淺談水泥乳化瀝青砂漿工藝性試驗及施工

孔鋒

摘 要：我國的板式無砟軌道是在引進、消化、吸收的基礎上經過再創新研發的，具有我國完全自主知識產權的新型軌道，是無砟軌道的主要結構形式之一。板式無碴軌道與傳統有碴軌道相比，具有結構高度低、維修保養工作量少、高速行車道碴不飛濺，穩定性好、適用性強、耐久性強和使用壽命長、軌道橫向阻力大等特點。主要由混凝土底座、彈性砂漿墊層、預制混凝土軌道板、板間連接構件、鋼軌扣件等構成。水泥乳化瀝青砂漿具有支撐調整、緩沖協調、阻斷裂紋、提供彈性的功能。能保證軌道的平順性、軌道結構的耐久性和乘車的舒適性

關鍵詞：水泥乳化瀝青 工藝 試驗 施工

一、工程概況

中交三航局哈大鐵路客運專線工程經理部負承擔哈大鐵路客運專線Ⅲ標段第三施工段伊通河特大橋施工任務，里程范圍為DK702+637.64-DK750+937.64，正線全長48.3km。位于吉林省長春市境內，跨2個縣市區，四個鄉鎮，34個自然村，主要工程為伊通河特大橋。

根據中交股份哈大客運專線工程指揮部的要求，按照架梁區段劃分鋪板區段，TJ-3標段第三項目經理部軌道板無砟軌道鋪設范圍為D3K692+955.54-D3K736+719.76全長43.16km，即伊通河特大橋沈橋臺至1334號墩，包含32m簡支梁1288孔、24m簡支梁60孔、5.5m空心橋墩1座、（32+48+32）連續梁5聯、（40+56+40）連續梁3聯、（32+2*49+32）連續梁1聯，以及3聯連續道岔梁。共需鋪板18258塊，其中標準板18256塊，異形板2塊。

二、現場水泥乳化瀝青砂漿工藝性試驗

在鐵科院有關專家和局科研所專家的指導下，在寬城梁場進行了現場灌注試驗和揭板工藝檢查，在表2鐵科院金化所CA砂漿理論試驗室配合比的基礎上，根據流動度、含氣量和現場氣溫等情況，微量調整拌合水用量和引氣劑用量。

1、第一次現場灌注揭板試驗

1.1配合比：第一次現場灌注揭板試驗所采用的配合比如下表：

CA砂漿配合比

配合比 乳化瀝青 聚合物乳液 水 消泡劑 膨脹劑 水泥 砂 鋁粉 引氣劑

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攪拌工藝

①攪拌車加料順序、原材料用量計攪拌時間設置；人工稱量鋁粉、膨脹劑用量和5kg砂，并稍微拌勻；

②攪拌速度調至低速30rpm；

③一次加入乳化瀝青、聚合物乳液、水、消泡劑，并攪拌30s；

④提高轉速至中速80rpm，依次加入水泥和砂；

⑤人工加入拌勻的鋁粉、膨脹劑用量和5kg砂；

⑥加入引氣劑；

⑦提高轉速至高速115r并攪拌5min；

⑧調至低速30rpm并攪拌5min；

1.3試驗結果

第一次現場灌注CA砂漿性能測試結果見下表：

CA砂漿性能測試

項 目 砂漿溫度（℃） 流動度（s） 30min后流動度（s） 含氣量（%） 膨脹率（%）

規范要求 5-35 18-26 18-26 8-12 1-3

實測值 21 21.9 24.1 9.7 2.2

1.4第一次現場灌注揭板檢查

灌注砂漿斷面充填飽滿，上下均勻一致，上表面有少量微小氣泡，現場灌注試驗效果較好。

2、第二至第六次現場灌注揭板試驗

為了更好的消除CA砂漿上表面的微小氣泡，配合比和攪拌施工調整如下表：

CA砂漿現場配合比

編號 配合比調整措施 攪拌工藝調整措施

1 消泡劑比例調高至0.00055 中速降至70rpm，高速降至110rpm

2 水降至0.08 中速和高速均調至90rpm

3 消泡劑比例調高至0.00055、水0.08 中速和高速均調至90rpm

消泡劑比例調高至0.0007、水0.09 中速降至50rpm，高速降至110rpm

消泡劑比例調高至0.0007、水0.10 中速和高速均調至90rpm

CA砂漿現場常規性能指標測試結果滿足規范要求，揭板檢查結果：灌注斷面充填密實飽滿，均質性好，上表面小氣泡基本消除，現場灌注試驗效果良好。

3、第七次現場灌注揭板試驗

3.1配合比：

第七次現場灌注揭板試驗所采用的配合比如下表

CA砂漿配合比

配合比 乳化瀝青 聚合物乳液 水 消泡劑 膨脹劑 水泥 砂 鋁粉 引氣劑

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攪拌工藝

①攪拌車加料順序、原材料用量計攪拌時間設置；人工稱量鋁粉、膨脹劑用量和5kg砂，并稍微拌勻；

②攪拌速度調至低速30rpm；

③一次加入乳化瀝青、聚合物乳液、水、消泡劑，并攪拌30s；

④提高轉速至中速60rpm，依次加入水泥和砂；

⑤人工加入拌勻的鋁粉、膨脹劑用量和5kg砂；

⑥加入引氣劑；

⑦提高轉速至高速110r并攪拌5min；

⑧調至低速30rpm并攪拌2min；

3.3試驗結果

第七次現場灌注CA砂漿性能測試結果見下表：

CA砂漿性能測試

檢測項目 實測結果

砂漿溫度（℃） 25.4

流動度（s） 21

可工作時間（min） 70

含氣量（%） 9.6

表觀密度（kg/m?） 1590

材料分離度（%） 0.6

膨脹率（%） 2.2

泛漿率（%） 0

抗壓強度（MPa） 1d 0.13

7d 1.3

28d 未到齡期

28d彈性模量（MPa） 未到齡期

抗凍性 未到齡期

耐候性 未到齡期

3.4第七次現場灌注揭板檢查

灌注斷面充填飽滿，無夾層空隙密實性好，上下均勻一致均質性好，上下表面微小氣泡基本消除，現場灌注試驗效果較好。

4、試驗結果

根據多次現場灌注揭板試驗結果，在專家的建議下結合原材料的性能和秦皇島天業通聯CA砂漿攪拌車自身的特性和現場情況，最終形成直接用于灌注施工的CA砂漿的基本配合比及調整范圍，基本配合比如下表：

CA砂漿基本配合比

配合比 乳化瀝青 聚合物乳液 水 消泡劑 膨脹劑 水泥 砂 鋁粉 引氣劑

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、灌注工藝

1、砂漿灌注作業前的準備工作

砂漿的灌注應在氣溫5℃-35℃進行，施工環境溫度不在此范圍內施工時采取相應的保溫措施。下雨天不得進行關注作業，同時，根據天氣預報情況做好防雨措施的準備工作，若灌注作業中途出現降雨，及時加蓋防水布等，避免雨水與灌注袋直接接觸。

在機械的各部分檢查、清掃完畢后，將砂漿的灌注材料裝車。材料裝車完畢后，及時采取防雨措施，并提前確認當天工班計劃砂漿灌注的板數，并提前做好防雨措施覆蓋需要灌注的板，防止底座板存有積水，影響施工。

所有準備工作完成后，按以下程序要求開始施工：

1.1軌道板底部雜物灌注前清理：

軌道板鋪設后，由于可能橋面附屬工程處于同時施工，或未能及時施工砂漿，板底與底座混凝土之間的縫隙可能會有小石子或雜物存在，可能會有些尖銳的小石子會戳破灌注袋，導致砂漿流出。對于混凝土底座上的積水、粉塵等可能對灌注成果產生不良影響的要予以清除（水、灰塵等可用壓縮空氣吹掉或用廢棉紗頭擦拭，除去積水）。

1.2 灌注前軌道板狀態確認：

技術人員應該在砂漿攪拌的同時對砂漿灌注計劃的板進行確認；用鋼尺估測軌道板的平整度及水平偏移情況，確認軌道板是否精確調整到位；軌道板精調時也有可能會有木塊遺漏，這樣會導致灌注袋無法鋪設，因此要確認凸形擋臺與軌道板之間的定位木楔都已打設并有效（是否有松動），尤其是曲線超高段。

1.3 灌注袋鋪設檢查：

用直尺檢查軌道板與底座混凝土之間的距離并選擇合適大小的灌注袋，將灌注袋平整地鋪開在指定的位置，避免出現褶紋，灌注袋的U型邊切線要與軌道板邊緣一致，允許偏差1cm左右。灌注袋的鋪設要根據灌注厚度的情況來確定，技術人員和灌注袋鋪設人員使用三角板及時調整灌注袋鋪設位置。灌注袋澆注口方向應根據施工的方便性確定，應注意保持方向的一致性，但在坡度區間應注意，袋澆注口方向應是從軌道板的低側方向，澆注從軌道板的低側澆注。

1.4 砂漿灌注設備的檢查：

由于砂漿攪拌結束后的清洗工作會有一些殘留的污水，其中的瀝青和砂子如果存留在灌注口的位置，硬化后會對下一班的灌注工作帶來影響，因此灌注作業前應首先確認灌注口沒有被堵塞。確認灌注口通暢后方可進行灌注作業。

2、灌注施工：

① 在軌道板表面鋪設塑料薄膜，防止軌道板等的污損。

② 一切準備完畢后，打開下料閥門，將攪拌好的砂漿從攪拌機經過下料軟管流進灌注漏斗。

③ 適度對流入灌注漏斗的砂漿進行攪拌（目的是減少砂漿的氣泡，使漿液均勻）灌注漏斗與灌注軟管相連，打開灌注漏斗與灌注軟管間連接放料閥門，使砂漿流入灌注軟管。同時一起打開灌注軟管與澆口袋相連閥門，使砂漿通過澆口袋自然流入灌注袋內（不得將攪拌灌注設備下料口與灌注袋澆口直接連接）。

④ 砂漿應緩慢連續灌注，防止產生氣泡。灌注過程中安排專人觀測軌道板狀態，不得出現拱起、上浮現象，盡量避免踩踏軌道板。當注入到灌注袋一半量時，應降低灌注速度，直至灌注袋砂漿充分填充（避免軌道板下面出現空隙）。

⑤ 確認灌注袋的充填飽滿后停止灌注，將澆口用扎帶扎緊，在澆口袋多留一些砂漿（補充用）。分離灌注軟管與澆口袋，用木塊墊起灌注澆口。用板子將灌澆口袋豎起。（如圖1）

⑥ 在砂漿凝固之前，要數次將澆口袋內的砂漿擠入灌注袋，擠入砂漿量應根據支撐螺栓的浮起狀態來確定。澆口袋的砂漿不夠時，從灌注漏斗再輸送一些砂漿進行補充灌注。

⑦ 砂漿擠入結束后，用U型夾具封住澆口。如果發生灌注袋破損砂漿溢出的情況，量少時用夾具止漏，量多時，用廢棉紗頭、細骨材及水泥等進行堵漏，也可用瀝青氈布進行修補。

3、灌注后的處理

撤除防止污損用的塑料布。確認砂漿達到指定強度（1天0.1N/㎜2左右）后，撤除定位螺桿和托架。此時，應確認是否有灌注不充分的情況，軌道板與混凝土底座之間有無空隙。如果灌注不充分，需要修補或者撤去已灌注的砂漿重新進行灌注。

為了保護澆口，應在砂漿凝固后，用刀具切斷灌注口，并用小型燃燒器將保護薄膜（封補灌注袋的苫布）及金屬刮刀全面加溫后粘貼。粘貼封補灌注袋的苫布時，為了避免空隙的產生，要對其進行加熱，并用金屬刮刀涂抹，使灌注袋和砂漿溶為一體。灌注袋或者CA砂漿如果出現破損的地方，亦可用封補灌注袋的苫布進行修補。

結束語：

經過這次工藝性實驗，現場施工較順利，現場檢測各項指標均符合相關規定。這將有利于哈大客運專線其他標段及其他施工單位了解和掌握水泥乳化瀝青砂漿的施工工藝，從而有利于加強哈大客運專線的使用壽命和列車行駛的平穩性、安全性。

參考文獻：

[1]《客運專線鐵路CRTSⅠ型板式無砟軌道水泥乳化瀝青砂漿暫行技術條件》（科技基【2008】74號）

[2]《客運專線鐵路CRTSⅠ型板式無砟軌道水泥乳化瀝青砂漿暫行技術條件-嚴寒地區補充規定》

[3]《關于客運專線鐵路CRTSⅠ型板式無砟軌道水泥乳化瀝青砂漿管理指導意見》（鐵工管【2009】67號）

[4]《客運專線鐵路CRTSⅠ型板式無砟軌道水泥乳化瀝青砂漿和凸臺樹脂灌注袋暫行技術條件》（科技基【2008】74號）

[5]《客運專線鐵路無砟軌道充填層施工技術指南》

[6]《客運專線鐵路無砟軌道充填層施工質量驗收補充標準》