研讨砂浆配制CRTSⅡ型无砟轨道维修用水泥乳化沥青砂浆策略

论文导读：研究的关键。本研究将围绕着如何加快水泥乳化沥青的凝结时间，提高12小时砂浆强度，同时兼顾砂浆工作性能和耐久性能展开。三、水泥乳化沥青砂浆的性能机理乳化沥青、水泥、细骨料、水和外加剂等主要成分在水泥乳化沥青砂浆中起着不同的作用，其性能机理的形成过程如下：水泥乳化沥青砂浆各组分按一定的加料顺序和搅
摘要：随着列车反复荷载和气候环境的作用，无砟轨道水泥乳化沥青砂浆垫层将出现破碎、开裂等损坏现象，配制一种用于快速维修的水泥乳化沥青砂浆将会成为亟待解决的问题。本文结合“CRTSⅡ型无砟轨道维修用水泥乳化沥青砂浆”课题的研究成果，总结配制维修用水泥乳化沥青砂浆的研究思路和方法。
关键词：维修用，水泥乳化沥青砂浆，研究方法
Abstract: with the train loading and climatic environment, ballastless track emulsified asphalt cement mortar cushion will appear, broken, damaged, preparing a has become an urgent problem to solve for the rapid repair of cement emulsified asphalt mortar will. In this paper, combined with the "CRTS II ballastless track repair of cement emulsified asphalt mortar" topic, summary prepared by the research mentality and the method of cement emulsified asphalt mortar repair.
Keywords: repair, emulsified asphalt cement mortar, research methods
2095-2104（2013）
为了适应高速铁路建设的快速发展，无砟轨道技术研发与应用突飞猛进。国内在引进、消化、吸收的基础上经过再创新，研发出多种无砟轨道类型。其中CRTSⅡ型板式无砟轨道在京津城际、京沪高铁、沪昆高铁、宁杭客专、津秦客专等新建铁路中得到了广泛应用。水泥乳化沥青砂浆作为无砟轨道板和底座板之间的填充层，主要起填充、支撑、承力和传力作用，并可为轨道板提供适当的刚度和弹韧性。
水泥乳化沥青砂浆垫层在列车反复荷载和气候环境作用下，将出现破碎、开裂等损坏现象，随着水的渗入，砂浆垫层破坏由外及内继续发展，严重者甚至影响行车安全，砂浆垫层的维修将成为迫切需要解决的问题。

一、研究目的和预想指标

配制CRTSⅡ型无砟轨道维修用水泥乳化沥青砂浆，首先要明确维修用砂浆的特点和要求。根据维修施工的经验，既有线施工最突出的特点就是时间要求苛刻。要在天窗期快速完成砂浆垫层维修并能使砂浆性能尽快达到通车要求，及早恢复线路运营。因此暂拟定12小时作为水泥乳化沥青砂浆从拌和完成到达到技术条件各项指标的时间标准，并且保证维修用水泥乳化沥青砂浆的拌和物性能满足施工、运输、浇筑等各个环节的工艺需要。
按照以上要求提出CRTSⅡ型无砟轨道维修用水泥乳化沥青砂浆预想目标如下：
⑴工作性能指标：水泥乳化沥青砂浆初凝时间≥60min，初凝前扩展度、流动度以及其他工作性能指标满足现行规范标准和施工工艺的要求；
⑵强度指标：水泥乳化沥青砂浆12小时强度达到规范规定的28天合格强度指标；
⑶耐久性指标：水泥乳化沥青砂浆耐久性满足现行规范的技术要求。

二、研究思路

水泥乳化沥青砂浆是由乳化沥青、水泥、细骨料、水和外加剂等材料经特定工艺搅拌制得的具有特定性能的砂浆，其组成成分是与其功能相适应的。
根据京津城际和京沪高铁现场施工用的CRTSⅡ型无砟轨道水泥乳化沥青砂浆性能指标统计，砂浆初凝时间约6～8小时，一天抗压强度2～3MPa，这与预想指标的要求相差甚远。所以如何加快水泥乳化沥青砂浆初凝和提高砂浆早期强度是该研究的关键。本研究将围绕着如何加快水泥乳化沥青的凝结时间，提高12小时砂浆强度，同时兼顾砂浆工作性能和耐久性能展开。

三、水泥乳化沥青砂浆的性能机理

乳化沥青、水泥、细骨料、水和外加剂等主要成分在水泥乳化沥青砂浆中起着不同的作用，其性能机理的形成过程如下：
水泥乳化沥青砂浆各组分按一定的加料顺序和搅拌时间拌和均匀后，水泥颗粒接触水后开始水化反应，不断消耗水分，形成水化硅酸钙(C-S-H凝胶)和氢氧化钙等水化产物。随着水分不断减少，固体产物不论文导读：体系的强度远远低于水泥体系即水泥水化产物的强度。而且由于水泥水化反应消耗大量水，加快乳化沥青破乳凝固，水泥也是影响砂浆凝结时间的主要因素。因此，提高水泥乳化沥青砂浆早期强度和加快凝结时间的主要途径是提高水泥胶凝体系的强度，加快水泥水化反应速度，促进乳化沥青破乳凝固，使水泥乳化沥青砂浆的凝结时间缩短。四
断增加，水泥乳化沥青砂浆开始变稠凝固。在这个反应过程的同时，随着乳化沥青中的水被消耗，沥青颗粒破乳，颗粒胶体开始相互聚集，包裹着水泥水化产物聚集在细骨料周围，形成沥青膜，这种膜相互靠近粘结，最后与水泥水化产物形成复杂的三相体网络结构。水泥水化过程和乳化沥青破乳凝固过程虽然同时发生，互相影响、互相制约，但两个过程之间没有生成新的产物，也就是没有发生化学反应，因此水泥和乳化沥青在砂浆凝固过程同充当胶凝材料，并且各成体系，共同组成了水泥乳化沥青的结构体系。水泥乳化沥青砂浆呈现的性能特点，也是这两种体系的共同作用下的结果。
根据大量研究表明，水泥乳化沥青砂浆中的水泥胶凝材料体系的强度指标远远高于乳化沥青胶凝体系，水泥胶凝体系为水泥乳化沥青砂浆提供主要强度、刚度和脆性，而且水泥水化过程促进乳化沥青的破乳凝固，水泥也是影响砂浆拌和物凝结时间的主要因素。
乳化沥青胶凝体系对水泥乳化沥青砂浆的作用是增加砂浆的韧性，改善砂浆的弹性。在其他条件不变的前提下，乳化沥青掺量的增加将引起砂浆的强度指标降低，弹性模量变小，弹韧性增加。又由于乳化沥青颗粒破乳凝固后，沥青的高分子链等成分填充到砂浆孔隙中，阻断了内部孔隙之间的贯通，防止外界的水分进入，乳化沥青对提高砂浆的抗冻性有一定的作用。
砂在乳化沥青破乳过程中受沥青形成的弹性膜包裹，这种弹性膜在传递内部压力时，能够使压力均匀地传往其他砂粒。砂作为水泥乳化沥青砂浆的骨料，在使用过程中承担绝大部分荷载。砂的用量是水泥乳化沥青强度形成的基础，提高砂用量能够提高乳化沥青砂浆的强度，但也增大水泥和沥青的使用量，使砂浆拌和物流动度降低。
水灰比是水泥胶凝体系强度的重要指标，在水泥用量不变的情况下，增大用水量会使砂浆强度降低，但能提高砂浆拌和物的流动性。
外加剂对水泥乳化沥青砂浆的影响主要根据外加剂的不同种类表现在如减水能力、早强能力上。在不影响砂浆拌和物流动性等工作指标源于：论文的格式www.7ctime.com
的前提下，使用高效减水剂，降低水胶比是提高砂浆强度的重要途径。
综合以上分析，水泥乳化沥青砂浆中水泥和沥青共同充当胶凝材料并且各成体系，但沥青体系的强度远远低于水泥体系即水泥水化产物的强度。而且由于水泥水化反应消耗大量水，加快乳化沥青破乳凝固，水泥也是影响砂浆凝结时间的主要因素。因此，提高水泥乳化沥青砂浆早期强度和加快凝结时间的主要途径是提高水泥胶凝体系的强度，加快水泥水化反应速度，促进乳化沥青破乳凝固，使水泥乳化沥青砂浆的凝结时间缩短。

四、选择研究突破方向

结合上面对水泥乳化沥青砂浆性能机理的研究，以及各种原材料对砂浆性能的影响，针对提出维修用砂浆的预想目标，提高水泥胶凝材料体系强度为突破口，选择研究方向如下：