1、确保施工质量确保施工质量提高板式无砟轨道充填层的提高板式无砟轨道充填层的耐久性耐久性高速铁路建造技术国家工程实验室高速铁路建造技术国家工程实验室中南大学中南大学 水泥乳化沥青砂浆课题组水泥乳化沥青砂浆课题组2011年04月13日邓 德 华 谢 友 均 刘赞群CRTS型型板式无砟轨道砂浆充填层的施工技术板式无砟轨道砂浆充填层的施工技术概概 述述 砂浆充填层的耐久性砂浆充填层的耐久性CRTSCRTS型板式轨道用垫层砂浆介绍型板式轨道用垫层砂浆介绍 水泥乳化沥青砂浆的性能水泥乳化沥青砂浆的性能充填层施工与质量控制充填层施工与质量控制报告内容报告内容1234板式无砟轨道充填层及其耐久性与施工 中中 南
2、南 大大 学学 5l板式无砟轨道结构包括预制轨道板、底座板、水泥沥青板式无砟轨道结构包括预制轨道板、底座板、水泥沥青砂浆充填层、扣件、钢轨等部件砂浆充填层、扣件、钢轨等部件l砂浆充填层位于预制轨道板与混凝土底座板之间砂浆充填层位于预制轨道板与混凝土底座板之间(I 型，型，II型）。袋注法施工，充填层与轨道板、底座板弱粘结型）。袋注法施工，充填层与轨道板、底座板弱粘结1.1 板式无砟轨道结构板式无砟轨道结构1.概概 述述 中中 南南 大大 学学 砂浆充填层砂浆充填层CRTS型型CRTS型型施工环境施工环境：在大气环境下，将流态的新拌砂浆注入轨：在大气环境下，将流态的新拌砂浆注入轨道板与底座板间隙
3、的灌注袋中道板与底座板间隙的灌注袋中力学环境力学环境：轨道板的静荷载和列车运行中的动荷载：轨道板的静荷载和列车运行中的动荷载（频率与列车运行速度等有关）（频率与列车运行速度等有关）自然环境自然环境：大气环境：温度、湿度、雨水（温暖、：大气环境：温度、湿度、雨水（温暖、夏夏热冬冷热冬冷、严寒等地区）、严寒等地区）中中 南南 大大 学学 1.2 充填层的使用环境充填层的使用环境 2131.概概 述述 l支撑调整支撑调整：将轨道板：将轨道板垫实垫实，以确保其标高和平顺性，以确保其标高和平顺性l缓冲协调缓冲协调：吸收列车运行中的震动能，改善列车运行：吸收列车运行中的震动能，改善列车运行的舒适性，减轻振
4、动对轨道结构和列车的损伤的舒适性，减轻振动对轨道结构和列车的损伤l粘结约束粘结约束：将轨道板与底座板粘结起来，约束轨道板：将轨道板与底座板粘结起来，约束轨道板位移（位移（CRTS 型轨道结构）（型轨道结构）（I型板凸台）型板凸台）中中 南南 大大 学学 1.3 充填层的主要功能充填层的主要功能 1.概概 述述 施工性能施工性能 须满足灌注施工、充填饱满、均匀稳定的须满足灌注施工、充填饱满、均匀稳定的要求，并可在施工环境中凝结硬化要求，并可在施工环境中凝结硬化 力学性能力学性能 须满足轨道结构动力学对充填层刚度与阻须满足轨道结构动力学对充填层刚度与阻尼性能的要求尼性能的要求 耐久性能耐久性能 在
5、列车荷载和环境因素作用下，能长期保在列车荷载和环境因素作用下，能长期保持其力学性能和尺寸稳定性持其力学性能和尺寸稳定性3211.4 充填层砂浆的性能要求充填层砂浆的性能要求 1.概概 述述 中中 南南 大大 学学 1.5 国外充填层砂浆的概况国外充填层砂浆的概况国外均采用国外均采用水泥乳化沥青砂浆水泥乳化沥青砂浆灌注板式无砟轨道结构灌注板式无砟轨道结构充填层，日本最早发明和应用时间最长充填层，日本最早发明和应用时间最长 日本的单元板轨道结构，低弹模日本的单元板轨道结构，低弹模CA砂浆（砂浆（1975，2700km）德国的博克板轨道结构，高弹模德国的博克板轨道结构，高弹模BZ砂浆（砂浆（2006
6、，35km）水泥乳化沥青砂浆的基本组成：水泥乳化沥青砂浆的基本组成：乳化沥青水（乳化沥青水（P乳剂乳剂）水泥（硅酸盐水泥）水泥（硅酸盐水泥）砂（河砂、机制砂）砂（河砂、机制砂）添加剂（膨胀剂、发泡剂、消泡剂、引气剂、减水剂等）添加剂（膨胀剂、发泡剂、消泡剂、引气剂、减水剂等）121.概概 述述 中中 南南 大大 学学 CA砂浆砂浆BZ砂浆砂浆组成组成差别差别乳化沥青类型乳化沥青类型阳离子阳离子阴离子阴离子沥青沥青/水泥质量比水泥质量比0.80.90.30.4水灰比水灰比0.90.56性能性能要求要求差别差别28天抗压强度天抗压强度 （MPa）1.81528天静压弹性模量天静压弹性模量（MPa）
7、10030070001000028天抗折强度天抗折强度 （MPa）3.0耐候性（耐候性（500小时）小时）抗冻性（抗冻性（300冻融）冻融）抗疲劳性（抗疲劳性（10000次）次）原材料成本原材料成本较高较高较低较低1.5 国外充填层砂浆的概况国外充填层砂浆的概况1两种砂浆组成与性能的对比中中 南南 大大 学学 2两种砂浆充填层的对比充填层刚度充填层刚度 CA砂浆弹性模量低，充填层刚度较小砂浆弹性模量低，充填层刚度较小 BZ砂浆弹性模量高，充填层刚度较大砂浆弹性模量高，充填层刚度较大充填层阻尼性能充填层阻尼性能 CA砂浆中沥青含量较高，充填层阻尼较大砂浆中沥青含量较高，充填层阻尼较大 BZ砂浆中
8、沥青含量较低，充填层阻尼较小砂浆中沥青含量较低，充填层阻尼较小充填层充填层粘结强度粘结强度 CA砂浆中沥青是连续相，袋注施工，充填层与基面弱粘结砂浆中沥青是连续相，袋注施工，充填层与基面弱粘结 BZ砂浆中水泥是连续相，模腔施工，充填层与基面较强粘结砂浆中水泥是连续相，模腔施工，充填层与基面较强粘结1231.5 国外充填层砂浆的概况国外充填层砂浆的概况中中 南南 大大 学学 1.6 国内充填层砂浆研究与应用概况国内充填层砂浆研究与应用概况起始于起始于1979年，先后有年，先后有8个试验段，如秦沈客专、遂渝个试验段，如秦沈客专、遂渝线、武广客专、成高子车站等线、武广客专、成高子车站等CRTS型，京
9、津、沪杭、石武等；型，京津、沪杭、石武等；CRTS型，石太、武广、成灌、沪宁、广深港等型，石太、武广、成灌、沪宁、广深港等2006年，部科技司立了年，部科技司立了A、B等等2个重大攻关课题个重大攻关课题2008年，科技司围绕京沪高铁建设，又立了年，科技司围绕京沪高铁建设，又立了3个课题，个课题，进行深化研究（进行深化研究（A，B，C三种配方）三种配方）1.概概 述述 1234中中 南南 大大 学学 概概 述述 砂浆充填层的耐久性砂浆充填层的耐久性CRTSCRTS型板式轨道用垫层砂浆介绍型板式轨道用垫层砂浆介绍 水泥乳化沥青砂浆的性能水泥乳化沥青砂浆的性能充填层施工与质量控制充填层施工与质量控制
10、报告内容报告内容1234板式无砟轨道充填层及其耐久性与施工 中中 南南 大大 学学 5中中 南南 大大 学学 2.砂浆充填层的耐久性砂浆充填层的耐久性 2.1 充填层的主要劣化现象充填层的主要劣化现象边缘砂浆硬碎，严重开裂与脱落边缘砂浆硬碎，严重开裂与脱落 砂浆充填层与轨道板界面脱离，形成较大缝隙砂浆充填层与轨道板界面脱离，形成较大缝隙表面层被冲蚀表面层被冲蚀边缘里面几乎完全碎裂，造成轨道板下陷边缘里面几乎完全碎裂，造成轨道板下陷1234中中 南南 大大 学学 2.砂浆充填层的耐久性砂浆充填层的耐久性 表面层被冲蚀表面层被冲蚀材料因素：砂浆的弹韧性与稳定性不够，线膨胀较大材料因素：砂浆的弹韧性
11、与稳定性不够，线膨胀较大结构因素：模腔灌注，充填层与混凝土基面粘结力弱结构因素：模腔灌注，充填层与混凝土基面粘结力弱环境因素：水、温度变化环境因素：水、温度变化 荷载因素：列车动荷载作用荷载因素：列车动荷载作用震动、冲击震动、冲击 1234中中 南南 大大 学学 2.砂浆充填层的耐久性砂浆充填层的耐久性 2.2 劣化原因分析劣化原因分析模腔灌注、新拌砂浆稳定性不好、列车运行中的震动模腔灌注、新拌砂浆稳定性不好、列车运行中的震动等引起充填层与轨道板离缝等引起充填层与轨道板离缝 充填层与混凝土的热行为及其较大差异，砂浆低温粘充填层与混凝土的热行为及其较大差异，砂浆低温粘弹性（应力松弛）不够，使得充
12、填层开裂弹性（应力松弛）不够，使得充填层开裂 充填层离缝与开裂后，雨水进入缝隙，列车运行时的充填层离缝与开裂后，雨水进入缝隙，列车运行时的冲击荷载与动水压力作用，导致充填层碎裂冲击荷载与动水压力作用，导致充填层碎裂 劣化过程：劣化过程：离缝、开裂离缝、开裂 碎裂碎裂1234中中 南南 大大 学学 震动收缩震动收缩水冲击水冲击2.砂浆充填层的耐久性砂浆充填层的耐久性 2.3 劣化机理分析劣化机理分析“冲击冲击-动水压破坏理论动水压破坏理论”改善充填层砂浆的性能，使得充填层具有：改善充填层砂浆的性能，使得充填层具有：高粘结强度，避免与轨道板离缝（灌注袋）高粘结强度，避免与轨道板离缝（灌注袋）较大阻
13、尼，吸振减震，缓解轨道结构的振动，减较大阻尼，吸振减震，缓解轨道结构的振动，减小振动损伤小振动损伤良好低温粘弹性，通过应力松弛，避免出现收缩良好低温粘弹性，通过应力松弛，避免出现收缩裂缝，提高低温抗裂性裂缝，提高低温抗裂性 良好抗水性，不因水的作用而劣化良好抗水性，不因水的作用而劣化中中 南南 大大 学学 12.5 提高充填层耐久性的关键提高充填层耐久性的关键2.砂浆充填层的耐久性砂浆充填层的耐久性 中中 南南 大大 学学 轨道结构：轨道结构：排水排水 防止雨水进入层间缝隙，避免充填防止雨水进入层间缝隙，避免充填层表面形成积水层或浸泡在水中层表面形成积水层或浸泡在水中充填层的厚度充填层的厚度
14、满足轨道结构动力学要求满足轨道结构动力学要求22.砂浆充填层的耐久性砂浆充填层的耐久性 2.5 提高充填层耐久性的关键提高充填层耐久性的关键中中 南南 大大 学学 严格控制充填层的严格控制充填层的施工质量施工质量 提高新拌砂浆的匀质性和稳定性提高新拌砂浆的匀质性和稳定性确保确保饱满度饱满度与与厚度厚度 将轨道板垫实垫稳，以减轻列将轨道板垫实垫稳，以减轻列车运行时轨道板对充填层的冲击车运行时轨道板对充填层的冲击确保确保匀质性匀质性和和密实性密实性，避免表面浮浆和气泡层，避免表面浮浆和气泡层，提高表面抗水性与抗疲劳性提高表面抗水性与抗疲劳性32.5 提高充填层耐久性的关键提高充填层耐久性的关键2.
15、砂浆充填层的耐久性砂浆充填层的耐久性 概概 述述 砂浆充填层的耐久性砂浆充填层的耐久性CRTSCRTS型板式轨道用垫层砂浆介绍型板式轨道用垫层砂浆介绍 水泥乳化沥青砂浆的性能水泥乳化沥青砂浆的性能充填层施工与质量控制充填层施工与质量控制报告内容报告内容1234板式无砟轨道充填层及其耐久性与施工 中中 南南 大大 学学 5乳化沥青：乳化基质沥青、乳化改性沥青乳化沥青：乳化基质沥青、乳化改性沥青 赋予硬化砂浆粘弹性赋予硬化砂浆粘弹性水泥：硅酸盐水泥、硫铝酸盐水泥水泥：硅酸盐水泥、硫铝酸盐水泥 消耗水，赋予凝结硬化特性，改善沥青高温粘弹性消耗水，赋予凝结硬化特性，改善沥青高温粘弹性砂：砂：体积稳定性
16、，改善硬化砂浆刚度，降低成本体积稳定性，改善硬化砂浆刚度，降低成本 水：水：流动性，参与水泥水化流动性，参与水泥水化其它添加剂：其它添加剂：改善砂浆的流变性、体积稳定性、物理性能改善砂浆的流变性、体积稳定性、物理性能123453.1 水泥乳化沥青砂浆的组分及其作用水泥乳化沥青砂浆的组分及其作用3.CRTS型板式轨道用垫层砂浆介绍型板式轨道用垫层砂浆介绍 中中 南南 大大 学学 l阳离子乳化沥青阳离子乳化沥青lP型硅酸盐水泥型硅酸盐水泥l发泡剂、硫铝酸钙型膨胀剂发泡剂、硫铝酸钙型膨胀剂l机制砂或河砂机制砂或河砂l消泡剂、引气剂、增塑剂等添加剂消泡剂、引气剂、增塑剂等添加剂 l水：符合水：符合JG
17、J63的相关规的相关规定定 中中 南南 大大 学学 3.2 砂浆的组成砂浆的组成干料干料3.CRTS型板式轨道用垫层砂浆介绍型板式轨道用垫层砂浆介绍 中中 南南 大大 学学 3.CRTS型板式轨道用垫层砂浆介绍型板式轨道用垫层砂浆介绍3.3 阳离子乳化沥青的性能要求序号序号项项 目目单位单位性能指标要求性能指标要求1 1筛上剩余物（筛上剩余物（1.18mm1.18mm）%0.10.12 2颗粒极性颗粒极性/阳阳3 3恩氏黏度恩氏黏度5155154 4水泥混合性水泥混合性%1.01.05 5贮存稳定性（贮存稳定性（1d1d，2525）%1.01.06 6贮存稳定性（贮存稳定性（5d5d，2525
18、）%5.05.07 7低温贮存稳定性（低温贮存稳定性（-5-5）/无粗颗粒或块状物无粗颗粒或块状物8 8蒸蒸发发残残留留物物残留物含量残留物含量%586358639 9针入度（针入度（2525）0.1mm0.1mm60601201201010溶解度（三氯乙烯）溶解度（三氯乙烯）%97971111延度（延度（55）cmcm20201212延度（延度（1515）cmcm5050中中 南南 大大 学学 3.CRTS型板式轨道用垫层砂浆介绍型板式轨道用垫层砂浆介绍3.4 水泥乳化沥青砂浆干料的技术性能序号序号项项 目目单位单位指标要求指标要求检测结果检测结果试验方法试验方法1级配级配筛孔尺筛孔尺(mm
19、)%通过率通过率JGJ 52-20061.1810099.90 0.6809085.60 0.3506053.88 0.15405039.22 0.0753334.96 2温温 度度535室温室温温度计温度计324h体积膨胀率体积膨胀率%132.1附录附录C47d线长度膨胀率线长度膨胀率%0.000.010比长仪法比长仪法 工程应用时，原材料组成：工程应用时，原材料组成：阳离子乳化沥青阳离子乳化沥青 干料（包括水泥、砂和各种固体添加剂）干料（包括水泥、砂和各种固体添加剂）消泡剂、引气剂，其掺量视搅拌机类型而定消泡剂、引气剂，其掺量视搅拌机类型而定中中 南南 大大 学学 3.5 理论配合比理论配
20、合比配合比乳化沥青/kg干料/kg聚合物乳液/kg消泡剂/g引气剂/kg水/kgB配合 441946631587.9 63 水泥乳化沥青砂浆的理论配合比水泥乳化沥青砂浆的理论配合比：3.CRTS型板式轨道用垫层砂浆介绍型板式轨道用垫层砂浆介绍概概 述述 砂浆充填层的耐久性砂浆充填层的耐久性CRTSCRTS型板式轨道用垫层砂浆介绍型板式轨道用垫层砂浆介绍 水泥乳化沥青砂浆的性能水泥乳化沥青砂浆的性能充填层施工与质量控制充填层施工与质量控制报告内容报告内容1234板式无砟轨道充填层及其耐久性与施工 中中 南南 大大 学学 5中中 南南 大大 学学 4.1 新拌砂浆施工性能新拌砂浆施工性能：流动性好
21、，并能较长：流动性好，并能较长时间内保持稳定，不离析与泌水；时间内保持稳定，不离析与泌水；4.2 新拌砂浆硬化行为：新拌砂浆硬化行为：无收缩、微膨胀；无收缩、微膨胀；4.3 硬化砂浆力学性能：硬化砂浆力学性能：低强度与较低弹性模低强度与较低弹性模量，并有很好的弹性和粘结强度；量，并有很好的弹性和粘结强度；4.4 硬化砂浆耐久性能：硬化砂浆耐久性能：抗冻性与耐候性好抗冻性与耐候性好4.水泥乳化沥青砂浆性能水泥乳化沥青砂浆性能 为满足充填层灌注施工，新拌砂浆应具有以下性能：为满足充填层灌注施工，新拌砂浆应具有以下性能：较大的流动性，在自重力作用下易流动与充填较大的流动性，在自重力作用下易流动与充填
22、 良好的匀质性，不离析分层、气泡不上浮良好的匀质性，不离析分层、气泡不上浮优良的稳定性，不受强机械搅拌与运输的影响优良的稳定性，不受强机械搅拌与运输的影响 适宜的可工作时间，能在施工所需时间内保持流适宜的可工作时间，能在施工所需时间内保持流动性动性施工性能要求施工性能要求4.1 新拌砂浆的施工性能新拌砂浆的施工性能中中 南南 大大 学学 1新拌水泥乳化沥青砂浆是一种多物相、多组分的悬浮体。新拌水泥乳化沥青砂浆是一种多物相、多组分的悬浮体。中中 南南 大大 学学 4.1 新拌砂浆的施工性能要求新拌砂浆的施工性能要求粒径10m的沥青乳粒 粒径80m的水泥颗粒 粒径在80m1.18mm的砂粒 流变特
23、性参数：流变特性参数：塑性粘度，屈服应力塑性粘度，屈服应力新拌砂浆流变行为的影响因素2中中 南南 大大 学学 新拌砂浆流变行为的影响因素124.1 新拌砂浆的施工性能新拌砂浆的施工性能塑性粘度和屈服应力越小，则流动度越小，新塑性粘度和屈服应力越小，则流动度越小，新拌砂浆的流动性越好拌砂浆的流动性越好塑性粘度越大，砂浆的匀质性、稳定性越好塑性粘度越大，砂浆的匀质性、稳定性越好3浆体中水泥的凝结硬化速度和乳化沥青与水泥浆体中水泥的凝结硬化速度和乳化沥青与水泥的相容性等决定砂浆的可工作时间的相容性等决定砂浆的可工作时间2水水/无机胶凝材料质量比无机胶凝材料质量比水胶比水胶比砂砂/无机胶凝材料质量比无
24、机胶凝材料质量比砂胶比砂胶比沥青沥青/无机胶凝材料质量比无机胶凝材料质量比聚胶比聚胶比其他添加剂其他添加剂/无机胶凝材料质量比无机胶凝材料质量比中中 南南 大大 学学 配合比参数1234.1 新拌砂浆的施工性能新拌砂浆的施工性能43中中 南南 大大 学学 新拌砂浆技术性能指标44.1 新拌砂浆的施工性能新拌砂浆的施工性能序号序号项项 目目单位单位性能指标性能指标1砂浆温度砂浆温度540（35）2流动度流动度s18263可工作时间可工作时间min30 满足工况要求满足工况要求4含气量含气量%812（10.0）5表观密度表观密度kg/m1300 6分离度分离度%1.07泛浆率泛浆率%08膨胀率膨胀
25、率%1.03.0 中中 南南 大大 学学 1234.2 新拌砂浆的硬化行为新拌砂浆的硬化行为砂浆的硬化行为要求：砂浆的硬化行为要求：无收缩、微膨胀无收缩、微膨胀硅酸盐水泥在水化硬化过程中有一定的体积硅酸盐水泥在水化硬化过程中有一定的体积收缩收缩塑性阶段的体积膨胀：铝粉塑性阶段的体积膨胀：铝粉硬化过程中的体积膨胀硬化过程中的体积膨胀:膨胀剂膨胀剂硬化砂浆是由沥青硬化砂浆是由沥青 水泥复合胶凝体砂构成的多孔性固体水泥复合胶凝体砂构成的多孔性固体材料，其力学性能取决于复合胶凝体力学行为材料，其力学性能取决于复合胶凝体力学行为复合胶凝体呈粘弹力学行为，控制凝结硬化形成的两相复合复合胶凝体呈粘弹力学行为
26、，控制凝结硬化形成的两相复合微结构微结构(核心技术核心技术)，获得适宜刚度和较大阻尼，获得适宜刚度和较大阻尼中中 南南 大大 学学 12沥青沥青 水泥复合胶凝体的粘弹力学行为取决于水泥相和沥青水泥复合胶凝体的粘弹力学行为取决于水泥相和沥青相的体积比（相的体积比（VL/VS）：）：当当VL/VS 1.0时，沥青是连续相，刚性较小，阻尼较大时，沥青是连续相，刚性较小，阻尼较大 当当VL/VS 1.0时，水泥相是连续相，刚性较大，阻尼较小时，水泥相是连续相，刚性较大，阻尼较小34.3 硬化砂浆的力学性能硬化砂浆的力学性能水泥水化物被沥青连续相包裹水泥水化物被沥青连续相包裹沥青相穿插在水化物胶凝相中沥
27、青相穿插在水化物胶凝相中中中 南南 大大 学学 4.3 硬化砂浆的力学性能硬化砂浆的力学性能水泥沥青复合胶凝体微结构1硬化砂浆的粘弹力学行为24.3 硬化砂浆的力学性能硬化砂浆的力学性能水泥浆体与砂子相表现弹性一种行为水泥浆体与砂子相表现弹性一种行为沥青相同时具有弹性和粘性两种行为沥青相同时具有弹性和粘性两种行为 E1,弹簧1弹簧2，E2粘壶 11212()()()()()dtdtEE EtEEtdtdt 为满足轨道动力学和长期运行的要求，硬化为满足轨道动力学和长期运行的要求，硬化砂浆应具有以下性能：砂浆应具有以下性能：良好的弹韧性，较大断裂韧性和弹性变形良好的弹韧性，较大断裂韧性和弹性变形
28、较大的阻尼性能，有效吸收轨道板的振动能较大的阻尼性能，有效吸收轨道板的振动能一定的刚度，在静、动荷载作用下不发生塑性变形一定的刚度，在静、动荷载作用下不发生塑性变形适宜的抗压强度，抵抗局部过大荷载作用适宜的抗压强度，抵抗局部过大荷载作用3214力学性能要求 34.3 硬化砂浆的力学性能硬化砂浆的力学性能中中 南南 大大 学学 序号序号项目项目单位单位指标要求指标要求1抗压抗压强度强度1dMPa0.17d 0.728d 1.82弹性模量弹性模量(28d)MPa100300力学性能指标 44.3 硬化砂浆的力学性能硬化砂浆的力学性能中中 南南 大大 学学 沥青：种类、组成与性能沥青：种类、组成与性
29、能配合比参数配合比参数 沥青沥青/胶凝材料比（胶凝材料比（A/B），），A/B越大，强度与弹模较低越大，强度与弹模较低 水胶比（水胶比（W/B），），W/B越小，强度与弹模较高越小，强度与弹模较高 砂砂/胶比（胶比（S/B），影响较小），影响较小新拌砂浆性能：匀质性、稳定性、含气量、表观密度新拌砂浆性能：匀质性、稳定性、含气量、表观密度龄期与环境温湿度龄期与环境温湿度中中 南南 大大 学学 硬化砂浆力学性能的控制因素51234.3 硬化砂浆的力学性能硬化砂浆的力学性能4硬化砂浆的耐久性能取决于组成体系及其稳定性、微硬化砂浆的耐久性能取决于组成体系及其稳定性、微结构与配比参数结构与配比参数砂浆充
30、填层不直接暴露在大气环境中，热、光、氧对砂浆充填层不直接暴露在大气环境中，热、光、氧对沥青的老化作用较小沥青的老化作用较小损害砂浆使用性能的环境因素主要有：损害砂浆使用性能的环境因素主要有：温度变化温度变化 收缩开裂、沥青相的低温脆化收缩开裂、沥青相的低温脆化 水侵害水侵害 削弱沥青与水泥水化物、砂间的界面粘结力，水泥水削弱沥青与水泥水化物、砂间的界面粘结力，水泥水 化物与沥青轻组分的溶出化物与沥青轻组分的溶出中中 南南 大大 学学 1234.4 硬化砂浆的耐久性能硬化砂浆的耐久性能4.水泥乳化沥青砂浆性能水泥乳化沥青砂浆性能 为满足板式无砟轨道长期运行的要求，硬化为满足板式无砟轨道长期运行的
31、要求，硬化砂浆在服役环境下应具有以下性能：砂浆在服役环境下应具有以下性能：良好的抗水性，不因水侵害而损失良好的抗水性，不因水侵害而损失 优良的抗冻性，不因冰冻作用而破坏优良的抗冻性，不因冰冻作用而破坏较高的抗裂性，不因温度循环变化而开裂较高的抗裂性，不因温度循环变化而开裂较高的抗疲劳性，不因动荷载频繁作用而失效较高的抗疲劳性，不因动荷载频繁作用而失效 321耐久性能要求 414.4 硬化砂浆的耐久性能硬化砂浆的耐久性能中中 南南 大大 学学 序号序号项项 目目指标要求指标要求1耐冻性耐冻性（300次冻融循环）次冻融循环）相对动弹模量相对动弹模量60%质量损失率质量损失率5%2耐候性耐候性无剥落
32、、无开裂无剥落、无开裂相对抗压强度相对抗压强度70%耐久性能指标 24.4 硬化砂浆的耐久性能硬化砂浆的耐久性能中中 南南 大大 学学 硬化砂浆的孔隙结构硬化砂浆的孔隙结构含气量控制在：含气量控制在：12最大孔径为：最大孔径为：200 m抗冻性中中 南南 大大 学学 4.4 硬化砂浆的耐久性能硬化砂浆的耐久性能沥青种类：低温粘弹性和阻尼，提高抗裂性与抗水性沥青种类：低温粘弹性和阻尼，提高抗裂性与抗水性引气剂与发泡剂引气剂与发泡剂 闭孔含量、微孔结构，提高抗冻性闭孔含量、微孔结构，提高抗冻性水灰比水灰比 减少毛细孔隙率，提高抗冻性与抗水性减少毛细孔隙率，提高抗冻性与抗水性纤维纤维 抗裂性抗裂性新
33、拌砂浆性能：匀质性、稳定性新拌砂浆性能：匀质性、稳定性中中 南南 大大 学学 4.4 硬化砂浆的耐久性能硬化砂浆的耐久性能耐久性能控制因素312345砂浆的物理、力学与耐久性能主要取决于组砂浆的物理、力学与耐久性能主要取决于组成材料的特性和理论配合比成材料的特性和理论配合比！新拌砂浆的施工性能与组成材料的特性、理新拌砂浆的施工性能与组成材料的特性、理论配合比有关，但更取决于现场施工配合比、论配合比有关，但更取决于现场施工配合比、拌制工艺与环境条件拌制工艺与环境条件！124.5 小小 结结4.水泥乳化沥青砂浆性能水泥乳化沥青砂浆性能中中 南南 大大 学学 概概 述述 砂浆充填层的耐久性砂浆充填层
34、的耐久性CRTSCRTS型板式轨道用垫层砂浆介绍型板式轨道用垫层砂浆介绍 水泥乳化沥青砂浆的性能水泥乳化沥青砂浆的性能充填层施工与质量控制充填层施工与质量控制报告内容报告内容1234板式无砟轨道充填层及其耐久性与施工 中中 南南 大大 学学 55.砂浆充填层的施工与质量控制砂浆充填层的施工与质量控制 工艺性试验要先行工艺性试验要先行底座板质量是基本底座板质量是基本新拌砂浆控制关键新拌砂浆控制关键施工细节决定成败施工细节决定成败中中 南南 大大 学学 5.砂浆充填层的施工与质量控制砂浆充填层的施工与质量控制 5.1 施工文件准备施工文件准备5.2 试验室试验试验室试验5.3 工艺性试验工艺性试验
35、5.4 编制实施性施工组织设计编制实施性施工组织设计5.5 底座板施工与质量控制底座板施工与质量控制5.6 砂浆拌制与检测砂浆拌制与检测5.7 充填层灌注施工充填层灌注施工5.8 充填层施工质量要求充填层施工质量要求5.9 充填层施工质量的现场检验充填层施工质量的现场检验中中 南南 大大 学学 5.砂浆充填层的施工与质量控制砂浆充填层的施工与质量控制 5.1 施工文件准备施工文件准备 在进行板式轨道充填层施工之前，应收集相关技在进行板式轨道充填层施工之前，应收集相关技术条件及其涉及的国家与行业标准等术条件及其涉及的国家与行业标准等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型板式
36、无砟轨道水泥乳化沥青砂浆暂行技术条件砂浆暂行技术条件客运专线铁路水泥乳化沥青砂浆搅拌车生产制造暂行客运专线铁路水泥乳化沥青砂浆搅拌车生产制造暂行技术条件技术条件客运专线铁路板式无砟轨道充填层砂浆施工质量验收客运专线铁路板式无砟轨道充填层砂浆施工质量验收暂行标准的补充规定暂行标准的补充规定无砟轨道和高速道岔首件工程评估实施细则无砟轨道和高速道岔首件工程评估实施细则132中中 南南 大大 学学 45.砂浆充填层的施工与质量控制砂浆充填层的施工与质量控制 5.2 试验室试验试验室试验 按照工管中心有关水泥乳化沥青砂浆试验室建设的相按照工管中心有关水泥乳化沥青砂浆试验室建设的相关规定，建立关规定，建立
37、III级试验室及其相关管理制度级试验室及其相关管理制度试验室检测和试验人员培训试验室检测和试验人员培训采购原材料，进行试验室试验采购原材料，进行试验室试验 掌握原材料和砂浆性能测试方法掌握原材料和砂浆性能测试方法 掌握砂浆性能与组成的基本关系掌握砂浆性能与组成的基本关系 确定砂浆的初始配合比确定砂浆的初始配合比132中中 南南 大大 学学 5.砂浆充填层的施工与质量控制砂浆充填层的施工与质量控制 5.3 工艺性试验工艺性试验 施工前，应建立场外试验段，进行足尺模型的工艺性施工前，应建立场外试验段，进行足尺模型的工艺性试验试验 试验段应包括直线和曲线工况，每种工况不少于试验段应包括直线和曲线工况
38、，每种工况不少于3块块轨道板轨道板 施工试验应选择与所选配方相对应的灌注工艺作为初施工试验应选择与所选配方相对应的灌注工艺作为初始工艺始工艺 底座板施工、轨道板及其安装应与实际工程完全一致底座板施工、轨道板及其安装应与实际工程完全一致 1423中中 南南 大大 学学 5.砂浆充填层的施工与质量控制砂浆充填层的施工与质量控制 工艺性试验内容 通过工艺性试验，以确定：通过工艺性试验，以确定：原材料（乳化沥青、干料与添加剂）是否匹配原材料（乳化沥青、干料与添加剂）是否匹配砂浆基本配合比及其调整范围砂浆基本配合比及其调整范围机械设备与工装的安装、调试和试运转机械设备与工装的安装、调试和试运转 砂浆搅拌
39、工艺参数（加料、搅拌速度、时间）砂浆搅拌工艺参数（加料、搅拌速度、时间）砂浆灌注工艺（灌注方式与速度砂浆灌注工艺（灌注方式与速度）培训施工与检验人员培训施工与检验人员12中中 南南 大大 学学 5.砂浆充填层的施工与质量控制砂浆充填层的施工与质量控制 原材料的匹配 乳化沥青乳化沥青干料的选择：干料的选择：水泥品种：通过相容性和浆体流变性试验确定水泥品种：通过相容性和浆体流变性试验确定砂：筛分试验，确定级配、最大砂：筛分试验，确定级配、最大 粒径粒径膨胀剂：膨胀率测定膨胀剂：膨胀率测定发泡剂：发泡时间、速率和体积膨胀率发泡剂：发泡时间、速率和体积膨胀率添加剂：添加剂：相容性与效率试验相容性与效率
40、试验13中中 南南 大大 学学 25.砂浆充填层的施工与质量控制砂浆充填层的施工与质量控制 砂浆车的校核 砂浆车的搅拌形式：砂浆车的搅拌形式：卧式、立式（行星、涡轮）卧式、立式（行星、涡轮）计量精度：计量精度：乳化沥青：乳化沥青：1干料：干料：1水：水：1添加剂：添加剂：0.5或或5g自动控制系统：自动控制系统：加料顺序、搅拌速度与时间加料顺序、搅拌速度与时间13中中 南南 大大 学学 25.砂浆充填层的施工与质量控制砂浆充填层的施工与质量控制 配合比确定 配合比分为：配合比分为：理论、初始、基本与施工配合比理论、初始、基本与施工配合比初始配合比：初始配合比：在选定的理论配合比基础上，施工单在
41、选定的理论配合比基础上，施工单位试验室应综合考虑原材料、作业环境等因素，通位试验室应综合考虑原材料、作业环境等因素，通过试验，确定初始配合比过试验，确定初始配合比 基本配合比：基本配合比：通过工艺性试验、砂浆性能测试和充通过工艺性试验、砂浆性能测试和充填层揭板检查等，并经建设单位试验室的常规检验填层揭板检查等，并经建设单位试验室的常规检验和型式检验验证，确定基本配合比和型式检验验证，确定基本配合比 132中中 南南 大大 学学 5.砂浆充填层的施工与质量控制砂浆充填层的施工与质量控制 工艺参数确定 采用初始配合比相对应的拌制工艺参数进行砂采用初始配合比相对应的拌制工艺参数进行砂浆拌制试验浆拌制
42、试验采用初始配合比相对应的灌注工艺参数进行充采用初始配合比相对应的灌注工艺参数进行充填层灌注试验填层灌注试验通过新拌砂浆性能测试、充填层质量检测、建通过新拌砂浆性能测试、充填层质量检测、建设单位组织的揭板检查等，确定拌制与灌注设单位组织的揭板检查等，确定拌制与灌注工艺参数工艺参数 132中中 南南 大大 学学 5.砂浆充填层的施工与质量控制砂浆充填层的施工与质量控制 工艺参数确定 加料顺序：加料顺序：乳化沥青水、添加剂、干料乳化沥青水、添加剂、干料搅拌制度：搅拌制度：低速、低或中速、高速、低速低速、低或中速、高速、低速乳化沥青水、添加剂在低速下加入并搅拌乳化沥青水、添加剂在低速下加入并搅拌在低
43、或中速搅拌下投入干料在低或中速搅拌下投入干料投料结束后，高速搅拌投料结束后，高速搅拌13分钟分钟低速搅拌，消除大气泡低速搅拌，消除大气泡通过检测新拌砂浆的外观与性能、灌板质量通过检测新拌砂浆的外观与性能、灌板质量132中中 南南 大大 学学 5.砂浆充填层的施工与质量控制砂浆充填层的施工与质量控制 5.4 编制实施性施工组织设计编制实施性施工组织设计 实施性施工组织设计应包括如下主要内容：实施性施工组织设计应包括如下主要内容：原材料及进场检验、贮存方案，物流组织方案原材料及进场检验、贮存方案，物流组织方案搅拌设备及工装搅拌设备及工装配合比与搅拌、灌注工艺配合比与搅拌、灌注工艺施工及管理人员配备
44、施工及管理人员配备施工进度计划施工进度计划质量保证体系，施工质量检验制度等质量保证体系，施工质量检验制度等 132465中中 南南 大大 学学 标高准确标高准确 严格控制充填层厚度为严格控制充填层厚度为4060mm（最大（最大 厚度不宜超过厚度不宜超过 100mm）表面平整表面平整 不允许有凹陷不允许有凹陷设置设置35排水坡，以利于排水排水坡，以利于排水1235.5 底座板施工与质量控制底座板施工与质量控制5.砂浆充填层的施工与质量控制砂浆充填层的施工与质量控制 中中 南南 大大 学学 标高控制充填层的厚度，从而影响标高控制充填层的厚度，从而影响充填层的饱满度充填层的饱满度 太厚降低饱满度和轨
45、道结构平顺性太厚降低饱满度和轨道结构平顺性充填层的动力学性能充填层的动力学性能 太薄减小阻尼性能太薄减小阻尼性能表面不平整或有凹陷，容易造成充填层下积水，降低表面不平整或有凹陷，容易造成充填层下积水，降低充填层的耐久性充填层的耐久性表面不光洁或毛糙，容易产生局部应力集中，导致充表面不光洁或毛糙，容易产生局部应力集中，导致充填层开裂填层开裂施工成本施工成本12中中 南南 大大 学学 35底座板质量的影响5.砂浆充填层的施工与质量控制砂浆充填层的施工与质量控制 中中 南南 大大 学学 5.砂浆充填层的施工与质量控制砂浆充填层的施工与质量控制 砂浆充填层最大厚度达到砂浆充填层最大厚度达到11.5cm
46、11.5cm中中 南南 大大 学学 5.砂浆充填层的施工与质量控制砂浆充填层的施工与质量控制 砂浆充填层最小厚度达不到砂浆充填层最小厚度达不到4cm4cm 相邻板砂浆充填层厚度急剧变化相邻板砂浆充填层厚度急剧变化中中 南南 大大 学学 5.砂浆充填层的施工与质量控制砂浆充填层的施工与质量控制 304050607080901001100.000.050.100.150.200.250.300.350.40所占比例砂浆垫层厚度(mm)304050607080901001100.000.050.100.150.200.250.300.350.40所占比例砂浆垫层厚度(mm)(a)(a)左侧左侧 (b
47、)(b)右侧右侧一公司：左右侧分布重合，分布范围窄，正态分布一公司：左右侧分布重合，分布范围窄，正态分布中中 南南 大大 学学 5.砂浆充填层的施工与质量控制砂浆充填层的施工与质量控制 304050607080901001100.000.050.100.150.200.250.300.350.40所占比例砂浆垫层厚度(mm)304050607080901001100.000.050.100.150.200.250.300.350.40所占比例砂浆垫层厚度(mm)二公司：左右侧分布基本重合，分布范围太宽，正态分布二公司：左右侧分布基本重合，分布范围太宽，正态分布中中 南南 大大 学学 5.砂浆充
48、填层的施工与质量控制砂浆充填层的施工与质量控制 304050607080901001100.000.050.100.150.200.250.300.350.40所占比例板厚度(mm)304050607080901001100.000.050.100.150.200.250.300.350.40所占比例板厚度(mm)三公司：左右侧分布相差三公司：左右侧分布相差2 2cmcm，分布范围太宽，非正态分布，分布范围太宽，非正态分布中中 南南 大大 学学 5.砂浆充填层的施工与质量控制砂浆充填层的施工与质量控制 底板混凝土打高底板混凝土打高中中 南南 大大 学学 5.砂浆充填层的施工与质量控制砂浆充填层
49、的施工与质量控制 底座板模板安装底座板模板安装 底座板标高测定底座板标高测定5.6 砂浆拌制与检测砂浆拌制与检测5.砂浆充填层的施工与质量控制砂浆充填层的施工与质量控制 施工前在基本配合比基础上，通过试拌、测试，确定施工前在基本配合比基础上，通过试拌、测试，确定施工配合比，施工配合比应在基本配合比允许范围内施工配合比，施工配合比应在基本配合比允许范围内检查乳化沥青与干料温度，检查干料是否有结块现象，检查乳化沥青与干料温度，检查干料是否有结块现象，乳化沥青是否均匀，有无破乳现象等乳化沥青是否均匀，有无破乳现象等根据充填砂浆层厚度，确定单次砂浆搅拌量，并输入根据充填砂浆层厚度，确定单次砂浆搅拌量，
50、并输入控制系统，检查显示屏上显示的各参数，确认无误后，控制系统，检查显示屏上显示的各参数，确认无误后，进行砂浆拌制进行砂浆拌制 123中中 南南 大大 学学 砂浆拌制流程 5.6 砂浆拌制与检测砂浆拌制与检测检查原材料温度检查原材料温度搅拌车加料搅拌车加料搅拌车水平搅拌车水平调整、检查调整、检查施工配合比输入施工配合比输入搅拌参数设定搅拌参数设定选择搅拌方量选择搅拌方量水泥乳化沥青水泥乳化沥青砂浆搅拌砂浆搅拌砂浆匀质性砂浆匀质性目目测、性能检测、性能检测测不满足不满足中中 南南 大大 学学 新拌砂浆检测抽取新拌砂浆，按照抽取新拌砂浆，按照“CRTS型暂行技术条件型暂行技术条件”，检测温度、流动
