CHINA ACADEMAY OF RAILWAY SCIENCES 1 中国铁道科学研究院中国铁道科学研究院水泥乳化沥青砂浆施工技术水泥乳化沥青砂浆施工技术( (CRTS ICRTS I型型) )李海燕李海燕13661019259malelihaiyanrails.com.cnmalelihaiyanrails.com.cn2009年4月 CHINA ACADEMAY OF RAILWAY SCIENCES中国铁道科学研究院 2 CRTS型板低弹模水泥乳化沥青砂浆第一节第一节 水泥乳化沥青砂浆的组成与性能水泥乳化沥青砂浆的组成与性能第三节第三节 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、工装与劳动力组织第四节第四节 水泥乳化沥青砂浆现场拌制水泥乳化沥青砂浆现场拌制第五节第五节 水泥乳化沥青砂浆灌注施工水泥乳化沥青砂浆灌注施工第六节第六节 水泥乳化沥青砂浆性能的现场检测与控制要点水泥乳化沥青砂浆性能的现场检测与控制要点第二节第二节 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前言前言 CHINA ACADEMAY OF RAILWAY SCIENCES中国铁道科学研究院 3 前言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、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：钢轨扣件等构成。板式无砟轨道主要分为如下两种型式：CRTSCRTS型板式无砟轨道型板式无砟轨道CRTSCRTS型板式无砟轨道型板式无砟轨道 CHINA ACADEMAY OF RAILWAY SCIENCES中国铁道科学研究院 4 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 型前言前言填充材料的种类与功能 CHINA ACADEMAY OF RAILWAY SCIENCES中国铁道科学研究院 5 普通普通A A型板式轨道型板式轨道 框架型板式轨道框架型板式轨道前言前言 CHINA ACADEMAY OF RAILWAY SCIENCES中国铁道科学研究院 6 水泥乳化沥青砂浆功能水泥乳化沥青砂浆功能 支撑调整支撑调整、缓冲协调缓冲协调、阻断裂纹阻断裂纹、提供弹性提供弹性。（1 1）支撑调整）支撑调整 保证轨道的平顺性：砂浆垫层厚度一般为保证轨道的平顺性：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，所以厚度限制在有影响，过厚则不经济，所以厚度限制在40100mm之间。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。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 2）缓冲协调（弹性、延展性）缓冲协调（弹性、延展性）前言前言填充材料的种类与功能 CHINA ACADEMAY OF RAILWAY SCIENCES中国铁道科学研究院 7 水泥乳化沥青砂浆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，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。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）阻断裂纹（弹模、延展性） 由上可知，由上可知，CRTS型板式无砟轨道结构中水泥乳化沥青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砂浆垫层的重要功能是支撑调整支撑调整和和缓冲协调缓冲协调。（4）提供（有限）弹性）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。砂浆大得多，而且，砂浆弹性对轨道总体弹性的影响也较小。前言前言填充材料的种类与功能 CHINA ACADEMAY OF RAILWAY SCIENCES中国铁道科学研究院 8 凸台树脂功能凸台树脂功能 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所所示，主要起到轨道板的示，主要起到轨道板的纵横向定位及减振缓冲作用纵横向定位及减振缓冲作用。 图图1 图台及填充树脂示意图图台及填充树脂示意图前言前言填充材料的种类与功能 CHINA ACADEMAY OF RAILWAY SCIENCES中国铁道科学研究院 9 日本日本CACA砂浆砂浆(Cement Asphalt Mortar)(Cement Asphalt Mortar)的研发始于的研发始于19651965年，从年，从19751975年至今共铺设年至今共铺设2600km 2600km ，分为，分为A A配合以及配合以及B B配合，适用范围见下表配合，适用范围见下表 板型、地区区间明亮区间(包括从隧道口至200m的区间)隧道区间(不包括从隧道口至200m的区间)平板框架板平板框架板温暖地区ABA寒冷地区B表1 日本A、B配方的使用情况德国德国BZBZ砂浆砂浆 (Bitumen (Bitumen ZementZement Mortar) Mortar)由于应用时间和里程较短，由于应用时间和里程较短，其使用寿命还有待进一步考察。其使用寿命还有待进一步考察。前言前言国外应用情况 CHINA ACADEMAY OF RAILWAY SCIENCES中国铁道科学研究院 10 1979年，在北京西北环线军庄至三家店间年，在北京西北环线军庄至三家店间 40m 1981年，在皖赣线溶口隧道年，在皖赣线溶口隧道 25m 2002年，年， 秦沈客运专线国产和日本秦沈客运专线国产和日本 2.8km前言前言国内应用情况 CHINA ACADEMAY OF RAILWAY SCIENCES中国铁道科学研究院 11 2004年，赣龙线枫树排隧道年，赣龙线枫树排隧道 719m 2005年，年， 北京东郊环形试验基地北京东郊环形试验基地 100m 8000多万吨多万吨运营考验运营考验 前言前言国内应用情况 CHINA ACADEMAY OF RAILWAY SCIENCES中国铁道科学研究院 12 2006年，遂渝线无砟轨道技术综合试验年，遂渝线无砟轨道技术综合试验 8km2007年，年， 京津城际采用京津城际采用BZ砂浆，砂浆， 224 km 2006年，台湾高铁应用日本年，台湾高铁应用日本CA砂浆技术铺设了砂浆技术铺设了600km前言前言国内应用情况 CHINA ACADEMAY OF RAILWAY SCIENCES中国铁道科学研究院 13 2008年，武广线武汉综合试验段年，武广线武汉综合试验段 40km；2008年，石太客运专线年，石太客运专线 95 km；2008年，年，滨绥线滨绥线严寒地区严寒地区成高子试验段成高子试验段 500m。前言前言国内应用情况 CHINA ACADEMAY OF RAILWAY SCIENCES中国铁道科学研究院 14 CRTS型板低弹模水泥乳化沥青砂浆第一节第一节 水泥乳化沥青砂浆的组成与性能水泥乳化沥青砂浆的组成与性能第三节第三节 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、工装与劳动力组织第四节第四节 水泥乳化沥青砂浆现场拌制水泥乳化沥青砂浆现场拌制第五节第五节 水泥乳化沥青砂浆灌注施工水泥乳化沥青砂浆灌注施工第六节第六节 水泥乳化沥青砂浆性能的现场检测与控制要点水泥乳化沥青砂浆性能的现场检测与控制要点第二节第二节 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前言前言 CHINA ACADEMAY OF RAILWAY SCIENCES中国铁道科学研究院 15 乳化沥青乳化沥青 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、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，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。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：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 CHINA ACADEMAY OF RAILWAY SCIENCES中国铁道科学研究院 16 乳化沥青乳化沥青 工程应用中，低弹性模量工程应用中，低弹性模量 CA砂浆主要采用阳离子型乳化沥青，其砂浆主要采用阳离子型乳化沥青，其固体含量要求在固体含量要求在60%左右。左右。1.1 水泥乳化沥青砂浆的组成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图1.1 乳化沥青乳化沥青结构示意图（左）及显微照片（右）结构示意图（左）及显微照片（右） CHINA ACADEMAY OF RAILWAY SCIENCES中国铁道科学研究院 17 水泥水泥 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。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水泥乳化沥青砂浆的组成细骨料细骨料 河砂或机制硅砂，细度模数为河砂或机制硅砂，细度模数为1.41.8。膨胀剂膨胀剂 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，其细度要求为末，其细度要求为400010000cm2/g。发泡剂发泡剂 有铝粉、氮化铝、锌粉、锡粉、硅钙合金等粉末或其混合物。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（此外，还有消泡剂和聚合物乳液（P乳剂）等。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。介稳悬浮浆体。1 水泥乳化沥青砂浆的组成与性能 CHINA ACADEMAY OF RAILWAY SCIENCES中国铁道科学研究院 18 （1） 水泥乳化沥青砂浆的基本性能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：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。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（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。所示。1 水泥乳化沥青砂浆的组成与性能 CHINA ACADEMAY OF RAILWAY SCIENCES中国铁道科学研究院 19 （1） 水泥乳化沥青砂浆的基本性能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）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规定的技术性能指标要求如表1.1所示。所示。1 水泥乳化沥青砂浆的组成与性能序号序号项项 目目单位单位指标要求指标要求试验方法试验方法1砂浆温度砂浆温度540棒状温度计法棒状温度计法2流动度流动度s1826附录附录A3可工作时间可工作时间min304含气量含气量812附录附录B5单位容积质量单位容积质量kg/l 1.36抗压强度抗压强度1dMPa 0.10附录附录C7d 0.7028d 1.80 7弹性模量弹性模量(28d)MPa100300附录附录D8材料分离度材料分离度 1.0附录附录E9膨胀率膨胀率1.03.0附录附录F10泛浆率泛浆率0附录附录G11抗冻性抗冻性300次冻融循环试验后，相对动弹模量不得小于次冻融循环试验后，相对动弹模量不得小于60，质量损失率不得大于，质量损失率不得大于5。附录附录H12耐候性耐候性无剥落、无开裂、相对抗压强度不低于无剥落、无开裂、相对抗压强度不低于70%。附录附录I表表1.1 技术条件技术条件 CHINA ACADEMAY OF RAILWAY SCIENCES中国铁道科学研究院 20 （2） 水泥乳化沥青砂浆性能的主要影响因素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水泥乳化沥青砂浆的性能 施工性能施工性能 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，其评价指标主要有定性等，其评价指标主要有流动度流动度、可工作时间可工作时间、泛浆率泛浆率、分离度分离度和和砂浆温度砂浆温度。 流动性流动性 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的浆体流的浆体流出圆锥形出圆锥形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求流动度为1826秒。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，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，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。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流动度和砂浆温度测定搅拌后的测定搅拌后的CA砂浆砂浆温度温度测定搅拌后的测定搅拌后的CA砂浆砂浆的流动度的流动度 CHINA ACADEMAY OF RAILWAY SCIENCES中国铁道科学研究院 22 （2） 水泥乳化沥青砂浆性能的主要影响因素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水泥乳化沥青砂浆的性能 施工性能施工性能 可工作时间可工作时间 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表示，它是砂浆拌制后流动度仍保持在26秒所经历的时间，秒所经历的时间，“暂行技术条件暂行技术条件”要求砂要求砂浆的可工作时间为浆的可工作时间为30分钟分钟。 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：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；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；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。的要求。1 水泥乳化沥青砂浆的组成与性能 CHINA ACADEMAY OF RAILWAY SCIENCES中国铁道科学研究院 23 （2） 水泥乳化沥青砂浆性能的主要影响因素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水泥乳化沥青砂浆的性能 施工性能施工性能 匀质性匀质性 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，其要求分别为求分别为0和小于和小于1.0。1 水泥乳化沥青砂浆的组成与性能 CHINA ACADEMAY OF RAILWAY SCIENCES中国铁道科学研究院 24 （2） 水泥乳化沥青砂浆性能的主要影响因素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水泥乳化沥青砂浆的性能 施工性能施工性能 泛浆率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。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，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：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；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。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泛浆率率搅拌后的搅拌后的CA砂浆砂浆砂浆的砂浆的注入注入注入注入后在后在适当适当的地方的地方悬挂，一天后目测悬挂，一天后目测 CHINA ACADEMAY OF RAILWAY SCIENCES中国铁道科学研究院 26 （2） 水泥乳化沥青砂浆性能的主要影响因素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水泥乳化沥青砂浆的性能 施工性能施工性能 分离度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，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。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；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泡剂消除新拌砂浆中尺寸大于0.2mm的气孔，减小分离度；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。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 CHINA ACADEMAY OF RAILWAY SCIENCES中国铁道科学研究院 27 分离度测试分离度测试 CHINA ACADEMAY OF RAILWAY SCIENCES中国铁道科学研究院 28 （2） 水泥乳化沥青砂浆性能的主要影响因素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水泥乳化沥青砂浆的性能 施工性能施工性能 稳定性稳定性 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：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；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。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 CHINA ACADEMAY OF RAILWAY SCIENCES中国铁道科学研究院 29 （2） 水泥乳化沥青砂浆性能的主要影响因素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水泥乳化沥青砂浆的性能 砂浆温度砂浆温度 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。新拌砂浆的稳定性。“暂行技术条件暂行技术条件”要求新拌砂浆的温度在要求新拌砂浆的温度在540之间。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。仓温度来控制。 施工性能施工性能 1 水泥乳化沥青砂浆的组成与性能 CHINA ACADEMAY OF RAILWAY SCIENCES中国铁道科学研究院 30 （2） 水泥乳化沥青砂浆性能的主要影响因素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水泥乳化沥青砂浆的性能 物理性能物理性能 含气量含气量 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，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，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，因此而过多的含气量会降低砂浆的强度，因此“暂行技术条件暂行技术条件”要求砂浆的含气量要求砂浆的含气量为为812之间，但气泡孔径应尽可能小于之间，但气泡孔径应尽可能小于0.2mm。 水泥乳化水泥乳化沥青砂青砂浆的物理性能有密度和体的物理性能有密度和体积变化，其化，其评价指价指标为含气量、含气量、表表观密度和膨密度和膨胀率。率。 1 水泥乳化沥青砂浆的组成与性能含含气量气量注入一注入一定量定量的的容器容器CA砂浆砂浆计量计量重量重量算出算出实测实测密度密度密度密度表表观密度密度密度密度 含含气量（）气量（） 100 CHINA ACADEMAY OF RAILWAY SCIENCES中国铁道科学研究院 32 （2） 水泥乳化沥青砂浆性能的主要影响因素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水泥乳化沥青砂浆的性能 物理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；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；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；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；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；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。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。影响砂影响砂浆的的含气量含气量和和气泡孔径气泡孔径的因素有：的因素有：1 水泥乳化沥青砂浆的组成与性能 CHINA ACADEMAY OF RAILWAY SCIENCES中国铁道科学研究院 33 （2） 水泥乳化沥青砂浆性能的主要影响因素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水泥乳化沥青砂浆的性能 物理性能物理性能 表观密度表观密度 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，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。砂浆的表观密度主要取决于砂浆的组成配比和含气量。气量。 水泥乳化水泥乳化沥青砂青砂浆的物理性能有密度和体的物理性能有密度和体积变化，其化，其评价指价指标为含气量、含气量、表表观密度密度和膨和膨胀率。率。 砂砂浆中液相（乳化中液相（乳化沥青和水）含量越大，表青和水）含量越大，表观密度越小；密度越小； 砂砂浆的含气量越大，表的含气量越大，表观密度越小。密度越小。1 水泥乳化沥青砂浆的组成与性能 CHINA ACADEMAY OF RAILWAY SCIENCES中国铁道科学研究院 34 （2） 水泥乳化沥青砂浆性能的主要影响因素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水泥乳化沥青砂浆的性能 物理性能物理性能 膨膨胀率率 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。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。 硅酸硅酸盐水泥水化会有水泥水化会有较大的体大的体积收收缩，在砂，在砂浆中添加中添加发泡泡剂，在硅酸，在硅酸盐水泥水化水泥水化产生的高碱性生的高碱性环境下境下发泡泡剂反反应产生微小气孔，引起生微小气孔，引起处于流于流态的砂的砂浆产生体生体积膨膨胀； 砂子可限制水泥水化的体砂子可限制水泥水化的体积收收缩，砂子含量，砂子含量较大大时，砂，砂浆的体的体积收收缩会减小；会减小；膨膨胀剂可在砂可在砂浆凝凝结硬化中硬化中产生一定的体生一定的体积膨膨胀，可使，可使处于塑性于塑性阶段的砂段的砂浆产生一定生一定的体的体积膨膨胀，或，或补偿水泥水化引起的收水泥水化引起的收缩； 在在组成与配比相同成与配比相同时，温度越高，砂，温度越高，砂浆膨膨胀率会越大；率会越大； 如果砂如果砂浆出出现泛泛浆与分与分层现象，砂象，砂浆会会产生生较大的体大的体积收收缩。1 水泥乳化沥青砂浆的组成与性能膨膨胀胀率率搅拌后的搅拌后的CA砂浆砂浆注入注入到量筒的到量筒的250ml位置位置注入注入后立刻测定从后立刻测定从上上口口到到CA砂浆的砂浆的深深度度（ （H0） ）1天后再测定天后再测定深深度度（ （H24） ），按照按照H0和和H24测定测定膨膨胀胀率率静置静置24个小时个小时 CHINA ACADEMAY OF RAILWAY SCIENCES中国铁道科学研究院 36 （2） 水泥乳化沥青砂浆性能的主要影响因素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水泥乳化沥青砂浆的性能 力学性能力学性能 强强度和度和弹性模量性模量 其评价指标为抗压强度、受压弹性模量，用于纵连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。决于砂浆的组成材料与配比、含气量等。砂砂浆中乳化中乳化沥青与水泥和砂的青与水泥和砂的质量比越大，其量比越大，其强强度和度和弹性模量越低；性模量越低；水与水泥的水与水泥的质量越小，即用水量越小，其量越小，即用水量越小，其强强度和度和弹性模量越高；性模量越高；水泥的水化速度越快，砂水泥的水化速度越快，砂浆的早期的早期强强度（度（17天）会越高，反之亦然；天）会越高，反之亦然；砂子含量砂子含量较小小时，会降低，会降低弹性模量和性模量和强强度，尤其是度，尤其是弹性模量；性模量；含气量越大，表含气量越大，表观密度越小，其密度越小，其强强度和度和弹性模量越低。性模量越低。1 水泥乳化沥青砂浆的组成与性能压缩压缩强度强度搅拌后的搅拌后的砂砂浆采采压缩试验压缩试验专用试块专用试块（ （55） ）压缩压缩把把材材龄龄1天天、 、7天天、 、28天的天的试块用试块用压缩压缩试验机机测定测定压缩強度強度 CHINA ACADEMAY OF RAILWAY SCIENCES中国铁道科学研究院 38 （2） 水泥乳化沥青砂浆性能的主要影响因素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水泥乳化沥青砂浆的性能 耐久性能耐久性能 抗抗冻性性 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组分沥青，其抗冻性优于水泥砂浆或混凝土。沥青，其抗冻性优于水泥砂浆或混凝土。砂砂浆的抗的抗冻性主要取决于砂性主要取决于砂浆的的组成与配比、微小气孔含量：成与配比、微小气孔含量：砂砂浆拌制拌制时用水量越小，砂用水量越小，砂浆的吸水率将的吸水率将较小，其抗小，其抗冻性越好；性越好；砂砂浆中中沥青含量越大，青含量越大，沥青的低温柔性越好，其抗青的低温柔性越好，其抗冻性越好；性越好；硬化砂硬化砂浆中微小（小于中微小（小于0.2mm）气孔含量）气孔含量较多，多，对抗抗冻性有利。性有利。 水泥乳化水泥乳化沥青砂青砂浆的耐久性能必的耐久性能必须满足使用足使用环境条件的要求，目前境条件的要求，目前对于于单元板式元板式轨道道结构用砂构用砂浆的耐久性能只要求了抗的耐久性能只要求了抗冻性和耐候性。性和耐候性。 1 水泥乳化沥青砂浆的组成与性能 CHINA ACADEMAY OF RAILWAY SCIENCES中国铁道科学研究院 39 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水泥乳化沥青砂浆的性能 耐久性能耐久性能a.a.工作室空气温度工作室空气温度606022；b.b.相对湿度：相对湿度：70705 5RHRH；c.c.模拟降雨周期：试样每照射模拟降雨周期：试样每照射1 1小时，降雨小时，降雨9 9分钟；分钟；d.d.试验周期为试验周期为100h100h、300h300h、500h500h。 耐候性耐候性 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。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。 试验方法试验方法： CHINA ACADEMAY OF RAILWAY SCIENCES中国铁道科学研究院 40 CRTS型板低弹模水泥乳化沥青砂浆第一节第一节 水泥乳化沥青砂浆的组成与性能水泥乳化沥青砂浆的组成与性能第三节第三节 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、工装与劳动力组织第四节第四节 水泥乳化沥青砂浆现场拌制水泥乳化沥青砂浆现场拌制第五节第五节 水泥乳化沥青砂浆灌注施工水泥乳化沥青砂浆灌注施工第六节第六节 水泥乳化沥青砂浆性能的现场检测与控制要点水泥乳化沥青砂浆性能的现场检测与控制要点第二节第二节 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前言前言 CHINA ACADEMAY OF RAILWAY SCIENCES中国铁道科学研究院 41 水泥乳化沥青砂浆由乳化沥青、水泥、细骨料（砂）、聚合物乳液、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，互适应性。原材料的性能指标除了满足各自规定的要求外，必须以满足必须以满足最终砂浆的性能为前提最终砂浆的性能为前提。 水泥乳化水泥乳化沥青砂青砂浆的原材料种的原材料种类较多，但其基本多，但其基本组分材料主要有乳化分材料主要有乳化沥青、青、水泥、砂和水，其它水泥、砂和水，其它组分材料有各种分材料有各种调节或改善砂或改善砂浆性能的添加性能的添加剂，如，如发气气剂、引气引气剂、P乳乳剂（聚合物改性乳液）、膨（聚合物改性乳液）、膨胀剂等。当采用双等。当采用双组分的砂分的砂浆组成方案成方案时，主要有乳化，主要有乳化沥青和干料。下面分青和干料。下面分别叙述叙述这些些组分材料的分材料的组成、性能要求和作成、性能要求和作用，以及用，以及质量量检验方法等。方法等。2 水泥乳化沥青砂浆原材料与质量检测 CHINA ACADEMAY OF RAILWAY SCIENCES中国铁道科学研究院 42 水泥的主要作用有：水泥的主要作用有：2.1 水泥水泥 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，关标准要求，客运专线铁路客运专线铁路CRTS I型板式无砟轨道水泥乳化沥青砂浆暂行技术型板式无砟轨道水泥乳化沥青砂浆暂行技术条件条件规定，水泥应采用强度等级不低于规定，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，的硅酸盐水泥或快硬硫铝酸盐水泥，其技术要求应符合其技术要求应符合GB175和和JC933的规定。此外，还应按照的规定。此外，还应按照JTJ052- T0657中中的方法，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。制水泥乳化沥青砂浆。 胶胶结作用，通作用，通过水泥水化反水泥水化反应，生成的水化物与砂子等一起，生成的水化物与砂子等一起赋予砂予砂浆以以强强度等力学性能；度等力学性能； 改性作用，可提高改性作用，可提高沥青的耐高温性能和水泥乳化青的耐高温性能和水泥乳化沥青砂青砂浆的耐久性。的耐久性。2 水泥乳化沥青砂浆原材料与质量检测 CHINA ACADEMAY OF RAILWAY SCIENCES中国铁道科学研究院 43 (1) 乳化沥青的组成乳化沥青的组成2.2 乳化沥青乳化沥青 乳化乳化沥青是将青是将沥青或改性青或改性沥青加青加热热融，和乳化皂液（包括乳化融，和乳化皂液（包括乳化剂、稳定定剂、电解解质等）与水一起，等）与水一起，经乳化机的机械作用，以乳化机的机械作用，以细小微粒分散于水溶液中小微粒分散于水溶液中形成的水包油型分散体。形成的水包油型分散体。 乳化乳化沥青是砂青是砂浆最关最关键的的组成材料，它的性成材料，它的性质在很大程度上决定了砂在很大程度上决定了砂浆的的性能。乳化性能。乳化沥青不青不仅要要满足常足常规的性能指的性能指标要求，要求，还要与水泥砂要与水泥砂浆体系配合良体系配合良好，不影响水泥的固化，好，不影响水泥的固化，还要与骨料要与骨料结合良好，具有合良好，具有优良的良的综合性能。合性能。 乳化乳化沥青的青的组成包括成包括沥青、乳化青、乳化剂、稳定定剂、电解解质和水等。和水等。2 水泥乳化沥青砂浆原材料与质量检测 CHINA ACADEMAY OF RAILWAY SCIENCES中国铁道科学研究院 44 乳化沥青是由什么构成的？乳化沥青是由什么构成的？n沥沥青青（石油的石油的蒸馏蒸馏物物） ）n乳化液乳化液（水表明面活性剂等水表明面活性剂等） ）在水和油的界面，有在水和油的界面，有“表面张力表面张力”，两个物质难以混合均匀两个物质难以混合均匀例如：色拉的调味品例如：色拉的调味品 CHINA ACADEMAY OF RAILWAY SCIENCES中国铁道科学研究院 45 沥沥青青n在常温时，是半固体的材料在常温时，是半固体的材料不易使用不易使用n使用方法是使用方法是1） ）加热，使其粘度变小。加热，使其粘度变小。 沥青铺装就是用这种方法沥青铺装就是用这种方法2） ）混合进溶剂，使其粘度变小。混合进溶剂，使其粘度变小。3 3） ） ） ）使其成为乳液，使粘度变小。使其成为乳液，使粘度变小。使其成为乳液，使粘度变小。使其成为乳液，使粘度变小。 CHINA ACADEMAY OF RAILWAY SCIENCES中国铁道科学研究院 46 我们身边的乳化产品我们身边的乳化产品n牛奶牛奶n蛋黄蛋黄酱酱n化化妆妆品品n水性漆水性漆 等等 水包油（水中油滴型）水包油（水中油滴型） 或油包水（油中水滴型）或油包水（油中水滴型） CHINA ACADEMAY OF RAILWAY SCIENCES中国铁道科学研究院 47 在显微镜下观察乳化沥青在显微镜下观察乳化沥青沥青沥青 CHINA ACADEMAY OF RAILWAY SCIENCES中国铁道科学研究院 48 表面活性剂的作用表面活性剂的作用n两个物质的边界称为两个物质的边界称为 界面界面 ，降低这个界，降低这个界面面“界面张力界面张力”（尽量使界面缩小的力）（尽量使界面缩小的力）的物质，称为的物质，称为“表（界）面活性剂表（界）面活性剂”。 阳离子系阳离子系乳化液乳化液在水中分解在水中分解亲油性亲油性亲水性亲水性 CHINA ACADEMAY OF RAILWAY SCIENCES中国铁道科学研究院 49 乳化沥青的分类乳化沥青的分类n表面的电荷大致分为表面的电荷大致分为阳离子、阴离子、非离子阳离子、阴离子、非离子n按用途分按用途分类类浸透用浸透用混合用混合用洒布用洒布用 CHINA ACADEMAY OF RAILWAY SCIENCES中国铁道科学研究院 50 乳化沥青的生产工艺乳化沥青的生产工艺乳化液乳化液沥青沥青乳化沥青乳化沥青A:转子转子B:定子定子乳化机乳化机乳化剂乳化剂 水水 酸酸乳化液乳化液沥青沥青添加剂添加剂水泵水泵沥青泵沥青泵控制阀控制阀控制阀控制阀水表水表沥青表沥青表乳化沥青乳化沥青发货发货检查检查储藏储藏 CHINA ACADEMAY OF RAILWAY SCIENCES中国铁道科学研究院 51 乳化沥青为什么相对稳定？乳化沥青为什么相对稳定？阳离子阳离子型型非离子非离子型型静电静电排斥排斥力力空间位阻空间位阻 CHINA ACADEMAY OF RAILWAY SCIENCES中国铁道科学研究院 52 什么是乳化沥青什么是乳化沥青 乳化沥青乳化沥青是构成是构成CACA砂浆中具有弹性性质沥青部分的材料。砂浆中具有弹性性质沥青部分的材料。制作乳制作乳化沥青化沥青所使用的沥青是石油精炼后将针入度调整为所使用的沥青是石油精炼后将针入度调整为80/10080/100直馏沥青（直馏沥青（straight straight asphaltasphalt）。乳化液所选用的乳）。乳化液所选用的乳化剂、添加剂应易于与水泥、砂混合且不阻碍化剂、添加剂应易于与水泥、砂混合且不阻碍CACA砂浆强度的砂浆强度的增长增长。 CHINA ACADEMAY OF RAILWAY SCIENCES中国铁道科学研究院 53 乳化沥青乳化沥青的功能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。与水泥和各种混合材料具有良好的混合性且可充分水化。搅拌后的拌后的乳化乳化沥青青能确保能确保CA砂砂浆的流的流动性并减少材料的分性并减少材料的分离，保离，保证良好的施工性和充填性。良好的施工性和充填性。有助于初期、有助于初期、长期期强强度的增度的增长和和弹性的增性的增强强。改善改善韧性、性、变形能力和抗裂性能。形能力和抗裂性能。增增强强耐冲耐冲击性、耐透水性以及耐化学性、耐透水性以及耐化学药品性。品性。与收与收缩补偿用的混合材、消泡用的混合材、消泡剂、AE剂、P乳乳剂等具有良好等具有良好的的相容相容性，与性，与这些材料相些材料相辅相成，形成减水作用，以助于减相成，形成减水作用，以助于减少干燥收少干燥收缩。还应具有具有协助助导入微小气泡的效果，以改善抗入微小气泡的效果，以改善抗冻性。性。 CHINA ACADEMAY OF RAILWAY SCIENCES中国铁道科学研究院 54 (2) 乳化沥青的性能乳化沥青的性能2.2 乳化沥青乳化沥青 恩氏粘度恩氏粘度 为使乳化使乳化沥青在砂青在砂浆中起到很好的作用，其性能必中起到很好的作用，其性能必须满足一定的指足一定的指标要求。乳要求。乳化化沥青的性能指青的性能指标主要有主要有沥青微粒青微粒电荷、固体含量、恩氏粘度、荷、固体含量、恩氏粘度、筛（1.18mm1.18mm）上剩）上剩余量、余量、储存存稳定性、与水泥的混合性，以及蒸定性、与水泥的混合性，以及蒸发残留物的含量、三残留物的含量、三氯乙乙烯中的溶解中的溶解度、度、针入度、延度和入度、延度和软化点等。化点等。 颗粒电荷颗粒电荷 沥青乳化青乳化沥青中所含青中所含颗粒的粒的电荷。在乳液中通荷。在乳液中通过直流直流电，沥青青颗粒向阴极方向粒向阴极方向移移动时，表明它，表明它带正正电（），向阳极方向移（），向阳极方向移动时，表明它，表明它带负电（）。（）。 在在规定的温度中使定的温度中使规定量的乳化定量的乳化沥青从青从试验装置的小孔流下去所需的装置的小孔流下去所需的时间与在与在同同样的温度中使等量的蒸的温度中使等量的蒸馏水从水从试验装置的小孔流下去的装置的小孔流下去的时间之比，它表示乳化之比，它表示乳化沥青的粘度。青的粘度。2 水泥乳化沥青砂浆原材料与质量检测 CHINA ACADEMAY OF RAILWAY SCIENCES中国铁道科学研究院 55 (2) 乳化沥青的性能乳化沥青的性能2.2 乳化沥青乳化沥青 贮存稳定性贮存稳定性 筛余物筛余物 将将500g乳化乳化沥青注入青注入规定的定的筛子中，用水冲洗后，将子中，用水冲洗后，将筛上残留物在上残留物在1055条件下干燥、称重，得出残留物与乳化条件下干燥、称重，得出残留物与乳化沥青的青的质量比，用量比，用质量百分率表示。由量百分率表示。由该值可判断乳化可判断乳化沥青中是否青中是否产生了生了沥青的粗青的粗颗粒或粒或块状物。状物。 乳化乳化沥青在青在规定的容器和条件下，定的容器和条件下，贮存存规定的定的时间后，后，竖直方向上直方向上试样浓度的度的变化程度，以上、下两部分乳液蒸化程度，以上、下两部分乳液蒸发残留物残留物质量百分率的差量百分率的差值表示，以判断乳化表示，以判断乳化沥青青贮存后的存后的稳定性能。定性能。 低温贮存稳定性低温贮存稳定性 在在规定条件下，使乳化定条件下，使乳化沥青青冻结融解，融解，进行两次循行两次循环，然后，然后过1.18mm筛检查乳液中有无粗乳液中有无粗颗粒或粒或块状物，状物，观察其在察其在贮存存阶段段对冻融的表融的表现，判断其能否使用。，判断其能否使用。2 水泥乳化沥青砂浆原材料与质量检测 CHINA ACADEMAY OF RAILWAY SCIENCES中国铁道科学研究院 56 (2) 乳化沥青的性能乳化沥青的性能2.2 乳化沥青乳化沥青 蒸发残留物蒸发残留物 与水泥混合性与水泥混合性 在在规定的条件下，硅酸定的条件下，硅酸盐水泥与乳化水泥与乳化沥青的混合料青的混合料过筛后的残留物后的残留物质量占水泥量占水泥与乳化与乳化沥青青总质量的百分率。由量的百分率。由该值判断水泥与乳化判断水泥与乳化沥青混合后的均匀程度青混合后的均匀程度。 将乳化将乳化沥青中的水分蒸青中的水分蒸发后所得到的残留物的量，用后所得到的残留物的量，用质量百分率表示。量百分率表示。 针入度针入度 在在规定的温度和定的温度和时间内，附加一定内，附加一定质量的量的标准准针垂直垂直贯入入沥青青试样的深度，以的深度，以0.1mm表示。表示。2 水泥乳化沥青砂浆原材料与质量检测 CHINA ACADEMAY OF RAILWAY SCIENCES中国铁道科学研究院 57 (3) 乳化沥青的质量检测乳化沥青的质量检测2.2 乳化沥青乳化沥青 根据根据客运客运专线铁路路CRTS ICRTS I型板式无型板式无砟轨道水泥乳化道水泥乳化沥青砂青砂浆暂行技行技术条件条件规定，乳化定，乳化沥青的各青的各项性能指性能指标分分别按照按照JTJ052JTJ05220002000公路工程公路工程沥青及青及沥青混合青混合料料试验规程程中中规定的方法定的方法进行行测试与与检验，其性能指，其性能指标应满足表足表2.22.2的要求。的要求。表表2.2 乳化乳化沥青性能指青性能指标序号序号项项 目目单位单位指标要求指标要求试验方法试验方法1外外 观观浅褐色液体、均匀、无机械杂质浅褐色液体、均匀、无机械杂质JC/T7972颗粒电荷颗粒电荷JTJ052- 20003恩氏粘度（恩氏粘度（25）5154筛上剩余量（筛上剩余量（1.18mm） 0.15贮存稳定性（贮存稳定性（1天，天，25） 1.0贮存稳定性（贮存稳定性（5天，天，25） 5.06低温贮存稳定性（低温贮存稳定性（-5）1无粗颗粒或块状物无粗颗粒或块状物7水泥混合性水泥混合性 97延度延度 (15) cm502 水泥乳化沥青砂浆原材料与质量检测恩氏粘度恩氏粘度 2525用用右右图的的装置、装置、使用蒸馏使用蒸馏水水测定测定3次次的的平均値平均値为为（ （TW）、）、使用使用乳化乳化沥青青的测的测定值为定值为（ （TS）、）、算出算出恩氏粘度恩氏粘度。 。E TWTSE： ：恩氏粘度恩氏粘度TW： ：使用蒸馏水测定使用蒸馏水测定3次的次的平均値平均値TS： ：使用乳化沥青的测定值使用乳化沥青的测定值 筛余物筛余物 n测定在乳化沥青测定在乳化沥青中中的颗粒含量的颗粒含量。 。1.18mm筛选筛选1.18mm1.18mm筛选筛选计量取出计量取出500g通过通过1.18mm的筛子的筛子冲洗冲洗容器，容器，让残留让残留乳化乳化沥青青通过通过把在筛子上把在筛子上残留残留的残留的残留物，干燥，计量，物，干燥，计量，算出算出筛余物筛余物 水泥混水泥混合性合性n测定水泥和测定水泥和乳化乳化沥青青的的混合均一性。混合均一性。计计量量水泥水泥1.18mm1.18mm干干燥燥加上加上计计量量的的乳乳化化沥青青毎分毎分120转搅拌转搅拌2分钟。分钟。毎分毎分60转搅拌转搅拌3分钟分钟。 。过筛过筛D CAB 100D： ：水泥水泥混合混合的的残留残留率率（）（）C： ：筛子筛子上上的的残留残留物量物量A： ：采水泥采水泥量量B： ：采采乳乳剂剂的的蒸蒸发发残留物量残留物量 蒸发残留物含量蒸发残留物含量 n测定测定乳化乳化沥青中青中含有的沥青率含有的沥青率。 。计量计量300g乳化乳化沥青青加热使加热使水分蒸水分蒸发发测定测定固形固形重重量、量、算出蒸发残算出蒸发残留物含量留物含量 蒸发残留物的针入度蒸发残留物的针入度n测定蒸发残留物的针入度测定蒸发残留物的针入度。 。试验试验蒸蒸发发残留残留物的物的试样不起泡地注入不起泡地注入规定定的的容器容器待试样到常温后，用待试样到常温后，用右右图装置装置测定测定针入入度度。蒸发残留的溶解度蒸发残留的溶解度 n测定测定蒸蒸发发残留成物的可溶成分残留成物的可溶成分。 。注入注入上部上部漏斗漏斗试样测量蒸发残留物的测量蒸发残留物的试样取出取出2g使用三氯乙烯使用三氯乙烯100ml溶解溶解 上部漏斗 最小保留颗粒直径 0.6m试验用过滤器 过滤器固定台 下部漏斗 耐溶剂性橡胶塞 金属夹 抽吸瓶 储存稳定性储存稳定性 将将乳化乳化沥青青注入到稳定管中注入到稳定管中24小时小时静置静置测定测定和和部分部分的的蒸发残留含量蒸发残留含量按照按照和和部分部分的的蒸发残留物含量的差蒸发残留物含量的差异，算出异，算出稳定定性性 CHINA ACADEMAY OF RAILWAY SCIENCES中国铁道科学研究院 65 2.3 聚合物乳液聚合物乳液 采用高分子聚合物乳液的目的，是采用高分子聚合物乳液的目的，是为了提高砂了提高砂浆的的综合性能尤其是耐久性合性能尤其是耐久性能。与乳化能。与乳化沥青混合青混合时，应具有良好的相容性，不得具有良好的相容性，不得产生凝聚、破乳等生凝聚、破乳等现象。象。其主要性能指其主要性能指标应符合表符合表2.3 的要求。的要求。表表 2.3 聚合物乳液的主要性能指聚合物乳液的主要性能指标要求要求序号序号项项 目目单位单位指标要求指标要求试验方法试验方法1密密 度度g/cm31.00.1GB/T11175-20022不挥发物不挥发物4533水泥混合性水泥混合性 1JTJ052-T06574Tg不低于不低于5 5GB/T11175-20022 水泥乳化沥青砂浆原材料与质量检测 CHINA ACADEMAY OF RAILWAY SCIENCES中国铁道科学研究院 66 2.4 细骨料（砂细骨料（砂） 采采细骨料骨料应采用河砂或机制砂，其粒径采用河砂或机制砂，其粒径对水泥水泥沥青砂青砂浆的分的分层度度产生生较大的大的影响，直接影响砂影响，直接影响砂浆的使用性能。如果的使用性能。如果细度模数度模数过小，小，则细砂含量砂含量较高，高，为获得得足足够的流的流动度所需的水量也就大；如果度所需的水量也就大；如果细度模数度模数过大，大，则大大颗粒砂含量高，砂子粒砂含量高，砂子就容易沉降，两种就容易沉降，两种结果都会果都会对CA砂砂浆的分离度及耐久性的分离度及耐久性产生不利的影响。同生不利的影响。同时，砂子砂子应保持保持洁净、坚硬、耐久，不硬、耐久，不应含有泥土和有机含有泥土和有机质等有害等有害杂质，含水量也，含水量也应控制在控制在较小的范小的范围内。内。 细骨料骨料应为最大粒径小于最大粒径小于2.50mm的岩石的岩石颗粒，不得包含粒，不得包含软质岩、岩、风化岩石化岩石的的颗粒。粒。细骨料的其它技骨料的其它技术要求要求应符合表符合表2.4的的规定。定。 细骨料宜烘干后使用，骨料宜烘干后使用，颗粒粒级配宜符合表配宜符合表2.5的的规定。在定。在贮存和运存和运输过程中，程中，应采取措施防止雨淋、采取措施防止雨淋、杂物混入。物混入。2 水泥乳化沥青砂浆原材料与质量检测 CHINA ACADEMAY OF RAILWAY SCIENCES中国铁道科学研究院 67 2.4 细骨料（砂细骨料（砂）表表2.4细骨料的技骨料的技术指指标序号序号项项 目目单位单位指标要求指标要求试验方法试验方法1细度模数细度模数1.41.8JGJ52-20062表观密度表观密度g/cm32.553吸水率吸水率 3.04泥块含量泥块含量 1.05含泥量含泥量 2.06有机物（比色法）有机物（比色法）比标准色浅比标准色浅7氯化物含量氯化物含量 1.36抗压强度抗压强度1dMPa 0.10附录附录C7d 0.7028d 1.80 7弹性模量弹性模量(28d)MPa100300附录附录D8材料分离度材料分离度 1.0附录附录E9膨胀率膨胀率1.03.0附录附录F10泛浆率泛浆率0附录附录G11抗冻性抗冻性300次冻融循环试验后，相对动弹模量不得小次冻融循环试验后，相对动弹模量不得小于于60，质量损失率不得大于，质量损失率不得大于5。附录附录H12耐候性耐候性无剥落、无开裂、相对抗压强度不低于无剥落、无开裂、相对抗压强度不低于70%。附录附录I表表6.1 水泥乳化水泥乳化沥青砂青砂浆的性能指的性能指标要求要求6 砂浆性能的现场检测与控制要点 CHINA ACADEMAY OF RAILWAY SCIENCES中国铁道科学研究院 130 6.2水泥乳化沥青砂浆的质量检验类型水泥乳化沥青砂浆的质量检验类型分分为型式型式检验、原材料原材料进场检验、现场检验。 (1) 型式型式检验 首批原材料首批原材料进场时； 配合比配合比选定定时； 选用新材料用新材料时； 配合比、工配合比、工艺改改变时； 每施工每施工5000m3充填充填层砂砂浆时（不足（不足时按一批按一批计算）。算）。 型式型式检验包括原材料型式包括原材料型式检验及水泥乳化及水泥乳化沥青砂青砂浆性能型式性能型式检验。型式。型式检验应委托具委托具有相有相应资质的的检验单位位进行。行。在下列任意情况下之一者，应进行型式检验：在下列任意情况下之一者，应进行型式检验： 原材料原材料进场时，应对原材料的品种、数量、以及原材料的品种、数量、以及质量量证明明书等等进行核行核查验收，乳化收，乳化沥青青质量量证明明书中中应有采用的有采用的沥青或改性青或改性沥青的青的质量量证明文件，干料明文件，干料质量量证明明书应有采用的有采用的水泥、水泥、细骨料等的相关骨料等的相关质量量证明文件，明文件，还应提供干料的密度。提供干料的密度。(2) 原材料原材料进场检验6 砂浆性能的现场检测与控制要点 CHINA ACADEMAY OF RAILWAY SCIENCES中国铁道科学研究院 131 6.2水泥乳化沥青砂浆的质量检验类型水泥乳化沥青砂浆的质量检验类型(3)现场检验表表6.2 水泥乳化水泥乳化沥青砂青砂浆现场检验项目及目及频率率序号序号项项 目目试验时间试验时间/频率频率1砂浆温度砂浆温度1次次/罐罐2流动度流动度1次次/罐罐3含气量含气量1次次/罐罐4泛浆率泛浆率1次次/工班工班5膨胀率膨胀率1次次/工班工班6抗压强度抗压强度1次次/工班工班7分离度分离度1次次/工班工班8弹性模量弹性模量第一次灌注时第一次灌注时6 砂浆性能的现场检测与控制要点 CHINA ACADEMAY OF RAILWAY SCIENCES中国铁道科学研究院 132 6.3水泥乳化沥青砂浆的检测内容水泥乳化沥青砂浆的检测内容(1) 施工性能施工性能 砂砂浆温度温度 新拌水泥乳化新拌水泥乳化沥青砂青砂浆的施工性能包括砂的施工性能包括砂浆温度、流温度、流动度、可工作度、可工作时间、分离、分离度、泛度、泛浆率等，施工性能不但影响到砂率等，施工性能不但影响到砂浆垫层的施工的施工质量，更重要的是量，更重要的是对硬化后砂硬化后砂浆的力学性能、砂的力学性能、砂浆垫层的耐久性能有重大影响。的耐久性能有重大影响。砂砂浆温度用棒状温度温度用棒状温度计测量。量。 在在搅拌拌过程中，因水泥水化放程中，因水泥水化放热、颗粒状粒状组分材料分材料间的摩擦、机械运的摩擦、机械运转等因素会等因素会使砂使砂浆温度升高，温度太高，会使水泥水化加快，温度会温度升高，温度太高，会使水泥水化加快，温度会进一步升高，一步升高，这会会严重影重影响新拌砂响新拌砂浆的流的流动性、匀性、匀质性、性、稳定性和可工作定性和可工作时间；砂；砂浆温度太低，也会影响到温度太低，也会影响到新拌砂新拌砂浆的流的流动性和性和稳定性。因此，定性。因此，应严格控制砂格控制砂浆温度在温度在540C之之间，以，以1530C最佳。技最佳。技术措施有：控制措施有：控制组分材料的温度，添加水泥水化速度分材料的温度，添加水泥水化速度调节剂等。等。6 砂浆性能的现场检测与控制要点 CHINA ACADEMAY OF RAILWAY SCIENCES中国铁道科学研究院 133 6.3水泥乳化沥青砂浆的检测内容水泥乳化沥青砂浆的检测内容 流流动度度 流流动度是衡量砂度是衡量砂浆粘稠性的指粘稠性的指标，以，以640ml砂砂浆从底部有从底部有1cm直径通道孔的直径通道孔的J型型漏斗中流出的漏斗中流出的时间（s）表示，要求控制在）表示，要求控制在1826s之之间。由于。由于CRTS型板式型板式轨道用道用水泥乳化水泥乳化沥青砂青砂浆采用袋注法施工，砂采用袋注法施工，砂浆的粘稠度的粘稠度对灌注灌注质量有重大影响。流出量有重大影响。流出时间太小，砂太小，砂浆的粘稠性的粘稠性较小，会影响灌注后砂小，会影响灌注后砂浆垫层的的稳定性与匀定性与匀质性，性，严重重时会会造成分离度和泛造成分离度和泛浆率率过大，或在砂大，或在砂浆垫层与与轨道板低的界面上形成大面道板低的界面上形成大面积气泡；流气泡；流出出时间太大，砂太大，砂浆的粘稠性的粘稠性较大，会增加袋注法施工大，会增加袋注法施工难度，延度，延长灌注灌注时间，严重重时会造成砂会造成砂浆不能充不能充满轨道板与混凝土底座道板与混凝土底座间的的间隙，在砂隙，在砂浆垫层与与轨道板道板间留下留下缝隙，影响砂隙，影响砂浆垫层的使用性能和耐久性能。的使用性能和耐久性能。砂砂浆流流动度采用度采用J型漏斗及其方法型漏斗及其方法检测。 可工作可工作时间 新拌水泥乳化新拌水泥乳化沥青砂青砂浆保持保持规定的流定的流动度（度（26s）可持）可持续的的时间为可工作可工作时间，以分以分钟计。新拌砂。新拌砂浆的粘稠度会因水泥的水化反的粘稠度会因水泥的水化反应而不断增加，因而砂而不断增加，因而砂浆的流的流动度度会随着会随着搅拌到灌注完成拌到灌注完成虽经历的的时间延延长而提高，要求砂而提高，要求砂浆流流动度小于度小于26s的可持的可持续时间60min，为了保了保证砂砂浆垫层的灌注的灌注质量。量。6 砂浆性能的现场检测与控制要点 CHINA ACADEMAY OF RAILWAY SCIENCES中国铁道科学研究院 134 6.3水泥乳化沥青砂浆的检测内容水泥乳化沥青砂浆的检测内容 分离度分离度 分离度是衡量新拌水泥乳化分离度是衡量新拌水泥乳化沥青砂青砂浆匀匀质性与性与稳定性定性离析的指离析的指标，用分段，用分段法法测得的尺寸得的尺寸为50mm50mm的的圆柱形柱形试件上下两段的密度差占平均密度的百分件上下两段的密度差占平均密度的百分率（）表示。由于水泥乳化率（）表示。由于水泥乳化沥青砂青砂浆中的中的组分材料的密度相差很大，密度最大的分材料的密度相差很大，密度最大的水泥水泥颗粒粒为3.1，而水的密度，而水的密度约为1，因此，如果砂，因此，如果砂浆的粘稠度不合适、砂子粒径的粘稠度不合适、砂子粒径较大，会造成灌注后的砂大，会造成灌注后的砂浆垫层出出现分分层现象，上部分中水和象，上部分中水和沥青青组分多，而下部分分多，而下部分中水泥和砂子中水泥和砂子颗粒粒较多，多，这会会严重影响砂重影响砂浆垫层的力学性能和耐久性能，的力学性能和耐久性能，严重重时会会造成无造成无砟轨道道结构不平构不平顺。所以，必需。所以，必需严格控制砂格控制砂浆的分离度在的分离度在1.0以下，分离度以下，分离度越小，砂越小，砂浆的匀的匀质性越好。性越好。 泛泛浆率率 泛泛浆率是衡量新拌水泥乳化率是衡量新拌水泥乳化沥青砂青砂浆匀匀质性与性与稳定性定性泌水的指泌水的指标，用静置，用静置24小小时后砂后砂浆表面泛表面泛浆水体水体积占砂占砂浆原始体原始体积的百分率（）表示。造成泛的百分率（）表示。造成泛浆率不率不合格的主要原因有：砂合格的主要原因有：砂浆中各中各组分材料的相容性、砂分材料的相容性、砂浆的用水量、砂的用水量、砂浆的粘稠度等，的粘稠度等，控制措施主要有控制措施主要有组分材料种分材料种类和砂和砂浆配比。配比。6 砂浆性能的现场检测与控制要点 CHINA ACADEMAY OF RAILWAY SCIENCES中国铁道科学研究院 135 6.3水泥乳化沥青砂浆的检测内容水泥乳化沥青砂浆的检测内容(2) 物理性能物理性能 单位体位体积容量（湿表容量（湿表观密度）密度） 水泥乳化水泥乳化沥青砂青砂浆的物理性能包括的物理性能包括单位容位容积质量量(表表观密度密度)、含气量和膨、含气量和膨胀率，前率，前2项指指标衡量砂衡量砂浆的配比与密的配比与密实性，后性，后1项指指标衡量砂衡量砂浆的体的体积变化率。化率。 新拌水泥乳化新拌水泥乳化沥青砂青砂浆的的单位容位容积质量是指量是指1升体升体积的砂的砂浆质量，采用固定体量，采用固定体积（1升三口升三口烧瓶）法瓶）法测量，它包括了砂量，它包括了砂浆中的孔隙体中的孔隙体积，也称，也称为表表观密度。由密度。由于砂于砂浆中水泥、砂、中水泥、砂、沥青和水的密度不同，因此，通青和水的密度不同，因此，通过这项指指标测量可控制砂量可控制砂浆的配比，如果乳化的配比，如果乳化沥青与水的含量青与水的含量较少，少，则砂砂浆的表的表观密度密度较小，反之亦然。小，反之亦然。另一方面，砂另一方面，砂浆的表的表观密度与其力学性能密切相关，表密度与其力学性能密切相关，表观密度小，密度小，则抗抗压强强度度和和弹性模量性模量较低。低。6 砂浆性能的现场检测与控制要点 CHINA ACADEMAY OF RAILWAY SCIENCES中国铁道科学研究院 136 6.3水泥乳化沥青砂浆的检测内容水泥乳化沥青砂浆的检测内容(2) 物理性能物理性能 在水泥乳化在水泥乳化沥青砂青砂浆搅拌拌过程中，不可避免地会程中，不可避免地会夹入一些气泡。含气量不但入一些气泡。含气量不但影响砂影响砂浆的表的表观密度，而且影响砂密度，而且影响砂浆的力学和耐久性能。一定体的力学和耐久性能。一定体积的含气量，可的含气量，可降低砂降低砂浆的的弹性模量，改善砂性模量，改善砂浆的抗的抗冻性；但含气量性；但含气量过大，会大，会导致砂致砂浆的抗的抗压强强度太低，度太低，严重重时会引起气泡在灌注后的砂会引起气泡在灌注后的砂浆垫层上表面聚集，形成上表面聚集，形成强强度很低的大度很低的大面面积气泡气泡层，严重影响到砂重影响到砂浆垫层的的饱满度与耐久性。度与耐久性。 砂砂浆含气量受含气量受组成配比、砂成配比、砂浆稠度、投料稠度、投料顺序、序、搅拌速度与拌速度与时间等多种因素的等多种因素的影响，施工影响，施工时，应严格遵守格遵守搅拌操作拌操作规定，控制含气量在定，控制含气量在812之之间。必要。必要时，可加入消泡可加入消泡剂，或适当延，或适当延长低速低速搅拌拌时间，以消除气泡。，以消除气泡。 含气量含气量含气量是指新拌水泥乳化含气量是指新拌水泥乳化沥青砂青砂浆中气孔所占体中气孔所占体积的百分率，由下式的百分率，由下式计算算获得：得：6 砂浆性能的现场检测与控制要点 CHINA ACADEMAY OF RAILWAY SCIENCES中国铁道科学研究院 137 6.3水泥乳化沥青砂浆的检测内容水泥乳化沥青砂浆的检测内容(2) 物理性能物理性能 为了板式无了板式无砟轨道道结构中的构中的弹性砂性砂浆垫层起到很好的功能，保起到很好的功能，保证砂砂浆垫层的耐久性，避免列的耐久性，避免列车运行中的冲运行中的冲击荷荷载对砂砂浆垫层的冲的冲击作用，要求水泥作用，要求水泥乳化乳化沥青砂青砂浆能完全填能完全填满轨道板与混凝土底座道板与混凝土底座间的的间隙，不留任何隙，不留任何缝隙。隙。 但在砂但在砂浆灌注灌注过程中，砂程中，砂浆垫层与上部与上部轨道板道板间可能存在可能存在缝隙。另一方面，隙。另一方面，硅酸硅酸盐类水泥在凝水泥在凝结硬化硬化过程均会程均会产生一定的体生一定的体积收收缩，这会造成砂会造成砂浆灌注灌注后的凝后的凝结硬化硬化过程中在砂程中在砂浆垫层与上部与上部轨道板道板间出出现缝隙。因此，隙。因此，为了消除了消除可能出可能出现的的缝隙，要求砂隙，要求砂浆灌注后能灌注后能产生生13的体的体积膨膨胀。 膨膨胀率率膨膨胀率是指新拌砂率是指新拌砂浆在在24小小时内的体内的体积增加百分率，采用量筒法增加百分率，采用量筒法测量。量。 砂砂浆的体的体积膨膨胀率与率与发泡泡剂的种的种类、掺量与投料量与投料时间、砂、砂浆搅拌拌时间与稠度、与稠度、温度等有关。施工温度等有关。施工时主要通主要通过控制控制这些因素，使含气量达到指些因素，使含气量达到指标要求。要求。6 砂浆性能的现场检测与控制要点 CHINA ACADEMAY OF RAILWAY SCIENCES中国铁道科学研究院 138 6.3水泥乳化沥青砂浆的检测内容水泥乳化沥青砂浆的检测内容(3)力学性能力学性能 抗抗压强强度度 硬化后的水泥乳化硬化后的水泥乳化沥青砂青砂浆的力学性能主要是的力学性能主要是1、7、28天天龄期的抗期的抗压强强度和度和28天天龄期的期的弹性模量，要求性模量，要求3个个龄期的抗期的抗压强强度分度分别大于大于0.10、0.70和和1.8MPa，弹性模量在性模量在100300MPa之之间。 抗抗压强强度主要衡量硬化后砂度主要衡量硬化后砂浆垫层的承的承载能力，砂能力，砂浆垫层不但要承受不但要承受轨道板、道板、钢轨、扣件等部件的静荷、扣件等部件的静荷载，还要承受列要承受列车运行中的运行中的动荷荷载。如果砂。如果砂浆垫层承承载力不力不够，将影响，将影响轨道道结构的平构的平顺性。砂性。砂浆垫层的抗的抗压强强度主要受度主要受组成材料种成材料种类、配比、匀、配比、匀质性和含气量和灌注性和含气量和灌注饱满度等因素影响度等因素影响。 弹性模量性模量 弹性模量主要衡量硬化后砂性模量主要衡量硬化后砂浆垫层的的变形能力形能力延展性，延展性，弹性模量越高，在性模量越高，在荷荷载作用下作用下变形越小，延展性越低。根据板式形越小，延展性越低。根据板式轨道道结构构动力学要求，砂力学要求，砂浆垫层应具有良好的具有良好的弹韧性和延展性，性和延展性，这不但有利于高速运行中列不但有利于高速运行中列车的舒适性，而且也能的舒适性，而且也能保保证砂砂浆垫层对列列车运行中运行中动荷荷载作用的抵抗能力，提高抗裂性和耐久性作用的抵抗能力，提高抗裂性和耐久性。现场应按按规定取砂定取砂浆样制制备50mm50mm的的圆柱体柱体试件供抗件供抗压强强度、度、弹性模量性模量测试。6 砂浆性能的现场检测与控制要点 CHINA ACADEMAY OF RAILWAY SCIENCES中国铁道科学研究院 139 6.4 灌注施工质量灌注施工质量（1）充填）充填饱满度度 单元板式无元板式无砟轨道道结构中水泥乳化构中水泥乳化沥青砂青砂浆垫层的灌注施工的灌注施工质量主要有砂量主要有砂浆垫层的充填的充填饱满度、匀度、匀质性和密性和密实性等，但性等，但现在在还没有相没有相应的的评价指价指标和和检验方方法。目前，法。目前，现场施工施工时，可以采取揭板，可以采取揭板检测或或观察的方法察的方法进行行检验和和评价。价。 充填充填饱满度是指度是指轨道板与底座板道板与底座板间隙或灌注袋内中砂隙或灌注袋内中砂浆充填的充填的饱满程度，要求程度，要求100的充填，的充填，垫层与与轨道板或底座板接触面不流任何道板或底座板接触面不流任何缝隙，灌注袋四周隙，灌注袋四周边缘成半成半圆形，并形，并给人以人以胀鼓感，不能有鼓感，不能有皱褶。揭板后，褶。揭板后，轨道板下表面和底座板上表面的道板下表面和底座板上表面的粗糙粗糙纹理清晰地印在理清晰地印在垫层的表面，灌注袋内没有任何空隙，如的表面，灌注袋内没有任何空隙，如图6.1所示。所示。另一种另一种现场评价价饱满度的方法是度的方法是测量量轨道板道板支撑螺栓卸除前后支撑螺栓卸除前后轨道板的道板的标高，要求卸除高，要求卸除螺栓前后螺栓前后轨道板道板标高的高的变化在化在测量量误差范差范围(00.5mm)，不得大于，不得大于1mm。图6.1 砂砂浆垫层充填充填饱满情形情形6 砂浆性能的现场检测与控制要点 CHINA ACADEMAY OF RAILWAY SCIENCES中国铁道科学研究院 140 6.4 灌注施工质量灌注施工质量 砂砂浆垫层充填充填饱满度的影响因素主要是新拌砂度的影响因素主要是新拌砂浆的流的流动度、可工作度、可工作时间、砂、砂浆的膨的膨胀率、一次性灌注的砂率、一次性灌注的砂浆量、量、垫层厚度和平整度等。厚度和平整度等。 为了保了保证饱满度，要求一度，要求一块板下板下垫层应一次性灌注一次性灌注饱满，不得，不得进行二次灌注，行二次灌注，因此，一次因此，一次搅拌的砂拌的砂浆量必量必须大于一大于一块板下板下垫层灌注的所需量。灌注施工灌注的所需量。灌注施工时，应以以轨道板支撑螺栓松道板支撑螺栓松动但不明但不明显抬起，确定抬起，确定为灌注灌注饱满。 灌注后灌注后垫层内或灌注袋内的砂内或灌注袋内的砂浆在凝在凝结硬化中会有一定的体硬化中会有一定的体积收收缩，所以，砂，所以，砂浆垫层应有一定的体有一定的体积膨膨胀以以补偿体体积收收缩，才能保，才能保证充填充填饱满度度。 灌注袋是无灌注袋是无纺纤维布制成的，有布制成的，有许多孔隙。在砂多孔隙。在砂浆灌注到支撑螺栓抬起松灌注到支撑螺栓抬起松动时，灌注袋，灌注袋受受轨道板的道板的压力，灌注袋会渗出少量的水（力，灌注袋会渗出少量的水（见图6.2），如果渗出的水量），如果渗出的水量较少，少，对饱满度影响度影响不大，如果渗出的水量不大，如果渗出的水量较多多时（渗出水的体（渗出水的体积大于砂大于砂浆的膨的膨胀率），率），则会影响会影响垫层充填充填饱满度。度。（1）充填）充填饱满度度6 砂浆性能的现场检测与控制要点 CHINA ACADEMAY OF RAILWAY SCIENCES中国铁道科学研究院 141 6.4 灌注施工质量灌注施工质量 垫层的平整度也会影响的平整度也会影响饱满度，一般来度，一般来说，曲，曲线路段灌注施工路段灌注施工难度比直度比直线路段大，水平路段大，水平路段灌注施工路段灌注施工难度比有坡度的路段小。度比有坡度的路段小。为了保了保证砂砂浆垫层中不存在中不存在夹杂的空隙或的空隙或缝隙，隙，对于于曲曲线路段或坡度路段的路段或坡度路段的垫层，砂，砂浆应从低从低侧灌入，砂灌入，砂浆流流动与充填的阻力大于直与充填的阻力大于直线和水平路和水平路段，因此，段，因此，这些路段的些路段的垫层灌注灌注时，应选用流用流动度度较小的砂小的砂浆，或适当提高砂，或适当提高砂浆储斗与斗与垫层间的高度差，通的高度差，通过料位差料位差产生的重力作用使生的重力作用使垫层充填充填饱满。图6.2灌注袋渗水情况灌注袋渗水情况 渗水少渗水少渗水多渗水多（1）充填）充填饱满度度6 砂浆性能的现场检测与控制要点 CHINA ACADEMAY OF RAILWAY SCIENCES中国铁道科学研究院 142 6.4 灌注施工质量灌注施工质量 垫层匀匀质性是指硬化后的砂性是指硬化后的砂浆垫层的的组成均匀性，由于砂成均匀性，由于砂浆中含有气泡、砂、中含有气泡、砂、水泥及其水化物和水泥及其水化物和沥青，要求青，要求这些物相在砂些物相在砂浆垫层的任何部位分布均匀，不得出的任何部位分布均匀，不得出现分分层、气泡、气泡夹层、砂沉底等、砂沉底等现象。揭板后象。揭板后垫层断面断面组成成应均匀一致，无均匀一致，无夹杂物物或气泡或气泡夹层，如，如图6.3所示。所示。（2）垫层匀匀质性性断面均匀一致断面均匀一致 断面底层砂较多断面底层砂较多砂浆上下分层砂浆上下分层气泡夹层气泡夹层表面均匀、不吸水表面均匀、不吸水 表面气泡和富浆层表面气泡和富浆层图6.3 砂砂浆垫层的断面与表面情形的断面与表面情形6 砂浆性能的现场检测与控制要点 CHINA ACADEMAY OF RAILWAY SCIENCES中国铁道科学研究院 143 6.4 灌注施工质量灌注施工质量 影响砂影响砂浆垫层匀匀质性的主要因素有新拌砂性的主要因素有新拌砂浆的匀的匀质性、性、稳定性、含气量、气定性、含气量、气泡孔径尺寸和流泡孔径尺寸和流动度度 新拌砂新拌砂浆的匀的匀质性不好，性不好，则灌注的砂灌注的砂浆垫层无疑是不均匀的，因此，新拌砂无疑是不均匀的，因此，新拌砂浆的匀的匀质性是保性是保证砂砂浆垫层匀匀质性必要条件。新拌砂性必要条件。新拌砂浆的的稳定性不良，即砂定性不良，即砂浆灌灌入入垫层后直到凝后直到凝结硬化的硬化的这段段时间内不能保持其匀内不能保持其匀质性，也不能保性，也不能保证砂砂浆垫层的的匀匀质性，因此，砂性，因此，砂浆的的稳定性是保定性是保证砂砂浆垫层匀匀质性的充分条件性的充分条件。 新拌砂新拌砂浆的含气量的含气量过大，尤其是孔径大，尤其是孔径较大的气泡大的气泡较多多时，这些大气泡容易上些大气泡容易上浮在砂浮在砂浆垫层的表面或中的表面或中间层积聚，形成气泡聚，形成气泡夹层或表或表层，或形成气泡，或形成气泡积聚区，聚区，造成造成垫层匀匀质性不良。因此，性不良。因此，应严格控制新拌砂格控制新拌砂浆的含气量和气泡孔径的含气量和气泡孔径。 新拌砂新拌砂浆的流的流动度太小度太小时，浆体的粘稠度低，容易体的粘稠度低，容易发生分生分层现象，象，导致砂致砂浆垫层不均匀；而流不均匀；而流动度度过大大时，会影响砂，会影响砂浆的灌注的灌注饱满度和施工度和施工进度。度。（2）垫层匀匀质性性6 砂浆性能的现场检测与控制要点 CHINA ACADEMAY OF RAILWAY SCIENCES中国铁道科学研究院 144 6.4 灌注施工质量灌注施工质量 密密实性是指硬化后的砂性是指硬化后的砂浆垫层的密的密实程度，要求砂程度，要求砂浆垫层的任何部位均匀密的任何部位均匀密实，不得，不得有孔径大于有孔径大于0.2mm的气泡，尤其不得有气泡的气泡，尤其不得有气泡夹层或或夹杂有肉眼可有肉眼可见的粗孔、空隙和的粗孔、空隙和缝隙。隙。采用揭板后砂采用揭板后砂浆垫层断面断面观察的方法察的方法检验与与评价，也可取价，也可取样测量量垫层的密度，并将其与砂的密度，并将其与砂浆试件密度件密度对比比进行行评价。价。6 砂浆性能的现场检测与控制要点 砂砂浆垫层的密的密实性受到新拌砂性受到新拌砂浆含气量、气泡孔径、拌制用水量和灌注施工作含气量、气泡孔径、拌制用水量和灌注施工作业的影的影响。新拌砂响。新拌砂浆含气量含气量过大或气泡孔径大或气泡孔径较大大时，则会造成砂会造成砂浆垫层的密的密实性性较低；砂低；砂浆的流的流动度度较小、小、浆体粘稠度体粘稠度较低低时，气泡容易在砂，气泡容易在砂浆垫层内内积聚，或小孔聚合成粗孔，降低砂聚，或小孔聚合成粗孔，降低砂浆垫层的密的密实性；砂性；砂浆拌制拌制时用水量用水量较大大时，砂，砂浆垫层凝凝结硬化后剩余水硬化后剩余水较多，留下多，留下较多多的毛的毛细孔孔缝，降低砂，降低砂浆垫层的密的密实性性； 灌注施工作灌注施工作业时，砂，砂浆由由储运灌通运灌通过连接管到灌注袋口的流接管到灌注袋口的流动过程中，如果与空气接程中，如果与空气接触，容易将空气触，容易将空气带入入垫层内，形成大气孔或内，形成大气孔或缝隙，影响密隙，影响密实性，流速越快，性，流速越快，夹带入的空气入的空气会越多。因此，砂会越多。因此，砂浆输送管道的接口送管道的接口应密封，从管道出口密封，从管道出口应埋入砂埋入砂浆内，避免空气内，避免空气夹入。入。灌注速度不宜太快，灌注速度不宜太快，应缓慢均匀地在灌注袋内或慢均匀地在灌注袋内或轨道板与底座板道板与底座板间隙内流隙内流动，便于空气排，便于空气排挤出，否出，否则，会在，会在垫层内留下空隙，影响内留下空隙，影响垫层密密实性性。 （3）密）密实性性 CHINA ACADEMAY OF RAILWAY SCIENCES中国铁道科学研究院 145 谢谢 谢谢 ！