板式轨道用高弹模水泥沥青砂浆与混凝土黏结性能的试验研究.pdf
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1、第 l 0卷第 6期 2 0 1 3年 1 2月 铁道科学与工程学报 J OURNAL oF RAI L 、 , AY SCl E NCE AND ENGl NEE Rl NG VO 1 1 0 NO 6 Dec 2 01 3 板式轨道 用高弹模水泥沥青砂浆 与混凝土黏 结性 能的试 验研究 元强 , 郭建光 , 邓德华 , 谢友均 , 王世雄 , 曾志平 ( 1 中南大学 土木工程学院 , 湖南 长沙 4 1 0 0 7 5 ; 2 高速铁路建造技术国家工程实验室, 湖南 长沙 4 1 0 0 7 5 ; 3 沪 昆铁 路客 运 专线 江西公 司 , 江 西 南 昌 3 3 0 0 0 0
2、) 摘要: 采用一种直接拉伸法试验研究了水泥乳化沥青砂浆与支承层混凝土( C 1 5 ) 、 底座板混凝土( C 3 0 ) 和轨道板蒸养混 凝土( C 5 5 ) 的黏结强度及其影响因素。试验结果表明: 砂浆配合比( 用水量) 对砂浆与轨道板蒸养混凝土、 底座板混凝土及 支承层混凝土的黏结强度影响很小; 混凝土表面拉毛显著提高了黏结强度; 板腔的润湿状态对砂浆充填层与混凝土的黏结 力影响很大; 黏结强度随龄期增加而增加, 在7 d龄期时已基本达到最大值。 关键词: 水泥沥青砂浆; C R I I 型板式轨道结构; 黏结强度; 混凝土 中图分类号 : U 2 1 4 9 文献标志码 : A 文
3、章编号 : 1 6 7 2 7 0 2 9 ( 2 0 1 3 ) 0 6 0 0 4 0 0 5 E x p e r i me n t a l s t u d y o n t h e b o n d i n g s t r e n g t h b e t we e n h i g h mo d u l u s c e me n t e mu l s i f i e d a s p h a l t f o r s l a b t r a c k a n d c o n c r e t e Y U A N Q i a n g , G u n J i a n g u a n g , D E N G
4、 D e h u a 一 ,X I E Y o u j u n , WA N G S h i x i o n g , Z E N G Z h i p i n g 。 , ( 1 ,S c h o o l o f C i v i l E n g i n e e r i n g ,C e n t r a l S o u t h U n v i e r s i t y , C h a n g s h a 4 1 0 0 7 5 ,C h i n a ; 2Na t i o n a l En g i n e e r i n g L a b o r a t o r y f o r Co n s t r
5、u c t i o n o f Hi g h S p e e d Ra i l wa y ,Ch a n g s h a 41 0 0 7 5,C h i n a; 3 Hu Ku n R a i l w a y P DL J i a n g x i C o L t d , N a n e h a n g 3 3 0 0 0 0 ,C h in a ) Ab s t r ac t : T he b o n di ng s t r e n g t h b e t we e n CA mo r t a r a n d d i f f e r e n t s t r e n g t h g r a
6、de s o f c o n c r e t e i n d i f f e r e n t p o s i t i o n s ( C 1 5 i n s u p p o r t i n g l a y e r ,C 3 0 i n b a s e p l a t e ,a n d C 5 5 s t e a m e d i n t r a c k s l a b )a n d t h e i r a f f e c t i n g f a c t o r s w e r e s t u d i e d b y u s i n g d i r e c t t e n s i l e t e
7、s t s T h e r e s u l t s s h o w t h a t m i x p r o p o r t i o n o f C A m o r t a r ( w a t e r c o n t e n t )h a s mi n o r e f f e c t o n t h e b o n d i n g s t r e n g t h i n a b o v e l o c a t i o n s R o u g h h a n d l i n g s i g n i fi c a n t l y i n c r e a s e s b o n d i n g s t
8、 r e n gth,a n d t h e we t n e s s o f t h e e o n e r e t e c h a mb e r d r a ma t i c a l l y a f f e c t s t h e b o n d i n g s t r e n gth o f fi l l i n g l a y e r s a n d c o n c r e t e Me a n w h i l e,b o n d i n g s t r e n gth i n c r e a s e s wi t h t h e a g e,a n d r e a c h e s i
9、 t s ma x i mu m v a l u e a t t h e a g e o f 7 d Ke y wo r d s : C A mo r t a r ;CR T S I I s l a b b a l l a s t l e s s t r a c k;b o n d i n g s t r e n g t h;e o n e r e t e C R T S I I 型板式无砟轨道结构是我 国高速铁 路 ( 客运专线 ) 采用的主要轨道结构型式 , 在京津 、 京沪 、 石武 、 杭长等高速铁路 ( 客运专线 ) 中应用 , 总里程突破了双线 4 0 0 0 k m 。充填层是
10、C R T S I I 型板式无砟轨道结构的重要组成部分, 其性能对轨 道结构的平顺性 、 耐久性 , 列车运行的舒适性 、 安全 性和运营维护成本有重 大影响。C R T S I I型板 式 轨道结构充填层采用高弹性模量( 71 0 G P a ) 水 泥乳化沥青砂浆材料 , 砂 浆充填层 除满足支撑 调整及缓 冲协调的功能外 , 还要求其与底座板和轨 收稿 日期 : 2 0 1 30 4一 O 7 基金项 目: 铁道部科 技司重点课题( 2 0 1 2 G 0 0 8一C ) 作者简介: 元强( 1 9 8 1 一) , 男, 江西乐安人, 博士, 副教授, 从事高速铁路工程材料的研究与应
11、用 第 6期 元强 , 等: 板式轨道用高弹模水泥沥青砂浆与混凝土黏结性能的试验研究 4 1 道板具有 良好的黏结性能 , 以传递轨道传递下来的 各种荷载。近几年来 , 在 国家 自然科学基金委和铁 道部科技司的资助下 , 本文作者所在 团队对 “ 板式 轨道结构 中砂浆充填层 的劣化 与失效机理” 进行 了深入研究 , 结果表明 , 砂浆充填层与轨道板 、 底座 板 ( 或支承层) 间的层间离缝是 C R T S I I 型板式轨 道结构在新建和运营过程 中均可能出现 的一种常 见病害 , 是引起砂浆充填层过早劣化的重要因素之 一 。层间离缝产生后 , 水分沿离缝渗入砂浆充填层 与混凝土之间
12、, 在水分的侵蚀下 , 砂浆充填层强度 有所降低 , 在列车活载和温度荷载 的耦合作用下 , 加速了砂 浆充填层 的损伤 , 降低 了其耐久性 。因 此 , 避免产生层间离缝 、 防止水分侵入砂浆充填层 是提高 C R T S I I 型板式无砟轨道砂浆充填层 耐久 性 的重要条件 , 而提高充填层与混凝土的黏结性能 是减少层间离缝 的重要技术措施。文献 28 对 砂浆材料的各项力学性能指标进行 了大量研究 , 但 砂浆充填层与轨道板和底座板 ( 支承层 ) 混凝土的 黏结性能缺乏相关研究 。本文研究 了高弹性模 量 水泥沥青砂浆与轨道板混凝土、 底座板混凝土 、 支 承层混凝土 的黏结力及其
13、影响因素 , 以便为在施工 中提高 C R T S I I 型板式无砟轨道 中的充填层 与混 凝土的黏结力提供参考。 1 试验与原材料 1 1 原 材料 本文采用的乳化沥青及干料由安徽 中铁工程 材料科技有限公司生产 , 其基本性能如表 1 和 2所 示 。消泡剂是由河南道纯公 司生产 的有机硅类 消 泡剂。水泥乳化沥青 砂浆所用配合 比及基本性能 如表 3所示。混凝土由中铁十六局杭长客专项 目 指挥部提供 , 混凝 土配合 比及 基本性能如表 4所 示 。 表 1 乳化沥青的基本性能 Ta b l e 1 P r o p e r t i e s o f e mu l s i fi e d a
14、 s p h a l t 性能 测试值 颗粒极性 1 1 8 m m筛筛上剩余量 蒸发残 留物含量 阴 0 0 2 6 0 1 水泥适应性 mL 平均粒径 p ,m 模数粒径 p ,m 蒸发残 留物针人度 ( 0 1 m m) 蒸发残留物 软化点 C 溶解 度 蒸发残 留物延度 c m 贮存稳定性 O 7 3 8 表 2 干料 的基 本性能 Ta bl e 2 Pr o p e r t i e s o f d r y mi x e d p o wd e r 表 3 砂浆配合比及强度 Tabl e 3 Mi x p rop or t i o n s a n d s t r e ng t h o
15、f CA mo rta r 表 4 混凝土配合 比及强度 Ta b l e 4 Mi x p r o p o r t i o n s a n d s t r e n gth o f c o n c r e t e 2 钙 第 6 期 元强 , 等: 板式轨道用高弹模水泥沥青砂浆与混凝土黏结性能的试验研究4 3 浆的黏结强度主要取决 于老混凝土的界 面质量及 基体 ( 混凝土和砂浆) 的强度 , 当界面存在浮浆而 较为薄弱时 , 拉伸破坏产生于界面处 , 而当界 面较 为致密 、 无浮浆薄弱层时 , 破坏可能产生于强度较 低的基体内。 底座板及支承层混凝土在成型过程中 , 试件表 面均存在强度较
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