CRTSⅡ型水泥乳化沥青砂浆常见问题解析及预防措施

2014-04-11胡金刚上海铁路局宁杭铁路有限责任公司

上海铁道增刊 2014年1期

关键词：气孔底座气泡

胡金刚上海铁路局宁杭铁路有限责任公司

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CRTSⅡ型水泥乳化沥青砂浆层作为高速铁路板式无砟轨道的关键工程材料之一，其施工质量影响着无砟轨道后期的维修养护工作量及使用寿命。从原材料、新拌砂浆、砂浆灌注、硬化砂浆等方面阐述了砂浆施工过程中常见的问题及其成因，并提出相应的预防措施。

无砟轨道；乳化沥青砂浆；常见问题；预防措施

1 引言

CRTSⅡ型板式无砟轨道水泥乳化沥青砂浆层作为轨道板和混凝土底座或支承层之间的垫层材料，主要起到填充、支撑、承力和传力的作用，并可为轨道提供一定的刚度和弹韧性，是高速铁路建造的关键工程材料之一，其施工质量的好坏决定了无砟轨道后期的维修养护工作量及使用寿命。水泥乳化沥青砂浆因其材料组成、影响因素诸多、施工工艺复杂等特点，对充填层施工控制及质量管理提出了新的要求，为此本文对CRTSⅡ型水泥乳化沥青砂浆常见的问题及其成因和预防措施进行了详细介绍。

2 常见问题解析及预防措施

2.1 原材料

原材料容易发生温度超限的问题。温度过高，乳化沥青的稳定性变差，在与干粉料拌合后，因水泥水化速度加快，导致乳化沥青快速失水甚至破乳，砂浆在搅拌锅中变干快速失去流动性，影响正常施工。温度过低，水泥水化的速度降低，拌合后由于其组成材料的颗粒的大小、密度相差较大，重而大的物质下沉，轻而小的物质上浮，后期浆体的稠度、粘度不增加，砂浆产生分层的趋势增大，影响砂浆的均质性及使用效果。预防措施：严格控制原材料的进场温度，乳化沥青储料罐采用水循环系统控制温度，并按规定进行搅拌；干粉料仓库采用空调控温。

2.2 新拌砂浆

2.2.1 砂浆温度超限

造成砂浆温度超限的原因主要是原材料或拌合水的温度控制不当造成的。砂浆温度超限产生的问题与原材料温度超限性质相同，预防措施也是做好原材料温度控制。

2.2.2 砂浆工作性损失较快

砂浆工作性能损失较快指砂浆出机后快速变稠，流动度增大，扩展度减小，流平性变差。当砂浆工作性能损失较快时，砂浆在灌注口中流速减慢，无法保证充填层砂浆的充盈度，其主要与环境温度、砂浆温度、计量准确度、原材料品质有密切关系。

预防措施：控制原材料温度及砂浆温度不超限；准确校定搅拌设备的计量系统；确保进场原材料合格。

2.2.3 连续生产时砂浆工作性能指标波动过大

连续生产时砂浆的工作性能指标波动过大对施工控制及灌注后砂浆的质量将产生不利影响，其主要原因是计量不准确、原材料品质发生改变等。

预防措施：对砂浆搅拌设备计量系统进行定期校准、检定，保证计量系统的准确性、稳定性。严格控制原材料的品质，保证每一批原材料的品质基本一致。

2.2.4 砂浆含气量超标

含气量过大时，砂浆的流动性、流平性变差，砂浆的强度、弹模相应降低，砂浆灌注后上浮的气泡会在砂浆表面聚集形成蜂窝状的表层，对轨道板与砂浆的粘接产生较大影响。砂浆含气量超标产生的主要影响因素有：搅拌设备、搅拌工艺、消泡剂消泡能力等。搅拌工艺主要是快速度搅拌速度及时间对砂浆含气量产生影响，搅拌速度越高、搅拌时间越长，砂浆的含气量越大。

预防措施：选定搅拌设备后，开展工艺试验时应要求厂家进行现场技术支持。在制定搅拌工艺时，在保证砂浆含气量、灌注后的各项性能指标满足要求的同时，应尽量降低搅拌速度和缩短搅拌时间。另外在施工配合比可调整范围内通过增加消泡剂用量来解决。

2.3 砂浆灌注

2.3.1 封边失效、砂浆溢出

采用模板封边时，由于底座板混凝土不平整或模板变形导致模板与底座之间有离缝，不能密贴，出现漏浆现象；精调爪处密封不严实，封堵失效，也会出现漏浆；漏浆会导致砂浆灌注不饱满。

预防措施：检查更换变形的模板；检查并打磨处理不平整底座板；要确保模板与轨道板以及底座之间密贴。在精调爪安装时，采用橡塑或硬度较大的海绵剪成“凹”形围挡块，放置在精调爪周围。2.3.2灌满后排气孔无砂浆溢出

发生这种现象有两种原因：一是排气孔的设置不合理；二是排气孔被堵住，砂浆无法正常溢出。

预防措施：排气孔上边缘和轨道板底平齐设置，排气孔直径大小一般不宜小于2cm。在水泥沥青砂浆灌注前，检查每个排气孔是否通畅。

2.3.3 灌注时排气孔有水流出

砂浆灌注时，排气孔有水流出，这与混凝土底座润湿过量，底座混凝土的局部地方存在明水或积水有关。板腔内由于过预湿的明水或积水影响硬化后垫层与底座板或底座的粘结强度。

预防措施：在进行预湿作业时，应避免水的滞留或在坑凹处形成积水。预湿的程度以在灌浆时底座板/支承层和轨道板底面潮湿为宜，预湿标准为表面潮湿但不反光。

2.4 硬化砂浆

2.4.1 砂浆表面沥青析出聚积

砂浆表面有成片的黑色粘性沥青析出，如图1所示，沥青析出减弱了砂浆与轨道板的粘结力，并导致砂浆中起弹韧性作用的沥青量减少，降低了垫层砂浆的弹韧性。产生原因主要为灌注砂浆时，板腔内仍存有较多明水，由于乳化沥青与水的亲和力更强，砂浆中的部分乳化沥青析出至存留的水中，随着水分的散失和乳化沥青的破乳，砂浆表面析出黑色沥青。

预防措施：适度预湿，下雨时不得进行砂浆灌注施工，并及时对已封边轨道板进行覆盖。

图1 砂浆表面沥青析出

2.4.2 砂浆表面大气泡

板端观察口位置处砂浆表面常出现呈扇形分布且直径较大的气泡。这些气泡形成的主要原因是"前锋"砂浆与板端横向封边接触后流速骤减，并逐渐拥起且有回流趋势，"前锋"砂浆微高于后续而来的砂浆，该高度差导致后续还未与轨道板接触上的砂浆与轨道板间的气体不易排尽，随着灌浆的不断进行，前端砂浆将排气孔堵死，后续砂浆与板间的气泡就定型于观察口附近形成表面大气泡。

预防措施：通过控制灌注速度（不宜太快或太慢）、灌板时间（以灌板时间4 min～6min为宜）与灌注节奏（先慢再快后慢）以减少该类型气泡的产生。先将管道内气体排尽，缓缓打开灌注头处阀门，当砂浆没过灌注口处轨道板底逐渐开大阀门提高灌注速度，当观察孔中的砂浆没过轨道板板底后，将灌注速度逐渐降低。

2.4.3 砂浆表面发泡层

砂浆表面发泡层是指硬化砂浆表面有一层密密麻麻、气泡挨着气泡的发泡薄弱层，该发泡层影响垫层砂浆与板间的粘结作用。产生发泡层的原因是砂浆体系中气泡不稳定，即砂浆体系或因粘稠度不够或因乳化配方的缺陷不能够给其中的气泡提供稳定存在的环境，气泡上浮至砂浆与轨道板的接触面，砂浆硬化后形成表面气泡层。

预防措施：通过调整乳化配方以及砂浆的粘稠度可以避免发泡层的产生。

2.4.4 砂浆断面夹层

砂浆断面夹层是指砂浆断面大约中间的位置规则分布着气泡夹层，夹层下方的砂浆比较密实，而夹层上方的砂浆比较疏松，夹层问题严重时可沿夹层齐整的将砂浆分成两半。出现该问题的主要原因是所选乳化沥青的不良起泡性能或灌注过程中的二次灌注。

预防措施：选用合适的乳化沥青以及正确的砂浆灌注方法可避免此类问题发生。

2.4.5 砂浆断面半贯穿孔、贯穿气孔及砂浆底面多孔

当具有高流动性的水泥乳化沥青砂浆灌注到底座板表面时，砂浆中的一部分水会渗透、吸附或扩散到底座板混凝土的空隙中，并置换出之前存在于空隙中的空气，这些空气上窜至充填层砂浆中，并在砂浆内部产生较大的半贯穿孔或贯穿孔；另外，轨道板受污染或者灌注前底座板润湿不足，也易形成贯穿孔，如图2所示。

图2 砂浆半贯穿孔及贯穿孔

预防措施：底座板施工时要振捣密实，减少表面孔洞，灌浆前底座板润湿到位，但不得出现积水，拌制砂浆时，砂浆粘度要控制适宜。

2.4.6 砂浆底面与底座板粘结较差

揭板时砂浆整体或全部被粘结到轨道板底面上；在凿除剩余砂浆时，发现砂浆较易凿除，且一次可凿除的砂浆面积较大。出现该问题的主要原因是底座板预湿不充分或者底座板表面浮浆较多。预防措施：轨道板粗铺前，清理干净底座板表面污染物及浮浆；灌注前充分预湿底座板。

2.4.7 砂浆局部灌注不饱满

砂浆充盈不饱满是超高地带灌板最易产生的质量缺陷之一，具体表现在边角灌注不饱满、内部空鼓等。砂浆的工作性能不良是导致砂浆灌注不饱满的主要原因之一，当砂浆扩展度过小时，砂浆很难在板下缝隙中流开，造成灌板不饱满或者边角处不充盈。灌浆孔浆面高度不够、灌注速度过快，排气不畅、排气孔设置不正确、封边不密实等都可能会导致水泥沥青砂浆充填不饱满。

预防措施：严格按照工艺拌制砂浆并做好灌注前的检测工作，使砂浆性能满足要求，并加强灌注前各项准备工作的检查。

2.4.8 砂浆与轨道板离缝

砂浆与轨道板或底座板间的离缝具体表现为砂浆与轨道板或底座板间存在离缝，严重情况下甚至会整体贯通。一旦轨道板与砂浆层出现离缝，在列车荷载的作用下会造成砂浆经受拍打或冲切，改变砂浆受力，加速砂浆的破损。产生的原因一是灌板时局部漏浆，处理不彻底，仍有慢性漏浆，由此产生较大的缝隙；二是排浆孔设置或封堵砂浆的方法不正确，导致了局部的不饱满。

预防措施：优化完善封边工艺减少漏浆，漏浆时封堵处理要彻底；排浆孔设置和砂浆封堵方法要符合施工工艺要求。