CA砂浆配制的工艺试验研究

赵 勇

(中铁八局 CA砂浆试验室，成都 610081)

水泥乳化沥青砂浆(CA砂浆)是由水泥水化硬化与沥青破乳胶结共同作用而形成的一种新型有机无机复合材料，其作为铁路轨道板和混凝土底座或支撑层之间的垫层，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韧性。CA砂浆的性能直接影响到轨道结构耐久性和养护维修成本，是客运专线无砟轨道建造的关键工程材料之一。本文系统地开展了CA砂浆的制备工艺试验研究，对CA砂浆的生产与施工质量控制有一定积极意义。

1 CA砂浆试验

1.1 主要试验原料与仪器设备

干粉料(工业级)，乳化沥青。恒温恒湿试验箱(SH02GD)，微机控制电子万能试验机(WDW-50A型)，棒式温度计(XMTD-300L型)，搅拌机(5 L)，砂浆搅拌车(Ⅰ/Ⅱ-S/-L-800型)。

1.2 CA砂浆的配制

1)试验室试验:按照确定的原材料比例称取水、乳化沥青、干粉料，将水和乳化沥青加入5 L搅拌机搅拌锅内，慢速搅拌15 s，将搅拌速度调至高速，然后加入干粉料，加料完毕后高速搅拌3 min，将搅拌速度调至低速继续搅拌1 min。

2)现场试验:按试验室确定的比例设定原材料数量及搅拌参数，启动搅拌程序，设备自动按比例加入水、乳化沥青，以及酌情决定是否掺加消泡剂，然后开始低速搅拌，在中速搅拌的情况下加入干粉料，干粉加完后开始高速搅拌，搅拌完成后转入低速搅拌1 min。

1.3 性能测试

按照《客运专线铁路CRTSⅠ型板式无砟轨道—水泥乳化沥青砂浆暂行技术条件》中的测试方法，进行相关性能测试。

2 试验结果与分析

2.1 CA砂浆初始流动度、可工作时间、强度与用水量的关系

通过调整用水量改变砂浆的初始流动度，测定不同初始流动度对可工作时间的影响，用水量与初始流动度及可工作时间的关系，试验结果如表1和图1所示。

表1 初始流动度和可工作时间与用水量的关系

图1 用水量与初始流动度及可工作时间的关系

表1和图1的试验结果表明，初始流动度及可工作时间均随着用水量的增加而得到改善。调整CA拌合物用水量至满足初始流动度和可工作时间要求即可，过量用水将影响砂浆的各龄期强度发展及耐久性等。

表2为不同用水量时，CA砂浆的初始流动度、膨胀率以及28 d抗压强度。结果同样显示用水量对CA砂浆初始流动度的影响较大，但用水量变化在10%以内时，对砂浆膨胀率以及28 d抗压强度的影响较小。

表2 用水量与初始流动度及CA砂浆硬化性能的关系

2.2 砂浆温度与CA砂浆膨胀率的关系

试验考察了不同砂浆拌合物温度时，成型后的CA砂浆膨胀率的变化趋势。由表3结果可知，在20℃ ～35℃工程常见温度范围内，砂浆的初始流动度波动较小，而成型后CA砂浆的膨胀率随着砂浆温度升高而逐渐增大。

表3 CA砂浆拌合物温度与砂浆膨胀率的关系

2.3 CA砂浆膨胀率与28 d抗压强度的关系

为考查膨胀率与砂浆性能之间的关系，室内试验过程中增加了两组外加铝粉的试验，铝粉用量对 CA砂浆膨胀率以及28 d抗压强度的影响结果如表4所示。由试验结果可知，CA砂浆的膨胀率主要依赖铝粉的掺量，28 d抗压强度与砂浆膨胀率的变化呈负相关关系。铝粉的膨胀性能与干粉料受潮程度密切相关，干粉料受潮将导致CA成型膨胀率较小，从而影响CA砂浆灌注的饱满度。

2.4 搅拌速度、高搅时间与含气量的关系

CA砂浆含气量是拌合物生产过程中的一个重要的控制指标，试验分别测定不同搅拌速度以及搅拌时间下CA砂浆含气量的变化情况。提高搅拌速度会使砂浆表面浮泡增加，但随着时间的推移，含气量会随之下降，表5、表6中所列含气量是趋于稳定时的实测值。

表4 CA砂浆膨胀率与28 d抗压强度的关系

表5 搅拌速度与CA砂浆含气量的关系

表6 高速搅拌时间与含气量的关系

由表5和表6可知，砂浆车高搅速度为(103±10)rad/min，以及搅拌时间在120～300 s时，CA砂浆搅拌工艺对含气量的影响较小。工艺试验中，正常搅拌工艺状况下砂浆的含气量与控制目标值差距超过1%时，应首先调整砂浆配方，如调整消泡剂和引气剂的用量，或可调整搅拌装置，降低搅拌叶轮高度和减小叶轮与搅拌罐底部的间隙会明显降低砂浆的含气量，反之亦然。

3 结论

CA砂浆可工作时间随用水量增加而延长;用水量变化在10%以内时，对CA砂浆膨胀率及28 d强度的影响较小;CA砂浆的膨胀率及28 d抗压强度在20℃ ～35℃的砂浆温度区间内变化不大。CA砂浆的膨胀率主要依赖铝粉的掺量，而28 d强度与砂浆膨胀率的变化呈负相关关系。搅拌速度及搅拌时间等搅拌条件控制在一定范围内时，CA砂浆含气量无明显变化。

[1]左景奇，姜其斌，傅代正.板式轨道弹性垫层 CA砂浆的研究[J].铁道建筑，2005(9):96-98.

[2]左景奇，姜其斌，蔡彬芬.板式轨道 CA砂浆专用沥青乳液的试验研究.铁道建筑技术，2005(2):68-71.