环境温度对无砟轨道用CA砂浆灌板质量的影响

文/张志权 苏州市建设工程质量检测中心有限公司 江苏苏州 215000

CA砂浆是CRTSⅡ型轨道板式和混凝土支承层之间具有一定弹性的沥青水泥砂浆层,在板式轨道结构中主要起调平、缓冲的作用，CA砂浆灌注质量的好坏直接影响到轨道板与支撑层的整体性，减震性。掌握预防CA砂浆灌板时最佳环境温度区间尤为重要。

1、CA砂浆配合比设计及注意事项

CA砂浆是预制板式无砟轨道板与混凝土底座间的调整层,CA砂浆固化后能作为轨道板全面的垫层,具有足够的强度、必要的弹性、可施工性、可保养性和可维修性, CA砂浆的配制与灌注施工技术是板式无砟轨道关键技术之一。

1.1 配合比设计

(1) 设计依据规范

《高速铁路轨道施工质量验收标准》TB10754-2010、《客运专线铁路CRTSⅡ型板式无砟轨道水泥乳化沥青砂浆暂行技术条件》（科技基【2008】74号）等

(2) CA砂浆配合比。根据设计要求确定CA砂浆理论配合比 表1

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1.2 配合比设计中注意事项

(1) 环境温度：在25℃以下时，建议外加剂掺量小于设计最大值的30%（或不添加外加剂），消泡剂掺量小于设计最大值的60%，尽量调整水，以满足砂浆各项性能；温度在25℃以上时，建议外加剂掺量小于设计最大值的70%，消泡剂掺量小于设计最大值的60%，调整水，以满足砂浆各项性能（消泡剂的掺量不宜过大，避免揭板后表面全是小气泡）。

(2) 材料要求：砂浆温度主要因素为干料温度；流动度的影响因素主要是水、外加剂，外加剂掺量确定后，调水，便能达到设计要求；扩展度的影响因素主要是水、外加剂、拌合物温度、室外温度，外加剂掺多了（在高温情况下），30min扩展度很难达到要求；抗压强度，1d的一般都比较偏低（根据室外温度，一般1d都是室外养护的），但7d、28d的强度都普遍偏高，主要影响因素是干料（0.075mm的通过率）。

2、同一配合比在不同环境条件下各参数的变化

2.1 根据上表3基本配合比参数，在不同环境下CA砂浆性能发生的变化。

CRTS Ⅱ型CA砂浆的技术要求 表4

2.2 根据环境温度的变化，CA砂浆各项性能都有所影响，按照(表4)反映出的数据，具体分析如下

(1) 编号1温度较低，明显流动度、扩展度、分离度均偏大，其含气量偏低，会导致气泡较多的后果，各龄期力学性能均不能满足设计要求，故不能作为指导施工的试验依据；

(2) 编号2温度较编号1略高，流动度、含气量均有明显变化，扩展度等指标均偏向设计中值，力学性能均能满足设计要求，拌合物状态较理想，又因该区间环境温度接近常温，没有明显的高低温差异，该特点正好与对温度敏感的砂浆相适应，使砂浆的各项指标能发挥最佳效果，所以比较适合现场指导性施工；

(3) 编号3温度稍高，通过上表显示各项指标均满足设计要求，拌合物状态也良好，流动度、扩展度指标正常，力学性能指标增长较快。但由于环境温度高，拌合物各项指标变化较明显，因为砂浆拌合物对温度比较敏感，所以该温度区间的砂浆拌合物不太利于指导现场施工；

(4) 编号4温度较高，流动度、扩展度值呈设计值下线，分离度偏低，含气量较低温有所增长，力学性能由于高温度而同步上升。由于温度较高，导致支撑层与轨道板本身的温度亦较高，而长时间暴露在高温下其结构实体温度下降较慢，导致板腔内温度高于外界，所以对温度本身就比较敏感的砂浆各项指标随环境温度变化不宜控制，所以该区间环境温度不能很好的控制砂浆各项指标正常，故不利于指导现场施工。

从列表编号1-4各指标分析，环境温度越低其流动度、扩展度、分离度愈大，不能因自身重力使其呈自流平状态，表示拌合物黏稠，明显其力学性能偏低；反之环境温度愈高其流动度、扩展度、分离度愈小，同时拌合物流动度、扩展度、分离度随温度的升高指标逐渐下降，直至不满足设计指标，但力学性能指标在逐渐上升。当原材料温度均在15-20℃以内时，室外温度在35℃以下时，CA砂浆初始性能基本能够满足设计要求；室外温度在25℃以上时，原材料温度在35℃以上时，CA砂浆初始性能能够满足设计要求，但扩展度生产完10min后不能达到要求；室外温度在25℃以下时，原材料温度在30℃以下时，CA砂浆各项性能指标均能达到设计要求。通过列表中数据的变化，反映出CA砂浆拌合物受环境温度的影响比较明显，同时也在大量试验验证中得出适宜CA砂浆施工的最佳环境温度条件，有利于大面积指导现场施工。

故CA砂浆的最佳施工温度在20-25℃，原因如下：若环境温度高于25℃，CA砂浆的各项指标都不太稳定，特别是影响施工的扩展度，环境温度在25℃以上时，由于轨道板都是暴露在太阳底下，这时板腔内的温度绝对高于环境温度25℃以上，规范要求灌板前要对板腔内洒水润湿，即使洒水后，由于板腔内温度较高，水分很快会被混凝土吸收或蒸发掉，这时灌出来的板肯定有不密实或未灌注到位的现象。

3、工程实例

3.1 沪昆高铁湖南段CRTSⅡ型板式无砟轨道填充层

3.2 CA砂浆的搅拌与灌注

采用乳化沥青水泥砂采用灌注工艺，灌注到预制混凝土轨道板与混凝土底座间约30mm厚的间隙中，凝固成满足性能要求的砂浆垫层。

3.3 CA砂浆的搅拌

根据水泥乳化沥青基本配合比表3，施工环境条件按照表4中编号为2的条件拌制。

⑴ 投料顺序：是按乳化沥青—水(外加剂、消泡剂)—干粉—水泥的顺序进行的。

⑵ 搅拌机旋转速度：搅拌锅内温度高于室外温度，搅拌速度太快、时间过长会造成水分蒸发，这时砂浆的流动性和扩展度将会降低，严重的会影响强度，这是需要注意的。

⑶ 拌和时间：先确保的技术性能，为能保证CA砂浆的质量，搅拌机的搅拌次数、时间、注入时适当的流动性，可用参考时间、气温和砂浆温度的关系等。

3.4现场检测

⑴ 根据（表3）的参数，按照（表4）中编号为2的条件施工，通过现场随机取样，该CA砂浆拌合物性能见表5。 现场实测指标表5

⑵ 在砂浆灌注24h后，原则上采用自然养护，拆除封边材料，利用吊车进行揭板。揭板后对逐块CA砂浆垫层进行观测，并做出详细记录，经专家组评判，结果各项指标均满足设计及规范要求。

结语：

高质量的CA砂浆施工，为高速铁路的安全、平稳通行提供了重要保障。所以，在今后的轨道工程施工中，严格控制各工艺流程，尤其是在灌板工艺中要严格控制环境温度和原材料的温度，确保CA砂浆与环境温度相适应。同时避免不必要的返工，以免影响工期，对材料造成浪费。熟悉掌握各种工序施工要点，为我国高速铁路的发展把好质量关。