将直接影响成品砂浆质量，造成经济损失。各种材料若生产批次不同，应及时取样检测，通过试验发现其是否有变化，以便现场及时根据原材料的变化及时调整施工配合比，避免因施工配合比调整不及时而造成浪费。水泥乳化沥青砂浆对拌合用水较为敏感，因此必须保证有固定的水源，且水质满足规范要求；拌合用水宜采用地下水，禁止使用含消毒剂的自来水充当拌合用水。水泥乳化沥青砂浆性能对原材料的温度也较为敏感。如原材料温度过高，那么体现到砂浆性能上最明显的特征就是在配制砂浆时，单位用水量提高，砂浆稠度损失过快，可工作性时间缩短；以及乳化沥青破乳时间加快，有可能造成砂浆出现泌水。温度过低也会影响乳化沥青的稳定性，还会造成砂浆强度增长缓慢，影响施工进度。因此，合格的原材料是保证水泥乳化沥青砂浆质量的首要条件。2.1、 原材料质量控制主要要点1) 所有进场原材料需建立详细的台账，包括进场日期、品种、规格、数量、厂家、检测报告编号等信息。2) 材料应按品种、批次、生产厂家分别储存，坚决杜绝混堆、混用现象。3) 干料采用袋装贮存时必须采取遮阳、防水、防潮措施；当采用贮存罐的方式存储时，应设置有防离析、保温隔热、防水防潮的措施。干粉存储时间不应超过1个半月；干料仓库放置温湿度计，及时观察、记录。4) 乳化沥青宜采用专用的贮存罐存储，且贮存罐须配备保温、隔热、降温、搅拌、温度测试等装置；乳化沥青每天必须循环搅拌一次，每次不少于10分钟。乳化沥青贮存时间不宜大于3个月。5) 干料、乳化沥青、消泡剂、减水剂贮存时均应避免阳光直射，并确保所有材料储存温度保持在530范围内。6) 所有原材料必须按规定的频率进行取样检测，做到数据真实、可靠。杜绝不合格材料进入施工现场。2.2、原材料质量控制难点及解决措施1) 防止干料防潮。干粉料贮存地点宜选取在密封性较好的仓库储存，四周墙壁采用塑料薄膜隔离，干料放置区域应距离墙壁12米，且在干料放置区域下面设置10cm方木加竹胶板做防潮处理；2) 防止干料混堆、混装。严禁不同批次及厂家的干粉堆放在一起；应在干料贮存仓库内设置若干个小区域，并且放置标示标牌。在卸货与出货时，对装卸工人交底，避免混装；干料的使用遵循“先到先用，后到后用”的原则，避免存放时间过长，干料回潮。3) 防止干料温度超标。干料有可能在出厂时温度过高，则运送到施工单位时材料还存在较高的温度，此时应在仓库安装制冷空调，采取及时有效的降温措施，确保材料温度降低到30以下。4) 防止乳化沥青温度超标及沉淀。乳化沥青贮存罐可采用在周围砌筑水槽，利用水槽里的循环水降低乳化沥青温度；无自动定时搅拌装置的贮存罐，应设专人负责此项工作，每次搅拌时间必须达十分钟以上；贮存罐安装时可设置4%左右的坡度，防止沉淀面积过大。5) 保证稳定的水源和良好的水质。乳化沥青砂浆对拌合用水有着非常敏感的反应；拌合用水宜采用地下水，不得使用含消毒剂的自来水。如改变水源，则需重新进行工艺试验。6) 现场原材料存放与管理。为保证砂浆灌注施工的连续性，需要在现场存放一定数量的原材料。现场存放干料地点需做到“下垫上遮”，下面铺垫厚实的雨布，上面搭设移动式遮阳棚；沥青存放地点也需搭设遮阳棚，防止太阳直射。原则上，现场不得存放过多的原材料，物资部门应配合现场做到用多少，送多少，避免因天气及其它原因影响材料性能；现场还需准备防雨物资，技术人员应及时关注天气变化，做到有备无患，防止材料遭受损失。3、现场水泥乳化沥青砂浆的配制在水泥乳化沥青砂浆配方提供单位提供的理论配合比基础上，通过工艺试验、性能测试与揭板检查，并经建设单位指定试验室的常规检验和型式检验验证合格后得到基本配合比。现场砂浆的配制就是指灌注施工前，现场试验人员在基本配合比的基础上，配制出性能指标符合规范要求且满足现场灌注施工的砂浆。试验人员应熟练掌握配制技术，理解每项性能指标对砂浆质量的影响。如砂浆过稀会导致砂浆灌注后出现分层，表面气泡面积超标，与轨道板的粘着力降低；砂浆过稠则会导致板腔砂浆灌注不饱满。图2为配制砂浆的流程图。3.1、水泥乳化沥青砂浆配制过程的主要控制要点1) 砂浆搅拌车加料。加料前应检查原材料的品质、温度是否符合要求，加料时因有专人对加料过程进行检查。干料加入时一定要检查干料是否受潮，但凡受潮的干料不得使用；加干料时防止包装袋混入料仓内，避免扬尘，防止环境污染。乳化沥青加入时，应对加料的管道先用清水清洗后，再用乳化沥青清洗后才能使用。雨天不得进行干料、乳化沥青加料作业。2) 砂浆搅拌车的检查。每天开盘之前，应对砂浆车进行全面的检查，及时发现问题，防止在施工过程中出现意外情况，特别是计量系统与搅拌系统的检查。砂浆车的计量系统，每周须进行自校；砂浆车的搅拌主机与成品仓应及时清理，防止剩余砂浆硬化后影响使用性能。3) 砂浆需求数量的控制。在进行砂浆拌制之前，应预先计算好每块板大致需求的方量，防止灌注后剩余过多，导致浪费；当中转仓内的砂浆不足灌注一块板时，应废弃该仓里的砂浆，重新拌制足够数量的砂浆。4) 试验检测。试验人员必须按照规范要求及时准确的检测砂浆性能指标，以确保砂浆质量。流动度与扩展度的试验仪器应湿润充分，防止因过湿和欠湿，影响试验结果，造成判断失误。如遇到原材料及砂浆车性能不稳定的情况，还须提高检测频率；时刻关注砂浆性能是否存在变化，防止不合格砂浆灌入轨道板内。5) 施工配合比的调整。施工配合比的调整范围必须在基本配合比的允许范围之内；施工配合比的调整应根据原材料的性能、轨道板底座的类别、板腔厚度、板腔温度、湿润等情况来调整。京沪高铁正线区间，路基轨道板底座型式为支承层，采用低塑性素混凝土结构，强度为1218MPa，厚度30cm（直线段）；桥梁及端刺轨道板底座型式为底座板，采用低弹模钢筋混凝土，强度为30MPa，弹性模量不大于31500MPa，厚度19cm(直线段)。因底座所采用的混凝土标号不同，其内部孔隙结构也不相同，因此混凝土的吸水性能也不相同，在同样的原材料及板腔湿润良好的情况下，灌注支承层上的砂浆时，较底座板上，砂浆的流动度要增大；板腔厚度越厚，砂浆流动度应降低；板腔温度越高，砂浆流动度则越小。表1为我项目在京沪线上经过大量的揭板试验、总结经验后，得到的数据。表1板腔 厚度 （cm）支承层底座板板腔 温度（）灌注速度控制流动度(s)扩展度 （s/mm）流动度 (s)扩展度 （s/mm）见浆-挂壁的 间隔时间(s)完成 时间(s)2.02.5855/315936/300103010210S10S2.53.0905/310986/3001015240S10S3.03.5956/3001057/3001520270S10S3.54.01007/3001108/2902025300S10S注：1、以上数据均在原材料稳定、板腔湿润良好的情况下测得。 2、流动度、扩展度均为砂浆运送至灌注现场灌注时的指标。3.2、水泥乳化沥青砂浆配制过程的难点及解决措施1) 防止结块、杂物进入砂浆搅拌车料仓。防止结块的干料进入料仓，应在干料加料口设置5mm的筛网；沥青加料口设置2mm的筛网。2) 保证计量系统的精度。水泥乳化沥青原材料应严格按照施工配合比要求进行准确称量。干料、乳化沥青、水称量最大允许偏差为1%，消泡剂、减水剂称量最大允许偏差为0.5%。砂浆车电子计量系统应每周标校，防止因砂浆车的频繁挪动，引起电子传感器松动，导致计量偏差过大。3) 用水量与减水剂的配合。当材料有变动，砂浆性能发生变化时，特别是稠度有变化时，在需要调整砂浆稠度时，应综合考虑，采用减水剂与单位用水量相结合的方式进行调整，同时递增或同时递减。根据我们现场施工经验，一般拌制大方（0.3m3以上）每降低5kg水与降低0.2kg减水剂的效果基本相同。根据现场试验，一般情况下，每降低5kg水或降低0.2kg减水剂，砂浆流动度增加10S左右，扩展度达到280mm的时间延长12S，最终扩展度减少510mm。表2为我在京沪线使用的原材料厂家和基本配合比及施工配合比。表2材料名称 材料生产厂家基本配合比用量（kg）施工配合比（kg）干料江苏华奥高科技发展有限公司15001500乳化沥青北京冶建特种材料有限公司245245减水剂北京冶建特种材料有限公司2.24.02.8消泡剂北京蓝海黑石科技有限公司0.31.00.6水地下井水1451701604) 砂浆含气量的控制。规范要求含气量在0%10%都是合格，有专家提出，CRTS型板式无砟轨道水泥乳化沥青砂浆含气量宜控制在5%左右。含气量过小，会降低砂浆抗冻融破坏能力，影响其耐久性，提高砂浆的弹性模量，降低了其弹韧性。在配合比确定的情况下，当出现含气量过大或过小时，应着重在搅拌工艺与消泡环节上进行调整，不建议对材料用量进行调整。如含气量过大，则可视情况延长低速搅拌时间，根据我们现场施工的大量试验结果来看，一般情况下每延长10S低速时间可降低1%左右的含气量。图3为一般搅拌工艺流程。5) 成品砂浆质量的保护。在砂浆中转仓的入料口放置5mm孔径的筛网，防止未搅拌均匀的结团干料进入成品砂浆内。砂浆运输至灌注现场需要一段时间，在此段时间里，砂浆中转仓电机必须保持低速的搅拌，防止砂浆沉淀，影响匀质性。在晚上施工时，施工现场存在许多蚊虫，砂浆的中转仓应及时覆盖，成品仓应及时复位，防止蚊虫因灯光的吸引，飞落到砂浆内。6) 严格按照配方提供单位提供的搅拌工艺，生产参数进行生产。如砂浆性能有变化，需改动生产参数，应事先与配方提供单位进行沟通，征求意见。4、水泥乳化沥青砂浆灌注施工工艺CRTS型板式无砟轨道水泥乳化沥青砂浆灌注施工工艺包括：机具、设备、人员的准备、轨道板及底座的清洗、安装轨道板压紧装置、封边、底座预湿、安装灌注用的PVC管、灌注前二次补水湿润、砂浆灌注、拆除封边及精调爪、砂浆养护，图4为砂浆灌注施工工艺流程图。水泥乳化沥青砂浆灌注工艺水平的高低决定着砂浆质量的好坏。在正式灌注之前施工单位应建立试验段（一般为四直两曲），进行工艺性试验。通过模拟现场灌注施工，熟悉灌注工艺，了解灌注程序，确定工艺参数、人员组成及分工。工艺试验一般须经建设单位组织验收合格后才能正式上路或上桥施工。水泥乳化沥青砂浆灌注工艺最为关键的工序有两道，一是灌注前底座湿润状态的控制，二是灌注时灌注速度的控制。最为理想的湿润状态为底座混凝土吸水饱和且表面无明水，底座若过湿，则底座混凝土表面会存在明水，这些明水无法再灌注过程中全部排出，则必然会导致砂浆成型后表面存在明显的流水痕迹，形成水槽，如图5所示。底座若过干，则砂浆在灌注时，砂浆里面的水在流动过程中就被底座混凝土吸收，影响砂浆流动性，导致灌注不饱满；底座混凝土在吸收水的同时会置换出混凝土内的空气，容易在砂浆断面内形成贯穿孔。如图6所示。砂浆在灌注时，如果速度过快，导致砂浆不能以全断面的方式推进，同时因速度过快，排气孔也无法迅速排出空气，那么必然会在轨道板两头形成较多的窝孔。如图7。 图5 砂浆表面因存在明水而产生的水槽 图6 砂浆断面存在贯穿孔 图7 板端存在窝孔4.1、水泥乳化沥青砂浆灌注施工工艺控制要点1) 充分的准备工作。因为水泥乳化沥青砂浆的可工作时间过短，其可靠的工作性一般情况下只能保证在3060分钟左右，所以在灌注之前，施工技术人员必须对准备工作做仔细的检查，包括人员是否到位、机械设备是否齐全、机械设备的运作状态是否良好，经逐一检查达到要求后才能通知开盘。如存在问题，应及时解决，保证灌注施工的连续性。2) 轨道板及底座的清洗。经过粗铺和精调后，轨道板底面及底座表面肯定会存在灰尘及杂物，此时应采用高压风枪配合高压水枪进行冲洗。防止因灰尘杂物影响砂浆与轨道板和底座的粘结性。如图8、9所示。 图8 高压水枪冲洗板腔 图9 高压风枪吹洗板腔3) 轨道板压紧装置的安装。为保证轨道板在不因砂浆灌注施工导致精调成果的破坏，需对轨道板安装压紧装置。压紧装置采取长度55厘米16的钢筋植入底座板或支撑层15厘米。直线段一般采用四个压紧装置，横向两个，纵向两个。如图10所示。曲线段一般采用六个压紧装置，纵向两个，横向四个。如图11所示。轨道板轨道板 图10 直线段压紧装置示意图 图11 曲线段压紧装置设置示意图4) 底座预湿及二次预湿。预湿直接决定了砂浆的质量，所以需特别重视。第一次预湿须做到润湿充分，使混凝土表面充分吸水饱和；二次湿润是在灌注之前视板底湿润情况进行补水处理，此方法应谨慎操作，若控制不好，则会导致轨道板观察口周围积水过多。预湿完后，应在观察孔内塞进湿土工布，防止水分蒸发过快，影响湿润效果。5) 封边。封边包括纵向与横向封边。型板纵向封边方式大概有五种，包括砂浆封边法、支架封边法、填充封边法、模板封边法、角钢加无纺布封边法。现场可操作性较强，应用较为普遍的有两种，一种是砂浆封边法，一种是支架封边法。京沪线建设单位要求采用支架封边法。如图12所示。支架封边法优点在于它封边速度快，可以选在底座湿润在良好的状态下立即封边，立即灌注，而且施工速度快，灌注现场容易清理。缺点是如果底座平整度不好，容易出现漏浆的现象。封边时机一般为底座湿润后等待23小时开始，在夏季施工，环境温度过高，封边时机应根据现场实际情况选择。支承层较底座板封边时间约提前30分钟至60分钟，因为支承层混凝土孔隙较底座板混凝土孔隙大，吸水速度要快。横向封边一般采用竹胶板加水泥砂浆的方式，该法操作简单、快捷，可以比纵向封边提前施工，而且能够有效的防止发生串浆。如图13所示。 图12 纵向支架封边 图13 横向水泥砂浆封边 图14 灌注漏斗6) 水泥乳化沥青砂浆灌注速度的控制。砂浆灌注速度应遵循慢-快-慢-补的原则。先慢是为了避免开始灌注时将管道中的气体带入灌注孔中。为了减少灌浆开始时因灌注产生的冲击带入气泡，应尽量减少中转料斗与灌注口之间的高差，可以采取加装灌浆漏斗的方法消除此影响，如图14所示。同时灌注时应尽量使浆体顺管壁或灌注孔流出，当管道中的气排除后，灌注口有一定高度时再快速灌注。当砂浆运动到观察孔时（见浆），此时砂浆应为全断面推进，而不能已翻滚得方式前进（即后面的砂浆不断覆盖前面的砂浆），以保证气泡不被裹入砂浆中，而被整体排除。当砂浆接近轨道板底面时（挂壁）再慢速灌注，这时主要是为了避免过快的速度从观察孔卷入气泡，同时也保证砂浆在快接近板端时，气泡不会被快速回流的砂浆挡回去，而能通过排气孔排除。此时灌注孔内需维持稳定的液面高度，保证砂浆匀速流动，能够充满整个板腔。慢-快-慢灌注速度转换要平稳，切忌灌注过程忽快忽慢，时断时续。7) 砂浆灌注过程中的注意事项。检查压紧装置有无松动和变形。检查排气孔是否堵塞，确保砂浆能顺利满断面流出。目视检查灌注口、观察孔中是否有杂物、积水等情况，如有杂物必须清理，如有少量积水可通过增加灌注量对其进行排出。灌注过程中，液面高度不宜过大，高度宜控制在15厘米左右，液面高度过大容易引起轨道板上浮量过大，导致轨道板被扰动。8) 拆除封边装置、压紧装置及精调爪。待砂浆凝固后即可拆除封边装置，一般12小时之后。砂浆膨胀及充分硬化完成后，可拆除压紧装置，一般在48小时之后。待砂浆强度达到1MPa后，即可拆除精调爪；待砂浆抗压强度达到3MPa后才允许在轨道板上承重；砂浆强度根据同条件养护试件的强度确定。9) 砂浆养护。为避免砂浆出现裂纹，需对硬化的砂浆进行适当的养护。一般采用晒水加覆盖土工布的方式进行养护，养护7天。当环境温度低于0时，防止砂浆被冻坏，需要对砂浆采取保温措施。4.2、水泥乳化沥青砂浆灌注施工工艺控制难点及解决措施1) 稳定的施工工艺。稳定的施工工艺，能够有效的提高施工进度，保证施工质量。采用架子队管理模式，定人定岗，各岗位人员一经确定不得随意调动，特别是关键岗位。如灌浆阀门操作手、湿润操作手等。2) 防止漏浆、串浆现象。漏浆、溢浆会导致砂浆灌注后，在漏浆、溢浆处出现砂浆不饱满及凹槽现象。支架封边方式对底座平整度要求较高，容易发生漏浆现象，因此，灌注砂浆之前应仔细检查，如发现有封边不严实的地方，可以采用塞布条的方式进行封堵。纵向串浆会导致轨道板两头出现离缝，因此，在横向封边时，必须仔细查看封边砂浆是否压实。3) 防止轨道板两头出现离缝。经分析研究，离缝产生的原因有：轨道板横向封边不严，由串浆造成的离缝，此现象一般出现在线路下坡方向，且离缝宽度、长度、深度较大；精调千斤顶拆除时间过晚，因砂浆收缩，导致精调千斤顶架空轨道板，由此产生的离缝宽度较窄、长度与深度较大。个别封边位置有轻微漏浆，因灌注过程中检查不仔细，有个别轻微漏浆处未发现，由此产生的离缝位置不确定，宽度较大、深度与长度短。轨道板因温度变形产生的离缝，由此产生的离缝宽度窄、深度与长度较短。当发现有离缝产生后，应立即分析原因，采取相应的措施进行补救。离缝深度、宽度、长度很少时可不做处理，反之则需凿除补灌或者揭板重灌。典型的离缝，如图15、16所示。 图15 离缝 图16 离缝4) 防止底座过湿或欠湿。底座湿润的是否合适，直接关系到砂浆的质量，湿润情况的把握体现了水泥乳化沥青砂浆灌注工艺水平高低。湿润最佳效果为底座混凝土表面吸水饱和且表面无明水存留，此时目测混凝土表面颜色较深，无反光，用手触摸温度较低。灌注前仔细检查，湿润不合格时，不得灌注，需经二次湿润达到良好状态后再行灌注。5) 环境温度（板腔温度）超过40或低于5时不得进行灌注施工，当天最低气温低于-5时，全天不允许砂浆灌注施工；成品砂浆出机温度超过35时不得用于灌注施工，需分析原因，解决后再进行灌注。6) 安全环保。因施工产生的污水、废料要集中存放，及时妥善处理，防止污染环境。水泥乳化沥青砂浆中含有较多的化学物质，施工时须采取相应的保护措施，避免人体皮肤直接接触。5、水泥乳化沥青砂浆质量评定依据京沪高速铁路无砟轨道水泥乳化沥青砂浆现场工艺性试验管理实施细则，水泥乳化沥青砂浆质量，必须按频率进行揭板检查，揭板频率一般为1/500。经揭板检查出现不合格者，则应提高频率，在该不合格板附近再揭六块，进行评定；若还存在不合格者，应认真分析原因，视情