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1、 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(CRTS型)2009年3月无砟轨道技术再创新攻关组 CHINA ACADEMAY OF RAILWAY SCIENCES中国铁道科学研究院 2 第三章CRTS型板低弹模水泥乳化沥青砂浆第一节第一节 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
2、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 CHINA ACADEMAY OF RAILWAY SCIENCES中国铁道科学研究院 3 简介CRTS型板式无砟轨道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）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（如图所示）。青砂浆填充层、轨道板、板间纵向连
3、接、钢轨及扣件等结构组成（如图所示）。CRTS型板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，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
4、分永久参与工作，要求与其他轨道构工完成后，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。件具有一致的耐用性。CHINA ACADEMAY OF RAILWAY SCIENCES中国铁道科学研究院 4 1 轨道结构轨道结构 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所示。型板式无砟轨道外观如图所示。图图1.2.2 CRTS1.2.2 CRTS型板式无砟轨道实景型板式无砟轨道实景简介CRTS型板式无砟轨道 CHINA ACADEMAY O
5、F RAILWAY SCIENCES中国铁道科学研究院 5 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、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。型板式无砟轨道的关键工程
6、材料之一。CRTS型板的尺寸虽与型板的尺寸虽与CRTS型板相近，但其设置横向假缝允型板相近，但其设置横向假缝允许开裂，类似许开裂，类似“串联宽轨枕串联宽轨枕”式结构，对下部变形的自适应能力较强，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：层的主要功能是：施工调整（充填空隙施工调整（充填空隙）、）、传递荷载传递荷载、约束轨道板约束轨道板。简介CRTS型板式无砟轨道 CHINA ACADEMAY OF RAILWAY SCIENCES中国铁道科学研究院 6 砂浆的填充
7、作用主要是保证轨道板、充填垫层和基础支承层之间的共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过轨道板由垫层传递至基础支承层列车荷载按照理想的模式通过轨道板由垫层传递至基础支承层 施工调整施工调整 传递纵向及横向荷载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会对轨道板产
8、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。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。传递轨面系统荷载传递轨面系统荷载 传递竖向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。两部分。2 砂浆功能砂浆功能简介CRTS型板式无砟轨道 CHIN
9、A ACADEMAY OF RAILWAY SCIENCES中国铁道科学研究院 7 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
10、行车状态下位置的相对固定。确保轨道板在行车状态下位置的相对固定。约束轨道板约束轨道板 2 砂浆功能砂浆功能简介CRTS型板式无砟轨道 CHINA ACADEMAY OF RAILWAY SCIENCES中国铁道科学研究院 8 第三章CRTS型板高弹模水泥乳化沥青砂浆第一节第一节 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
11、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 CHINA ACADEMAY OF RAILWAY SCIENCES中国铁道科学研究院 9 第一节高弹模水泥乳化沥青砂浆的组成与性能 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。用下制得的均匀分散体。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
12、制得的具有特定性能的砂浆。其主要组成材料有乳化沥青、干料、定工艺搅拌制得的具有特定性能的砂浆。其主要组成材料有乳化沥青、干料、水、减水剂、消泡剂，如图所示。水、减水剂、消泡剂，如图所示。3.1.1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 乳化乳化沥沥青青 干料是由水泥、细骨料、外加剂等按一干料是由水泥、细骨料、外加剂等按一定比例经机械搅拌制得的均匀干粉材料。定比例经机械搅拌制得的均匀干粉材料。水水泥乳化沥青砂浆是一种多组分、多物相泥乳化沥青砂浆是一种多组分、多物相的混合砂浆。的混合砂浆。干料干料消泡剂减水剂乳化沥青干料水泥其他铝粉砂水稳定剂乳化剂沥青水泥乳化沥青砂浆水机械混匀机
13、械剪切图图3.1.1 水泥乳化水泥乳化沥沥青砂青砂浆浆的的组组成成 CHINA ACADEMAY OF RAILWAY SCIENCES中国铁道科学研究院 10 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、弹性模量等力学性能：抗压强度、弹
14、性模量等 耐久性能：抗冻性、抗疲劳性等耐久性能：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。施工质量控制。客运专线铁路客运专线铁路CRTS型板式无砟轨道水泥乳化沥青砂浆暂行技型板式无砟轨道水泥乳化沥青砂浆暂行技术条件术条件（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（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
15、指标要求如表所示。如表所示。第一节高弹模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 11 3.1.2 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（简称暂行技术条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所示。件）规定的技术性能指标要求如表所示。第一节高弹模水泥乳化沥青砂浆的组成与性能序号序号项目项目单位单位性能指标要求性能指标要求试验方法试验方法1拌合物温度拌合物温度535温度计温度计2扩展度扩展度/D5 280mm
16、和和 t280 16sD30 280mm 和和 t280 22s附录附录E3流动度流动度s80120附录附录F4分离度分离度%3.0附录附录G5含气量含气量%10.0 附录附录H6单位容积质量单位容积质量kg/m1800 锥形瓶锥形瓶7膨胀率膨胀率%02.0 附录附录C8抗折强度抗折强度1dMPa 1.0 附录附录I7d 2.028d 3.09抗压强度抗压强度1dMPa 2.07d 10.028d 15.010弹性模量（弹性模量（28d）MPa7000 10000附录附录I11抗冻性（抗冻性（28d）/外观无异常，剥落量外观无异常，剥落量2000g/m，相对动弹模量，相对动弹模量60%附录附录
17、J12抗疲劳性（抗疲劳性（28d）/10000 次不断裂次不断裂附录附录K注：（注：（1）D5表示砂表示砂浆浆出机出机扩扩展度；展度；D30表示砂表示砂浆浆出机出机30min时时的的扩扩展度；展度；t280表示砂表示砂浆扩浆扩展度达展度达280mm时时所需的所需的时间时间。CHINA ACADEMAY OF RAILWAY SCIENCES中国铁道科学研究院 12 施工性能施工性能水泥乳化沥青砂浆的施工性能包括水泥乳化沥青砂浆的施工性能包括拌合物温度拌合物温度、扩展度扩展度、流动度流动度、分离度分离度。A拌合物温度：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，温度是影响
18、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浆的温度应在535。第一节高弹模水泥乳化沥青砂浆的组成与性能3.1.2 水泥乳化沥青砂浆的性能水泥乳化沥青砂浆的性能 B扩展度：扩展度：是指将一定量的砂浆装满扩展度筒（内径为是指将一定量的砂浆装满扩展度筒（内径为50mm，高为，高为190
19、mm）后，将扩展度筒垂直提高后，将扩展度筒垂直提高15cm时砂浆扩展的直径，如图所示。时砂浆扩展的直径，如图所示。图图3.1.2 砂砂浆浆的的扩扩展度展度 CHINA ACADEMAY OF RAILWAY SCIENCES中国铁道科学研究院 13 施工性能施工性能水泥乳化沥青砂浆的施工性能包括水泥乳化沥青砂浆的施工性能包括拌合物温度拌合物温度、扩展度扩展度、流动度流动度、分离度分离度。第一节高弹模水泥乳化沥青砂浆的组成与性能3.1.2 水泥乳化沥青砂浆的性能水泥乳化沥青砂浆的性能B扩展度：扩展度：水泥乳化水泥乳化沥沥青砂青砂浆浆的的扩扩展度是衡量水泥乳化展度是衡量水泥乳化沥沥青砂青砂浆浆流流
20、动动性能的一个非常重性能的一个非常重要的指要的指标标，扩扩展度反映了砂展度反映了砂浆浆的自流平能力，它直接影响了砂的自流平能力，它直接影响了砂浆浆的灌板效果和的灌板效果和灌板灌板质质量。合适的量。合适的扩扩展度是保展度是保证证板底水泥板底水泥沥沥青砂青砂浆饱满浆饱满的前提条件之一。的前提条件之一。扩扩展展度度过过小，水泥小，水泥沥沥青砂青砂浆浆在板下在板下缝缝隙中很隙中很难难流开，无法灌流开，无法灌满满板或在板或在边边角角处处灌注不灌注不到位，到位，暂暂行技行技术术条件条件规规定了砂定了砂浆浆的最小的最小扩扩展度展度为为280mm。但。但这这并不意味着砂并不意味着砂浆浆的的扩扩展度越大越好。展
21、度越大越好。实际实际上，砂上，砂浆浆的的扩扩展度展度过过大，砂大，砂浆浆极易极易产产生离析，灌板生离析，灌板后砂后砂浆浆会出会出现现粗粗颗颗粒集聚在下粒集聚在下层层，细细集料集聚在砂集料集聚在砂浆浆的上的上层层。砂。砂浆浆的的扩扩展度受展度受原材料、配合比、原材料、配合比、搅搅拌拌设备设备影响影响较较大。大。CHINA ACADEMAY OF RAILWAY SCIENCES中国铁道科学研究院 14 施工性能施工性能水泥乳化沥青砂浆的施工性能包括水泥乳化沥青砂浆的施工性能包括拌合物温度拌合物温度、扩展度扩展度、流动度流动度、分离度分离度。C流动度：流动度：是指是指1L砂浆从规定的漏斗中全部连续
22、流出的时间，以秒（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）计。流动度也是反映砂浆流动性能的指标。暂行技术条件规定流动性能的指标。暂行技术条件规定80s120s。在实际施工中，如能保证板底砂浆饱满，可允许放宽对水。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。流动度的测试如图所示。泥沥青砂浆流动度的要求。流动度的测试如图所示。第一节高弹模水泥乳化沥青砂浆的组成与性能3.1.2 水泥乳化沥青砂浆的性能水泥乳化沥青砂浆的性能 D分离度：分离度：是指是指50mm50mm砂浆试件上下两部分的密度差。砂浆试件上下两部分的密度差。图图3.1.3 砂
23、砂浆浆的的扩扩展度展度 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，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，度较小的物相会上浮，造成新拌砂浆
24、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。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。CHINA ACADEMAY OF RAILWAY SCIENCES中国铁道科学研究院 15 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含气量、单单位容积质量位容积质量和和膨胀率膨胀率。A含气量：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；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
25、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。暂行技术条件规定，砂浆的含气量应小于剂对水泥乳化沥青砂浆进行
26、消泡处理。暂行技术条件规定，砂浆的含气量应小于10。第一节高弹模水泥乳化沥青砂浆的组成与性能3.1.2 水泥乳化沥青砂浆的性能水泥乳化沥青砂浆的性能图图3.1.4 砂砂浆浆含气量含气量仪仪 砂砂浆浆含气量的含气量的测试测试原理与混原理与混凝土一凝土一样样，不同的是砂，不同的是砂浆浆含气量含气量仪仪的容的容积为积为1L。砂。砂浆浆含气量含气量仪仪如如图图所示。所示。CHINA ACADEMAY OF RAILWAY SCIENCES中国铁道科学研究院 16 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含气
27、量、单单位容积质量位容积质量和和膨胀率膨胀率。B单位容积质量：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。砂浆的单位溶剂单位容积质量表征了砂浆的含气量和弹性模量。砂浆的单位溶剂质量越小，砂浆的含气量越大，弹性模量越低。质量越小，砂浆的含气量越大，弹性模量越低。第一节高弹模水泥乳化沥青砂浆的组成与性能3.1.2 水泥乳化沥青砂浆的性能水泥乳化沥青砂浆的性能 C膨胀率：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/底座板之间空底座板之间空隙的一种填充材料隙的一种填充材料,因此因此,达到充分填充是水泥沥青砂浆的最主要的特性。
28、对水泥乳化沥青砂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，必须通过添加膨胀组分来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，必须通过添加膨胀组分来弥补收缩，并用弥补收缩，并用24小时的膨胀率指标评价。小时的膨胀率指标评价。CHINA ACADEMAY OF RAILWAY SCIENCES中国铁道科学研究院 17 力学性能力学性能 水泥乳化沥青砂浆的
29、力学性能包括砂浆的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、抗压强抗折强度、抗压强度和度和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沥青砂浆的抗压强度加荷速度50 N/s500N/s，并须保证试件在，并须保证试件在30s90s断断裂。砂浆的弹性模量试验方法与混凝土的一样。裂。砂浆的弹性模量试验方法与混凝土的一样。第一节高弹
30、模水泥乳化沥青砂浆的组成与性能3.1.2 水泥乳化沥青砂浆的性能水泥乳化沥青砂浆的性能 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。期强度及其它性能。CHINA
31、ACADEMAY OF RAILWAY SCIENCES中国铁道科学研究院 18 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水泥乳化沥青砂浆的耐久性能主要包括砂浆的抗冻性抗冻性和和抗疲劳性能抗疲劳性能。第一节高弹模水泥乳化沥青砂浆的组成与性能3.1.2 水泥乳化沥青砂浆的性能水泥乳化沥青砂浆的性能A抗冻性：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
32、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播时间测量装置如图3.1.5所示。不同于混凝土快冻法所示。不同于混凝土快冻法100mm100mm400mm试件，砂浆采试件，砂浆采用的抗冻试件尺寸为用的抗冻试件尺寸为150mm110mm70mm，如图，如图3.1.6所示。盐冻法的冻融循环制度如图所示。盐冻法的冻融循环制度如图3.1.7所示。所示。图3.1.5 超声传播时间测试仪图3.1.6 经过密封处理的抗冻试件图3.1.7 盐冻法冻融循环制
33、度 CHINA ACADEMAY OF RAILWAY SCIENCES中国铁道科学研究院 19 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水泥乳化沥青砂浆的耐久性能主要包括砂浆的抗冻性抗冻性和和抗疲劳性能抗疲劳性能。第一节高弹模水泥乳化沥青砂浆的组成与性能3.1.2 水泥乳化沥青砂浆的性能水泥乳化沥青砂浆的性能B抗疲劳性能：抗疲劳性能：是指砂浆抵抗是指砂浆抵抗10000次疲劳荷载作用的能力。暂行技术条件要求砂浆在次疲劳荷载作用的能力。暂行技术条件要求砂浆在如图如图3.1.8所示的脉冲荷载作用下所示的脉冲荷载作用下10000 次不断裂。次不断裂。图3.1.8 脉冲荷载示意图其中：
34、其中：荷载：荷载：应力下限应力下限Pu=0.025 N/mm；应力上限应力上限P0=0.35 N/mm脉冲持续时间：脉冲持续时间：0.2 s两次脉冲的间隔：两次脉冲的间隔：1.5 s CHINA ACADEMAY OF RAILWAY SCIENCES中国铁道科学研究院 20 水泥乳化沥青砂浆的配合比设计原则：水泥乳化沥青砂浆的配合比设计原则：u水泥用量宜不小于水泥用量宜不小于400 kg/m3。u乳化沥青与水泥的比值宜不小于乳化沥青与水泥的比值宜不小于0.35。u水灰比宜不大于水灰比宜不大于0.58。u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。配合比设计时应考虑施工环境温度
35、条件变化对砂浆拌合性能的影响。u水泥乳化沥青砂浆的配合比应通过适当选取原材料、计算、试配、调整水泥乳化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，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。应重新选定配合比。第一节高弹模水泥乳化沥青砂浆的组成与性能3.1.3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 CHINA ACADEMAY OF RAILWAY SCIENCES中国铁道科学研究院 21 第三章CRTS型板高弹模水泥乳化沥青砂浆第一节第一节 高弹模水泥乳化沥青砂
36、浆的组成与性能高弹模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 CHINA ACADEMAY OF RAILWAY SCIENCES中国铁道科学研究院 22 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
37、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水泥乳化沥青砂浆的主要组成材料有乳化沥青乳化沥青、干料干料、水水、减水剂减水剂、消泡剂消泡剂。下面。下面将分别叙述其性能要求和检测方法。将分别叙述其性能要求和检测方法。第二节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。的质量。乳化沥青的组成及其性能要求乳化
38、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、稳定剂等作用下经机械剪切作用下乳化沥青是沥青或改性沥青与水在乳化剂、稳定剂等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、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（乳化沥青蒸发残留物含量）一般为电解质和水等，其固含量（乳化沥青蒸发残留物含量）一般为60左右。左右。基质沥青基质沥青目前，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
39、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。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。CHINA ACADEMAY OF RAILWAY SCIENCES中国铁道科学研究院 23 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
40、原材料的性能要求及其质量检测方法第二节水泥乳化沥青砂浆原材料与质量检测 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 基质沥青基质沥青 基基质沥质沥青主要分青主要分为为地地沥沥青（包括天然青（包括天然沥沥青和石油青和石油沥沥青）、焦油青）、焦油沥沥青、煤青、煤沥沥青、青、页页岩岩沥沥青等，各青等，各国目前生国目前生产产及使用最多的是石油及使用最多的是石油沥沥青。青。沥沥青的青的组组分极分极为为复复杂杂，一般来，一般来说说，沥沥青主要由青主要由沥沥青青质质、芳、芳香分、胶香分、胶质质和和饱饱合分等四个部分合分等四个部分组组成。成。沥沥青各青各组组分在分在沥沥青中的含量及性青中的含量及性质
41、质特点特点见见表所示。表所示。表表3.2.1 沥沥青各青各组组分的含量及性分的含量及性质质特点特点项目项目沥青质沥青质胶质胶质芳香分芳香分饱合分饱合分在沥青中含量在沥青中含量(%)52540504065520平均分子量平均分子量1000300005001000030020003002000H/C值值1.11.31.41.51.6极性极性大大小小无无性质性质软化点高、针入度小、延度软化点高、针入度小、延度小、低温易脆裂小、低温易脆裂软化点高、针入度小、延度软化点高、针入度小、延度小、低温易脆裂小、低温易脆裂针入度极大、软化点很针入度极大、软化点很低、黏度小低、黏度小针入度极大、软化点针入度极大、
42、软化点很低、黏度小很低、黏度小 由于由于沥沥青的青的组组分十分复分十分复杂杂，对沥对沥青的青的组组成的具体分析没有成的具体分析没有实际实际意意义义。目前，。目前，对沥对沥青的特性主要通青的特性主要通过过其物理性其物理性质质来表达。各国在分析来表达。各国在分析沥沥青青时时所遵循的所遵循的规规范主要有三种：范主要有三种：针针入度分入度分级规级规范、粘度分范、粘度分级级规规范、范、SHAP按路用按路用沥沥青性能分青性能分级规级规范。根据范。根据这这些分些分级规级规范，各国相范，各国相应应的的对沥对沥青青进进行了分行了分类类，并，并明确了其相关物理性能指明确了其相关物理性能指标标及使用范及使用范围围。
43、其中，重交通石油。其中，重交通石油沥沥青由于其青由于其优优越的性能越来越多的受越的性能越来越多的受到重到重视视及广泛及广泛应应用。国外在用。国外在进进行水泥行水泥沥沥青砂青砂浆浆施工施工时时也均采用重交通石油也均采用重交通石油沥沥青。青。CHINA ACADEMAY OF RAILWAY SCIENCES中国铁道科学研究院 24 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第二节水泥乳化沥青砂浆原材料与质量检测 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 基质沥青基质沥青 暂暂行技行技术术条件条件规规定定应选应选用重交通道路石油用重
44、交通道路石油沥沥青或道路石油青或道路石油沥沥青（青（B级级以上），其性能以上），其性能应满应满足表的要求，用于足表的要求，用于生生产沥产沥青的原油宜固定。青的原油宜固定。表表3.2.2 沥沥青的性能指青的性能指标标要求要求序号序号项项 目目单位单位性能指标要求性能指标要求试验方法试验方法1针入度（针入度（25，100g，5s）0.1mm60100JTJ 05220002延度（延度（5cm/min，10）cm153软化点软化点(环球法环球法)42524闪点（闪点（COC）2305含蜡量（蒸馏法）含蜡量（蒸馏法）%2.26密度密度 g/cm31.07溶解度（三氯乙烯）溶解度（三氯乙烯）%99.08
45、薄膜加热试验薄膜加热试验(163，5h)质量损失质量损失%0.6针入度比针入度比%50延度（延度（10）cm6脆点脆点-10沥沥青是粘青是粘弹弹性材料，其特性常用三大性能指性材料，其特性常用三大性能指标标延度、延度、针针入度与入度与软软化点来表征，此外，化点来表征，此外，还还有有闪闪点、蜡含量、点、蜡含量、密度、溶解度等。密度、溶解度等。沥沥青在大气青在大气环环境中容易境中容易发发生老化，空气中的氧化生老化，空气中的氧化导导致其成分的降解与致其成分的降解与转转化的化的过过程，引起程，引起沥沥青老化的青老化的环环境因素有光、氧、温度与水。老化境因素有光、氧、温度与水。老化过过程中，程中，沥沥青因
46、青因组组分的分的挥发挥发、降解与、降解与转转化而化而连续连续硬化或脆化，硬化或脆化，导导致致沥沥青材料粘塑性降低，硬脆性增加。青材料粘塑性降低，硬脆性增加。评评价价沥沥青耐老化性能的方法有青耐老化性能的方法有沥沥青蒸青蒸发损发损失失试验试验、沥沥青薄膜加青薄膜加热试热试验验和和沥沥青旋青旋转转薄膜烘箱薄膜烘箱试验试验，通，通过这过这些人工加速老化些人工加速老化处处理后，理后，测测定定试试件的件的质质量量损损失、失、针针入度比或残留延度入度比或残留延度值值等性能指等性能指标标作作为评为评价指价指标标。CHINA ACADEMAY OF RAILWAY SCIENCES中国铁道科学研究院 25 水
47、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第二节水泥乳化沥青砂浆原材料与质量检测 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 改性沥青改性沥青沥沥青改性后，青改性后，对沥对沥青本身的性能以及青本身的性能以及沥沥青混合料的耐久性如温度敏感性能、抗剥落性能、抗水青混合料的耐久性如温度敏感性能、抗剥落性能、抗水损损性能等耐久性能都有明性能等耐久性能都有明显显改善。相关科研改善。相关科研结结果也表明，果也表明，沥沥青改性后，青改性后，对对水泥水泥沥沥青砂青砂浆浆的抗开的抗开裂性能、收裂性能、收缩缩性能等有性能等有较较好的改善作用，因此，好的
48、改善作用，因此，暂暂行技行技术术条件鼓励采用改性条件鼓励采用改性沥沥青。青。目前采用的目前采用的沥沥青改性青改性剂剂多多为为聚合物，用于聚合物，用于沥沥青改性的聚合物主要有三青改性的聚合物主要有三类类：A 橡胶橡胶类类：即聚合物即聚合物弹弹性体，可分性体，可分为为天然橡胶、合成橡胶、再生橡胶三种。在工程上天然橡胶、合成橡胶、再生橡胶三种。在工程上应应用于用于沥沥青青改性的，以合成橡胶改性的，以合成橡胶为为多，主要有丁苯橡胶多，主要有丁苯橡胶(SBR)、氯氯丁橡胶丁橡胶(CR)，丁二苯橡胶，丁二苯橡胶(BR)等。等。B 树树脂脂类类：可分可分为热为热塑性塑性树树脂和脂和热热固性固性树树脂。主要有
49、乙脂。主要有乙烯烯醋酸乙醋酸乙烯酯烯酯(EVA)，聚乙，聚乙烯烯(PE)，聚，聚氯氯乙乙烯烯(PVC)等。等。C 热热塑性橡胶塑性橡胶类类：又称又称热热塑性塑性弹弹性体，主要有苯乙性体，主要有苯乙烯烯丁二丁二烯烯嵌段共聚物嵌段共聚物(SBS)、苯乙、苯乙烯烯异丁异丁烯烯嵌段共聚物嵌段共聚物(SIS)等。等。我国的改性我国的改性沥沥青青标标准中准中选择选择了了SBS、SBR、PE、EVA四种改性四种改性剂剂，并做出了相，并做出了相应应的指的指标规标规定。一般来定。一般来说说，不，不同改性同改性剂对剂对改性后改性后沥沥青性能影响如下：青性能影响如下：高温高温稳稳定性：定性：SBSSBREVAPE；
50、低温抗裂性：低温抗裂性：SBSSBREVAPE，其中，其中PE使延度降低；使延度降低；弹弹性恢复：性恢复：SBSSBREVAPE，其中，其中，PE几乎没有几乎没有弹弹性；性；60粘度：粘度：SBSPEEVASBR。CHINA ACADEMAY OF RAILWAY SCIENCES中国铁道科学研究院 26 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第二节水泥乳化沥青砂浆原材料与质量检测 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 改性沥青改性沥青根据公路部根据公路部门经验门经验，天气，天气较热时较热时，在阳光直射下，在阳光直射下，