CA砂浆配制与灌注施工.doc

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CA砂浆配制与灌注
1 CA砂浆的配合比与质量标准
A. CA砂浆的配合比
无碴轨道结构中的CA砂浆，是具有一定程度弹性的填充材料，其性能和施工质量直接影响板式轨道的耐久性。CA砂浆标准配合比见表 1。
表 1 CA砂浆标准配合比（1m3）
混合
种类
沥青A乳剂（kg）
沥青P乳剂（kg）
水
（kg）
细骨料
（kg）
早强水泥
（kg）
混合材料
（kg）
铝粉
（g）
消泡剂
（g）
AE剂
（kg）
496
－
78以下
620
279
31
40
155
7.8
B. 质量标准
表 2 CA砂浆的质量标准
序
项目
单位
日本指标
1
抗压强度
1d/7d/28d
MPa
>0.1/>0.7/>1.8
2
弹性模量
MPa
100～300
3
砂浆温度
℃
5～30
4
流动度
秒
18～26
5
可工作时间
分
≥30
6
含气量
%
8～12
7
单位容积质量
kg/m3
>1300
8
膨胀率/材料分离度/泛浆率
%
1～3/<3/0
9
抗冻性
300次冻融循环试验后，相对动弹模量不得小于60%，质量损失率不得小于5%。试验段位于温暖地区，本指标可不作考虑。
10
耐候性
外观无异常，相对抗折强度不低于100%。

2原材料技术要求与储存保管
A.原材料的技术要求
a.CA砂浆原材料中，沥青A乳剂采用日本进口方式。其余材料参照JSCE（日本土木学会标准）、JIS（日本工业标准规格），并在日方技术人员的指导下在国内进行生产、采购、检验工作。
b.水泥采用符合日本工业规格（JIS R5210）和GB175的早强硅酸盐水泥。水泥应新鲜，贮存时间不应超过1个月。
c.沥青A乳剂、混和材料、AE剂、消泡剂等材料均应在使用前进行检验，合格后方可使用。
d.所用水采用饮用水。沥青A乳剂、混和材料、AE剂和消泡剂等应出具检验结果、规格证明等。
e.细骨料通过2.5mm筛子的应在95%以上，其细度模数是在1.4～2.2范围内的干燥硅砂，含水量≤1％，并在使用前得到许可。
f.应采用鳞片状铝粉，使用前须进行检验。
B.各种原材料主要作用
a.水泥、砂
水泥及砂主要为CA砂浆提供一定的强度。
b.沥青A乳剂
沥青A乳剂主要为CA砂浆提供一定的弹性，同时其内部的水参加水泥的水化反应。
c.混合料
混合料加入用以补偿CA砂浆的凝结固化时的收缩，同时使CA砂浆的组织细密。
d.消泡剂
消泡剂用于消除拌和初期CA砂浆内的大气泡。
e.引气剂
引气剂引入定量的微小气泡。
f.铝粉
铝粉使CA砂浆初期产生膨胀，达到与轨道板密贴的效果。
C.材料存储方法
表 3 不同材料存储方法表
材料名称
储存方法
沥青A乳剂
在平坦处设置2个乳剂箱（10t）
水泥・混合材料
建立面积约为40m2仓库，地面进行防潮处理，材料架空放置。
细骨料
地面采用砂浆硬化，并搭设防雨棚。
ＡＥ溶剂
罐装，容积为200升或18升，保存在水泥仓库。
消泡剂
每1升独立包装，保存在水泥仓库。
铝粉
每500g密封包装，保存在水泥仓库，避免与空气接触，特别注意防潮。

3 CA砂浆试验
为了确保CA砂浆施工过程保持质量稳定，在施工中要对以下内容进行试验和确认，并记录结果。其试验项目及方法如下：
流动度（流动时间测量）
CA砂浆的流动时间，是根据日本铁道建设·运输设施整理支援机构所认可的J10负荷进行检测的，如图 1所示。

图 1 J10负荷试验
含气量
把采集的样品（未凝固的CA砂浆）放入三角长颈的规定容器中，计量容积中样品的重量，求单位容积质量。含气量计算公式如下：
含气量（％）＝×100
其中：理论容积质量＝
A. 强度
CA砂浆抗压强度试验采用“单轴压缩法”进行。将经过流动度试验的砂浆注入φ50mm×50 mm的圆柱体模型内，做成如下图所示的试件。在试件达到龄期（1d、7d、28d）后，测量试样承压面的尺寸，准确至0.02mm，取3次平均值；利用压力试验机以每分钟试件变形0.5mm加载速率,匀速加载，当压力不再上升时停止加载，其压力最大值即为该试件在各龄期时的抗压强度。
每次试验取三个试件，三个试件强度的算术平均值作为该组试件的强度。

图 2 强度试验用试件
每组试件共6个，分别测量1天、7天、28天的强度。试件养生条件为20±2℃、RH65±5%。
B. 泛浆
将CA砂浆采集到聚乙烯袋内，24小时之后目视观察是否泛浆及材料分离。
C. 膨胀率
每天一次，把灌注前的CA砂浆用量筒取样250ml，如图4.4.6-3所示。
用游标卡尺测量从玻璃板到CA砂浆表面的深度H0，24小时后再测量深度H24，根据结果通过下面的方程式算出膨胀率。
膨胀率（％）＝0.000314（H0－H24）・D2
其中：D＝量筒的内径（mm）

图 3 膨胀率试验
H0＝抽样调查之后的试件表面深度（mm）
H24＝24小时后的试件表面深度（mm）
D. 弹性模量
弹性模量试验方法与抗压强度基本相同，试件为 φ50mm×50mm的圆柱体，利用压力试验机以每分钟0.5mm加载速率,匀速加载,加载至抗压强度的1/3后开始卸载，卸载速度与加载速度相同，如此重复三次试验，以第四次加载曲线的数据计算弹性模量。
E. 材料分离度
材料分离度采用“等分法”进行测定。制作Φ50×50mm的圆柱体砂浆试件，在砂浆龄期达28天后，将其分成上、下两等分，分别称重，计算其单位容积的质量。材料分离度见下式：
材料分离度（%）=
F. 耐候性
将流动度试验合格的CA砂浆拌和10分钟后，注入40×40×160mm的模型中，一次成型8组试件，每组试样数为3个，试件标准养护8天后，将其中4组试件放入快速耐候试验箱的试样夹具架，并将其插到转鼓上，按人工气候箱的操作规程开动机器，按试验条件进行试验，照射时间为500h。同时将另外4组的对比试件继续标准养护。当照射时间分别在0、100、300、500h时，检查试件的外观变化情况，并分别对被照射试件和同龄期未被照射的标准试件进行抗折试验。
按下式计算不同照射时间时CA砂浆的相对抗折强度：
R=Rt/R0×100%
Rt—不同照射时间被照射试件的抗折强度值，Mpa
R0—不同照射时间时相同时段标准养护试件的抗折强度值，Mpa；
R—不同照射时间时试件的相对抗折强度，%。
试样的抗折强度值取每组三个试件抗折强度的算术平均值，即：R=（R1+R2+R3）/3
G. CA砂浆的试验实施时间和频率
表 4 各项目试验时间及频率
类别
试验项目
实施时间
频率
CA砂浆
搅拌温度
灌注前
每盘
流动度
灌注前
每盘
含气量
灌注前
每盘
泛浆
当天第一次灌注时
1日1次（24小时后）
膨胀率
当天第一次灌注时
1日1次（24小时后）
强度
当天第一次灌注时
1日、7日、28日

4 CA砂浆配制与灌注
CA砂浆灌注采用移动成套设备法施工。在CA砂浆基地将1天工作（约300m）需要的CA砂浆材料装到移动设备车上，运送到施工现场，在灌注车上搅拌后采用重力法灌注。其施工工艺流程如图 4所示。
A. 移动成套设备配置
该设备从日本进口，其主要组成部分包括：材料搬运车和搅拌车，如图 5所示。
图 4 CA砂浆灌注施工工艺流程图

图 5 CA砂浆移动成套设备示意图
图示设备主要由以下几大部分组成：
a. 水泥储藏设备
b. 细骨料储藏设备
c. 沥青A乳剂储藏设备
d. 供水设备
e. 上述材料的计量设备
f. 上述材料向搬运车的装货，投入设备
g. 进行质量管理的试验设备
h. 污水处理设备
i. 其它关联设备
B. CA砂浆的配制
砂浆灌注前，根据表 1中的标准配合比，测定砂的含水量，确定施工配合比，并在取得日方技术指导人员和监理工程师的认可后，用于施工。
操作要点：
a. 沥青A乳剂、混合材料、AE剂、消泡剂应事先提交试验结果及规格说明书等质量证明材料。
b. 水、铝粉末的添加量应按施工条件增减。
c. CA 砂浆的混合搅拌，应正确计量使用材料后，再投入搅拌机搅拌。
C. CA砂浆拌制
在工作前和工作结束时，使用吊车、泵等机具设备从材料保管地点搬运到作业设备的指定位置。各材料的投入顺序如图 6所示。

图 6 各原材料投放顺序示意图
操作要点：
a. 原材料等条件发生变化时，应进行试验重新确定配合比。
b. 灌注前测定流动时间，当流动时间超出18～26秒的范围时，CA砂浆作废弃处理。
c. 灌注前CA砂浆温度应保持在5～30℃的范围之内。
d. 水、铝粉的添加量应按施工条件增减。
D. 灌注前准备
a. 确认轨道板是否精确调整到位，是否发生偏移、有无废物等并检查灌注袋的位置。
b. 用塑料布覆盖在轨道板表面。
c. 在灌注位置准备注浆阀门。
E. 砂浆灌注
在灌注口安装控制阀门，利用重力自然灌注。灌注时派相关人员在轨道板四角进行监控，防止轨道板受力偏斜。
a. 暂停灌注时，要及时清洗搅拌机。
b. 在CA砂浆灌注前，每一盘均应通过流动度试验，进行流动时间测量，不在规定范围内时，不能灌注。
c. CA砂浆灌注时，要对每一块轨道板进行连续注入，充分填充，使板下不出现空隙。
d. 尽量避免在雨天灌注，施工过程中若遇到下雨，应采取遮雨措施。
e. 施工中应进行流动度、含气量、温度试验，及时采集试样进行膨胀率、泛浆、强度试验并记录结果。
f. 曲线地段超高过大时，CA砂浆灌注分2～3次进行，防止板块受力漂浮，但每次灌注应在前次注入砂浆未硬化前进行。
F. 养生
a. 采用自然养生。
b. 当强度达到0.1MPa且CA砂浆灌注时间达到24小时后拆除轨道板支撑螺栓。
c. CA砂浆养生期间不得在轨道板上加载。
G. 废弃物处理
CA砂浆的残留材料及空袋、空罐等作为工业废弃物，均由专人进行处理，处理方法均须在事先得到日方技术指导人员和监理工程师的认可。
冲洗CA砂浆搅拌机等产生的污水处理后循环使用，处理后的回用水应达到铁路生产低质用水标准。污水处理设备设在标段尾部的桥下，冲洗则固定在对应的桥位上进行，污水经专用管道排至污水处理设备内。污水循环处理采用铁路常用的三级生产污水处理法，其工艺及系统分别如图 7和图 8所示。
图 7 污水处理工艺流程图

图 8 污水循环处理设备示意图
5凸形挡台填充
A. 施工工艺流程
板下CA砂浆灌注24小时并清洁、整理完毕后，在凸形挡台周围安放树脂灌注专用袋，采用布制橡胶带或粘着剂防水和固定。树脂灌注工艺流程如图 9所示。
图 9 凸形挡台周围树脂灌注工艺流程图

成型后的凸形挡台如图 10所示。

图 10 凸形挡台灌注示意图
B. 施工方法及技术要求
a. 采用10±2MN/m聚氨脂系或者环氧树脂系合成树脂，在CA砂浆灌注完成24h后，安放凸形挡台树脂灌注袋。
b. 根据规定的比例进行计量，用手摇搅拌器等在专用特殊混合容器内进行均匀搅拌，如图 11所示。

图 11 树脂的混合
c. 每1000m轨道长度抽取3个样品（100mm×100mm×25mm）进行强度试验，提交试验结果。
d. 室外施工环境温度低于10℃时，需将树脂的液体温度调到20℃以上混合。
e. 要对垃圾、异物、水分等进行清扫和清除。
f. 使用灌注袋时，要防止树脂泄漏。凸形挡台和轨道板的间距不足20mm时，应汇报后另作研究处理。
g. 为防止空气进入，应尽量保持低位进行灌注施工。
6 CA砂浆配置与灌注专用器具与机械
表 1 试验搅拌及质量管理用机械器具
序
产品名称
质量形状
备注
1
灰浆搅拌机
25AM-QR
小型搅拌机1台
2
切割机
各种刀片
加工试验品
3
压缩试验机
500kg
0.5～1mm/min
4
秤
50kg
台秤（按需要）
5
秤
2kg
感量0.5g　1台
6
秤
50g
感量0.5g　1台
7
J密封胶泥

用于检测流程时间
8
秒表

9
聚乙烯袋
0.05mm×79mm×500mm
φ5cm用、方底、数个
10
流量控制器

含突起棒的沙表干燥检测0.5ml刻度若干
11
查普曼长颈瓶

若干
12
量筒
20ml、100ml、500ml、1000ml、2000ml
带把手的搪瓷品　若干
13
烧杯
1000ml、2000ml
若干
14
搅拌叉子
小型
若干
15
锹
小型
酒精（红色）若干
16
温度计
棒状－10℃～＋100℃
材料计量用　若干
17
铝球
φ35cm～40cm
用于清洗漏斗 若干
18
清洗刷
（用于清洗一升瓶等）
清洗用、适量
19
清洗油
轻油、辛那水
用于整平　若干
20
石膏

若干
21
玻璃板
整平
相当量
22
棉纱头

（按需要）
23
发电机

记录用
24
黑板

木制、铁制 聚乙烯袋
25
试样用型箱
10cm×10cm×高5cm

表 2 主要灌注用机械器具
序
产品名称
质量形状
备注
1
设备
大小应根据搅拌机的使用台数确定
固定或移动式
2
大型搅拌机
容量1000L,发动机
按照施工要求
3
筛沙机
4m3/h以上
可用振动器代替1台
4
沙计量器
最大 500kg
感量1kg 1台
5
乳剂计量器
最大 400L
根据搅拌机台数定
6
水计量节器
最大 70L
可用18ℓ罐代替
7
水用泵

压力泵
8
过滤泵

根据过滤装置结构要求
9
乳剂中继罐
带搅拌机,8～10m3
1天的施工量
10
发电机

没有电源时
11
秤
50kg台秤

12
台车

移动搅拌机时使用
13
型箱
金属型 1.5mX15om,1.5m×20cm
含固定件等
14
型箱
木制
也可以是方的
15
扳手
辐射形,各种扳手

16
浇筑软管

因施工条件不同而异
17
落水管

18
浇筑用漏斗
放在浇筑口处的漏斗
1个及2个
19
隔板
胶合板、铁板

20
聚氨酯泡沫
宽5cm、厚2.5cm、长1m～2m
防漏用填料
21
木栓
漏斗用,流量调节棒

22
接缝材料
泡沫苯乙烯

7收轨
待灌注CA砂浆达到规定的强度后，利用收轨器依次将轨距为3100mm的长钢轨收回至轨道板的承轨台上，如图 1所示。

图 1 钢轨收回示意图
8轨下充填式垫板施工
在轨道状态精细调整全部结束并实测确定轨下实际调高量后，进行轨下充填式垫板的施工。
8.1轨道状态调整
板式轨道的钢轨高低、水平调整采用特制的调整块进行。垫块分基准垫块和微调垫块，调整时放在钢轨与板体顶面之间。调整垫块形状与安放位置如图4.4.9-1所示。
8.2灌注袋安装
充填式垫板的充填厚度约为4～8mm，若测量后调高量超出该范围，应在扣件垫板下垫入预制的调高垫板。

图 1 调整垫块安放位置及调整垫块示意图
灌注袋安装时不区分袋的上、下面。直线地段，灌注袋的灌注口应置于轨道的内侧；曲线超高地段，灌注口应朝曲线内侧，从低侧灌注。
灌注袋插入时，应使其位置印记与轨下胶垫对齐，保证灌注袋的位置准确。灌注袋的形状及灌注口方向如图 2所示。

图 2 灌注袋形状及灌注口方向示意图
8.3树脂材料的拌和与灌注
A. 树脂的计量与拌和
a. 根据树脂材料的可工作时间，确定树脂材料一次的拌和量。
b. 按规定的比例准确计量A剂和B剂，材料开罐后，必须在使用期内使用。
c. 将A、B剂先后倒入约30升的聚乙烯容器内，用手持式电动搅拌机或采用机械混合注射机，将A、B剂均匀搅拌，搅拌时间约2～3分钟。
d. 将搅拌好的树脂分配至更小的聚乙烯容器内。
B. 树脂的灌注
a. 灌注袋的灌注口与排气口必须在树脂灌注前剪开，同时确认灌注袋内无水分。
b. 拌和后混合液的可使用时间随室外温度和液温会有较大幅度的变化，故对A、B剂应有适当的温度管理，并在可使用时间内（20℃时的可使用时间约为40～50分钟）完成灌注。

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