CN102505581B

CN102505581B - 一种水泥乳化沥青砂浆精细灌注工艺

Info

Publication number: CN102505581B
Application number: CN201110325039.7A
Authority: CN
Inventors: 王发洲; 张运华; 胡曙光; 丁庆军; 吴文选; 李进锐
Original assignee: Wuhan University of Technology WUT
Current assignee: Wuhan University of Technology WUT
Priority date: 2011-10-24
Filing date: 2011-10-24
Publication date: 2014-04-09
Anticipated expiration: 2031-10-24
Also published as: CN102505581A

Abstract

本发明涉及一种水泥乳化沥青砂浆灌注施工工艺。一种水泥乳化沥青砂浆精细灌注工艺，其特征在于它包括如下步骤：1)灌注前施工准备；2)准备水泥乳化沥青砂浆，水泥乳化沥青砂浆的流动度FL＝105～120s，扩展度D₅＝310～330mm、T₂₈₀＝6～8s；3)灌注：用防涡流格栅筒套住灌注管阀门龙头的出浆口，打开灌注管阀门龙头上的控制阀，通过调节控制阀从而控制水泥乳化沥青砂浆的流速，使t₁＝50～70s；t₂＝100～140s，H₁＝12～16cm；t₃＝150～210s，H₂＝8～12cm处；t₄＝200～280s，H₃＝5～7cm。在复杂条件下水泥乳化沥青砂浆的灌注效果也能处于良好的状态，同时还能使得水泥乳化沥青砂浆充填层表面核心区域无直径1cm以上气泡，直径1～3cm气泡面积比例＜0.05％。

Description

一种水泥乳化沥青砂浆精细灌注工艺

技术领域

本发明属于建筑材料技术领域，具体涉及一种水泥乳化沥青砂浆灌注施工工艺。

背景技术

高速铁路客运专线是我国交通建设发展的重要方向。板式无砟轨道系统具有精度高、稳定性好和维修成本低等优点，是我国高速铁路采用的主要轨道结构形式，其主要由预制轨道板、水泥乳化沥青砂浆充填层、混凝土底座等部分组成。水泥乳化沥青砂浆是一种由水泥、乳化沥青等多种材料组成并经水泥水化与乳化沥青破乳成膜共同作用胶结硬化而成的具有高流动性的灌注材料，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弹韧性，因而是板式无砟轨道结构的关键工程材料之一。为了达到板式无砟轨道结构精度设计要求，施工时采用了先精调轨道板后灌注水泥乳化沥青砂浆的施工工艺。施工过程通常为轨道板铺设、轨道板精调、板腔润湿、四周封边、水泥乳化沥青砂浆灌注和后期养护等工序，其中水泥乳化沥青砂浆灌注是关键工序之一，其灌注效果将直接影响到其耐久性和铁路服役寿命。

灌注施工时，通过砂浆液面高度差产生的压力将水泥乳化沥青砂浆从轨道板上中间灌注孔注入6450×2550×(20～40)mm的狭长扁平空间，随着水泥乳化沥青砂浆的不断注入，其逐步充填灌注腔，推动灌注腔内空气从轨道板观察孔、四周排气孔排出，水泥乳化沥青砂浆填充灌注腔。由于水泥乳化沥青砂浆稠度与灌注腔厚度的变化使灌注过程极难控制，很难将灌注腔内的空气排尽，同时灌注如形成涡流还会裹入空气，这些气体这将会在水泥乳化沥青砂浆与轨道板下表面处形成气泡，影响水泥乳化沥青砂浆层与轨道板的粘接力。因此在线上大规模施工前会在线下进行大量的灌注揭板试验来熟练掌握灌注工艺，这将耗费大量的人力物力。然而目前在各工程线上施工后的揭板抽查检验中还是有存在灌注效果不合格的现象。由此可知，采用普通灌注工艺时水泥乳化沥青砂浆的灌注效果处于不可控状态，不能保证每块轨道板下水泥乳化沥青砂浆充填层表面核心区域(图1)无直径1cm以上气泡，直径1～3cm气泡面积比例＜0.1％。

发明内容

本发明的目的在于提供种水泥乳化沥青砂浆精细灌注工艺，该工艺灌注效果良好。

为了实现上述目的，本发明的技术方案是：一种水泥乳化沥青砂浆精细灌注工艺，其特征在于它包括如下步骤：

1)灌注前施工准备；

2)准备水泥乳化沥青砂浆，水泥乳化沥青砂浆的流动度FL＝105～120s，扩展度D₅＝310～330mm、T₂₈₀＝6～8s；

3)灌注：

用防涡流格栅筒7套住灌注管阀门龙头8的出浆口，打开灌注管阀门龙头8上的控制阀9，水泥乳化沥青砂浆通过防涡流格栅筒7上的格栅13流入轨道板1上的灌注孔4，然后进入轨道板1与底座板2之间的板腔3内；

通过调节控制阀9从而控制水泥乳化沥青砂浆的流速，使从开始灌注至水泥乳化沥青砂浆6的断面下部到达观察孔5内侧的时间t₁＝50～70s；使从开始灌注至水泥乳化沥青砂浆的断面上部到达观察孔5外侧的时间t₂＝100～140s，从开始灌注至此灌注孔4内砂浆液面高度H₁＝12～16cm(使从开始灌注至水泥乳化沥青砂浆6的断面下部到达观察孔5内侧，以及使从开始灌注至水泥乳化沥青砂浆的断面上部到达观察孔5外侧时)；

从开始灌注至水泥乳化沥青砂浆的从轨道板两端排浆孔12出浆的时间t₃＝150～210s，从水泥乳化沥青砂浆的断面上部到达观察孔5外侧至从轨道板两端排浆孔12出浆时的液面高度H₂＝8～12cm；

从开始灌注至水泥乳化沥青砂浆的从轨道板四角排浆孔14出浆时间t₄＝200～280s，从轨道板两端排浆孔12出浆至从轨道板四角排浆孔14出浆时的液面高度H₃＝5～7cm；待轨道板四角排浆孔连续排出均质砂浆时，灌注过程结束。

所述防涡流格栅套筒7由不易翘曲变形的材料制成，上口直径为17～20cm，下口直径为10～15cm，格栅的间距为2～4cm。

所述灌注前施工准备：板式无砟轨道混凝土底座浇注养护后进行轨道板铺设粗调、轨道板精调与压紧、板腔润湿、四周封边工序(均为现有技术)。

所述水泥乳化沥青砂浆的制备(采用现有技术)，

水泥乳化沥青砂浆配合比如表1所示，

表1水泥乳化沥青砂浆配合比，kg/m³

乳化沥青	干料	减水剂	消泡剂	水
					250	1500	3.5～4.0	0.4	150～160

水泥乳化沥青的拌制过程为：水泥乳化沥青砂浆车搅拌机低速(25rpm)搅拌下同时投加水、乳化沥青、减水剂和消泡剂(液体料)，投料完毕搅拌机中速(60rpm)搅拌15s，后搅拌机进入高速搅拌(110rpm，范围：90～110rpm)，在搅拌机加速过程中投加干料，干料投加完毕搅拌机在高速搅拌下搅拌120～180s(推荐180s)，然后搅拌机中速(60rpm)搅拌0～30s(推荐10s)，后搅拌机低速(25rpm，范围：(20～30rpm)搅拌180～300s(推荐180s)，搅拌完毕出料，出料时间40s。

干料为北京新中岩水泥乳化沥青砂浆用干料。所述的干料为P II 52.5型硅酸盐水泥、膨胀剂、级配砂和铝粉，各组份所占重量份为：1∶0.1∶2∶(0.00002～0.00004)。

本发明的有益效果是：对灌注过程中的各个步骤进行的砂浆液面高度与时间节点进行精确控制，使得在复杂条件下水泥乳化沥青砂浆的灌注效果也能处于良好的状态，同时还能使得水泥乳化沥青砂浆充填层表面核心区域无直径1cm以上气泡，直径1～3cm气泡面积比例＜0.05％，水泥乳化沥青砂浆层与轨道板粘接良好。

附图说明

图1是水泥乳化沥青砂浆充填硬化后揭板评估区域划分图；

图2是现有高速铁路轨道板的示意图；

图3是本发明涡流格栅筒的结构示意图；

图4是图3的仰视图；

图5是本发明灌注砂浆过程一的示意图；

图6是本发明灌注砂浆过程二的示意图；

图7是本发明灌注砂浆过程三的示意图；

图8是本发明灌注砂浆过程四的示意图；

图中：1-轨道板，2-底座板，3-板腔，4-灌注孔(灌注口)，5-观察孔(观察口)，6-水泥乳化沥青砂浆，7-防涡流格栅筒，8-灌注管阀门龙头，9-控制阀，10-硬化砂浆层，11-核心区域，12-轨道板两端排浆孔，13-格栅(网格)，14-轨道板四角排浆孔。

具体实施方式

为了更好地理解本发明，下面结合实施例进一步阐明本发明的内容，但本发明的内容不仅仅局限于下面的实施例。

实施例1

一种水泥乳化沥青砂浆精细灌注工艺，它包括如下步骤：

1)灌注前施工准备：

板式无砟轨道混凝土底座浇注养护后进行轨道板铺设粗调、轨道板精调与压紧、板腔润湿、四周封边工序(均为现有技术)；

即根据轨道板尺寸在底座上布线，采用龙门吊吊装轨道板放于所布线内，轨道板下用垫木垫起，完成粗铺(铺设粗调)；将垫木换成精调爪，通过调整精调爪使轨道板高程与中线满足CPIII测量要求(精调)；精调结束后采用压紧装置对轨道板两端及两侧进行压紧；根据施工温度与湿度进行预湿处理，使灌注腔内充分预湿而无积水，之后采用角钢或封边砂浆对轨道板四周封边，并预留排浆孔，根据施工环境再次对灌注进行补水润湿处理。

2)水泥乳化沥青砂浆的制备(采用现有技术)，

水泥乳化沥青砂浆配合比如表2所示，

表2水泥乳化沥青砂浆配合比，kg/m³

乳化沥青	干料	减水剂	消泡剂	水
					250	1500	3.7	0.4	155

乳化沥青为重庆美仑道路沥青工程有限公司II型阴离子乳化沥青；干料为北京新中岩建材科技有限公司CRTS II型干料；减水剂为北京新中岩建材科技有限公司TGC-YS型高性能聚羧酸类减水剂；消泡剂为河南道纯化工技术有限公司DXP-010型有机硅类消泡剂。

水泥乳化沥青的拌制过程为：水泥乳化沥青砂浆车搅拌机低速(25rpm)搅拌下同时投加水、乳化沥青、减水剂和消泡剂(液体料)，投料完毕搅拌机中速(60rpm)搅拌15s，后搅拌机进入高速搅拌(110rpm)，在搅拌机加速过程中投加干料，干料投加完毕搅拌机在高速搅拌下搅拌180s，然后搅拌机中速(60rpm)搅拌10s，后搅拌机低速(25rpm，)搅拌180s，搅拌完毕出料，出料时间40s。

水泥乳化沥青砂浆拌制后检测其流动度、扩张度、含气量和容重等指标，其工作性指标为流动度FL＝110s，扩展度D₅＝320mm、T₂₈₀＝7s。含气量2％，容重1980kg/m³合格后方能进行灌注。

3)灌注：

用防涡流格栅筒7套住灌注管阀门龙头8的出浆口(如图3、图4、图5所示)，打开灌注管阀门龙头8上的控制阀9，水泥乳化沥青砂浆通过防涡流格栅筒7上的格栅13流入轨道板1上的灌注孔4(由于格栅干扰作用避免了形成涡流)，然后进入轨道板1与底座板2之间的板腔3内；

通过调节控制阀9从而控制水泥乳化沥青砂浆的流速(通过控制阀门开度控制砂浆流速)，调整液面高度使从开始灌注至水泥乳化沥青砂浆6的断面下部到达观察孔5内侧的时间t₁＝62s(如图5所示)；水泥乳化沥青砂浆继续向前推进，适当调整液面高度，使从开始灌注至水泥乳化沥青砂浆的断面上部到达观察孔5外侧的时间t₂＝123s(如图6所示)，从开始灌注至此灌注孔4内砂浆液面高度H₁＝14cm(液面高度为轨道板高度20cm减去液面与轨道板上表面距离)；

从开始灌注至水泥乳化沥青砂浆的从轨道板两端排浆孔12出浆的时间t₃＝174s(如图7所示)，此时减小阀门开口使此过程液面高度H₂＝10cm处；

控制液面高度使从开始灌注至水泥乳化沥青砂浆的从轨道板四角排浆孔14出浆时间t₄＝235s(如图8所示)，此时继续减小阀门开口使此过程液面高度H₃＝6cm。

所述防涡流格栅套筒7由不易翘曲变形的材料制成，上口直径为17～20cm，下口直径为10～15cm，格栅的间距为2～4cm(如图4所示)；待轨道板四角排浆孔连续排出均质砂浆时，灌注过程结束。

实施例2

一种水泥乳化沥青砂浆精细灌注工艺，它包括如下步骤：

1)灌注前施工准备；与实施例1相同。

2)准备水泥乳化沥青砂浆，与实施例1相同。

3)灌注：时间节点、压头高度控制见表3，灌注过程与实施例1相同。

实施例3

一种水泥乳化沥青砂浆精细灌注工艺，它包括如下步骤：

1)灌注前施工准备；与实施例1相同。

2)准备水泥乳化沥青砂浆，与实施例1相同。

实施例2中灌注过快不利于灌注腔内空气的排除，实施例3中灌注过慢不利于砂浆的全断面推进，但在发明内容中给出的时间节点与压头高度控制范围内，揭板评价效果均能满足设计要求。

表3

*合格板占所揭板总数的百分比，一般线下揭板试验灌注6块轨道板，其中4块合格，规范要求全部合格。

上述三个实施例中(1-3)灌注腔高度h＝3cm。

实施例4

一种水泥乳化沥青砂浆精细灌注工艺，它包括如下步骤：

1)灌注前施工准备；板式无砟轨道混凝土底座浇注养护后进行轨道板铺设粗调、轨道板精调与压紧、板腔润湿、四周封边工序(均为现有技术)。

2)准备水泥乳化沥青砂浆，

水泥乳化沥青砂浆配合比如表4所示，

表4水泥乳化沥青砂浆配合比，kg/m³

乳化沥青	干料	减水剂	消泡剂	水
					250	1500	3.5	0.4	150

水泥乳化沥青的拌制过程为：水泥乳化沥青砂浆车搅拌机低速(25rpm)搅拌下同时投加水、乳化沥青、减水剂和消泡剂(液体料)，投料完毕搅拌机中速(60rpm)搅拌15s，后搅拌机进入高速搅拌(90rpm)，在搅拌机加速过程中投加干料，干料投加完毕搅拌机在高速搅拌下搅拌120s，然后搅拌机中速(60rpm)搅拌1s，后搅拌机低速(20rpm)搅拌180s，搅拌完毕出料，出料时间40s。

其工作性指标为流动度FL＝120s，扩展度D₅＝310mm、T₂₈₀＝8s。砂浆偏稠流动变慢，相同灌注时间时压头应相应提高。

3)灌注：时间节点、压头高度控制见表5，灌注过程与实施例1相同。灌注腔高度为3cm。

实施例5

一种水泥乳化沥青砂浆精细灌注工艺，它包括如下步骤：

1)灌注前施工准备；与实施例4相同

2)准备水泥乳化沥青砂浆，与实施例4相同。

3)灌注：时间节点、压头高度控制见表5，灌注过程与实施例1相同。

表5

实施例6

一种水泥乳化沥青砂浆精细灌注工艺，它包括如下步骤：

2)准备水泥乳化沥青砂浆，水泥乳化沥青砂浆配合比如表6所示，

表6水泥乳化沥青砂浆配合比，kg/m³

乳化沥青	干料	减水剂	消泡剂	水
					250	1500	4.0	0.4	160

水泥乳化沥青的拌制过程为：水泥乳化沥青砂浆车搅拌机低速(25rpm)搅拌下同时投加水、乳化沥青、减水剂和消泡剂(液体料)，投料完毕搅拌机中速(60rpm)搅拌15s，后搅拌机进入高速搅拌(110rpm)，在搅拌机加速过程中投加干料，干料投加完毕搅拌机在高速搅拌下搅拌180s，然后搅拌机中速(60rpm)搅拌30s，后搅拌机低速(30rpm)搅拌300s，搅拌完毕出料，出料时间40s。

其工作性指标为流动度FL＝105s，扩展度D₅＝330mm、T₂₈₀＝6s。砂浆偏稀，流动速度变大，为形成全断面推进，应提高压头，加快灌注速度。

3)灌注：时间节点、压头高度控制见表7，灌注过程与实施例1相同。

表7

实施例7

实施例7中灌注腔高度h＝4cm，水泥乳化沥青砂浆配比如实施例4，其工作性指标为流动度FL＝120s，扩展度D₅＝310mm、T₂₈₀＝8s。灌注腔偏高，为形成全断面推进，应提高压头，加快灌注速度。

表8

实施例8

实施例8中灌注腔高度h＝2cm，水泥乳化沥青砂浆的配比如实施例6，其工作性指标为流动度FL＝105s，扩展度D₅＝330mm、T₂₈₀＝6s。灌注腔偏低，利于形成全断面推进，但须降低灌注速度，防止砂浆回涌裹入空气。

表9

由以上实施例可知，采用本发明灌注的水泥乳化沥青砂浆揭板后均能满足设计要求，合格率达到100％。

本发明时间节点与液面高度的上下限取值以及区间值都能实现本发明，在此就不一一列举实施例。

Claims

1.一种水泥乳化沥青砂浆精细灌注工艺，其特征在于它包括如下步骤：

1）灌注前施工准备；

2）准备水泥乳化沥青砂浆，水泥乳化沥青砂浆的流动度FL=105～120s，扩展度D₅=310～330mm、T₂₈₀=6～8s；

3）灌注：

用防涡流格栅筒套住灌注管阀门龙头的出浆口，打开灌注管阀门龙头上的控制阀，水泥乳化沥青砂浆通过防涡流格栅筒上的格栅流入轨道板上的灌注孔，然后进入轨道板与底座板之间的板腔内；

所述防涡流格栅套筒的上口直径为17～20cm，下口直径为10～15cm，防涡流格栅筒上的格栅的间距为2～4cm；

通过调节控制阀从而控制水泥乳化沥青砂浆的流速，使从开始灌注至水泥乳化沥青砂浆的断面下部到达观察孔内侧的时间t₁=50～70s；使从开始灌注至水泥乳化沥青砂浆的断面上部到达观察孔外侧的时间t₂=100～140s，从开始灌注至水泥乳化沥青砂浆的断面上部到达观察孔外侧时灌注孔内砂浆液面高度H₁=12～16cm；

从开始灌注至水泥乳化沥青砂浆由轨道板两端排浆孔出浆的时间t₃=150～210s，从水泥乳化沥青砂浆的断面上部到达观察孔外侧至从轨道板两端排浆孔出浆时的液面高度H₂=8～12cm；

从开始灌注至水泥乳化沥青砂浆由轨道板四角排浆孔出浆时间t₄=200～280s，从轨道板两端排浆孔出浆至从轨道板四角排浆孔出浆时的液面高度H₃=5～7cm；待轨道板四角排浆孔连续排出均质砂浆时，灌注过程结束。