客运专线铁路CRTSII型板式无砟轨道水泥乳化沥青

发布时间：2022-10-05 10:06 热度：

　　摘要:以CA 砂浆28d 抗压强度为考察指标,研究了水泥、乳化沥青、砂、外加水对砂浆强度的影响。结果表明,影响CA 砂浆强度的主次因素依次为水泥、乳化沥青和水的用量。文章介绍了制备满足强度要求的CA砂浆,其水泥、乳化沥青和砂用量的合适范围。

　　关键词:CA 砂浆,　乳化沥青,　抗压强度,　用量

　　Abstract: The CA mortar 28 d compressive strength is complete index, the cement, emulsified asphalt, sand and adds water to the influence of mortar strength. The results show that, the influence of the primary and secondary factors CA mortar strength is in the cement, emulsified asphalt and the dosage of the water. This paper introduces the preparation meet the required strength CA mortar, the cement, emulsified asphalt and sand in the amount of appropriate areas.

　　Key Words: CA mortar, emulsified asphalt, compressive strength, dosage

　　中图分类号： TU57+8.1 文献标识码：A 文章编号：

　　水泥乳化沥青砂浆(cement asphalt mortar ,简称CA 砂浆)[1]，[2]是高速铁路板式轨道的刚性轨道板与混凝土道床之间的调平减振结构层材料,它是由水泥、乳化沥青、砂和多种外加剂组成,经水泥与沥青共同作用胶结硬化而成的一种新型有机无机复合材料，包括I型和II型两种。

　　CA 砂浆的强度与水泥、沥青、砂、外加水的用量有重要关系,而这种原材料用量与CA 砂浆强度之间的关系目前缺乏系统研究。本文研究了水泥、乳化沥青、砂和引气剂用量对CA 砂浆硬化体强度的影响规律和合适掺量,研究结果可对该类材料的制备与研究提供有价值的参考。

　　目前《客运专线铁路CRTS II型板式无砟轨道水泥乳化沥青砂浆暂行技术条件》(以下称《技术条件》)中对II型砂浆28d强度的要求为不低于15MPa。

　　1 　原材料与试验方法

　　1.1 　试验原材料

　　①水泥:小野田PII 52.5; ②乳化沥青:自制慢裂慢凝型,固含量60%; ③砂:河砂,细度模数1.6，级配满足《技术条件》; ④减水剂:聚羧酸系减水剂; ⑤水:自来水; ⑥铝粉:细度≥200 目,鳞片状;⑦消泡剂:主要成分为有机硅。

　　1.2 　试验方法

　　所有试验都按照《技术条件》相关规定进行。其中抗压强度采用电伺服压力机测试;砂浆的含气量采用含气量测定仪测试。

　　2 　试验与结果

　　2.1 　水泥、乳化沥青和砂对CA砂浆强度的影响

　　水泥、乳化沥青、砂和水是CA 砂浆的四种主要原材料,它们在CA 砂浆硬化体中所占的比例决定着CA 砂浆的强度大小。因为当在同一正交实验中将四种材料全部引入时，配合比无法设计;因此，首先研究了水泥、乳化沥青和砂三种材料对CA 砂浆最终强度的影响规律和合适的用量范围。

　　2.2 外加水用量对CA砂浆强度的影响

　　尽管乳化沥青、水泥用量对砂浆强度影响很大，但水泥基材料的强度还是会受到用水量的影响。在上述正交实验中由于要求砂浆状态相同，未对用水量进行考察。

随着外加水用量的减少，CA强度逐渐增加，但是相对于水泥或乳化沥青用量对强度的影响程度，用水量的影响较小：水泥用量变化35kg/m3时，CA砂浆强度变化约1MPa;而乳化沥青变化15kg/m3,CA砂浆强度变化约1.5MPa左右;而用水量变化40kg/m3时，砂浆强度变化不足1MPa。

　　2.3 结论

　　通过上述实验可以发现，在CA砂浆的四种主要材料中，对砂浆强度影响最大的是乳化沥青用量，并且乳化沥青用量越高，砂浆强度越低，其次是水泥用量，水泥用量越高，砂浆强度越高;再次是用水量，用水量越高，砂浆强度越低;而砂用量在750～1050kg/m3范围内对CA砂浆的强度基本没有影响;另外，从以水泥用量与乳化沥青用量与强度关系的等高线可见，这两种材料满足一定比例关系时，砂浆的强度等级可能不变。

　　3 　分析

　　(1)水泥：通过红外光谱的研究发现[3]，在CA砂浆中,水泥颗粒及其水化产物与乳化沥青破乳产生的沥青以物理结合方式存在,未与砂浆中的沥青发生化学反应，没有新的物质生成;通过电子探针发现硬化CA砂浆结构致密处的Ca和Si含量较高。由此可以推论水泥是在CA砂浆体系中唯一提供强度的材料。因此，水泥用量的增加必然会提高CA砂浆的强度。

　　(2)水：水及乳化沥青的用量的提高都会对砂浆强度的增长都有不利的影响。其中增加用水量对强度不利是水泥基材料的共性。

　　(3)乳化沥青：而乳化沥青是由乳化剂(表面活性剂)、沥青和水组成;其中乳化剂用量一般不超过5%，沥青用量大于60%，其余部分为水。它是CA砂浆中特有的一种材料，并且是该体系中对强度影响最大的一个因素，它起到了抑制水泥水化，降低砂浆的强度的作用。

　　其中水的作用与外加水有类似的作用。

　　有研究表明，硬化CA砂浆中还存在自由的沥青颗粒，也有部分沥青以絮状结构甚至网络结构存在，而沥青本身并不能提供明显的强度。徐静、张勇等通过对CA砂浆的粒度分析[4]，认为乳化沥青会吸附于水泥颗粒表面，并在破乳后形成沥青膜对水泥颗粒形成包裹，阻碍水分进入，使水泥水化速度下降。有研究发现，硬化CA砂浆中还存在。

　　另外还发现，采用不同乳化剂对砂浆的强度也有不同的影响。

　　因此，乳化沥青中的三种主要材料以四种方式影响CA砂浆的强度：①用水量提高砂浆的水灰比;②沥青成膜阻碍水泥水化;③低强度的沥青作为体积填料;④乳化剂的影响。

　　参考文献

　　[1]左景奇，姜其斌. 板式轨道弹性垫层CA砂浆的研究[J]. 铁道建筑，2005，(9)

　　[2]傅代正，郑新国. 桥上板式无砟轨道CA砂浆施工技术[J]. 铁道建筑技术，2002，(6)

　　[3]王振军，李顺勇. 水泥乳化沥青砂浆(CAM) 的微观结构特征[J]. 武汉理工大学学报，2009，31(6)

　　[4]徐静，张勇. CA砂浆强度的影响因素及作用机理研究[J]. 铁道建筑，2010，(9)