温度循环下CA砂浆力学特性与微观结构试验研究

对−20~80 ℃环境温度循环下的CA砂浆试件开展单轴压缩试验,分析其力学性能与循环次数的关系,并应用CT扫描技术分析循环过程中砂浆各组分的变化,进而从微观结构解释其力学性能变化机理。试验结果表明：砂浆力学性能在循环初期较为稳定,35次循环后弹性模量开始增大,120次循环后砂浆已基本失去塑性。CT扫描结果表明：温度循环下砂浆中乳化沥青不仅发生了老化作用,还发生了软化迁移,这种微观结构的物理化学变化导致砂浆弹性模量快速增长。     

温度作用天数对CRTSⅡ型CA砂浆抗压性能影响试验研究

CA砂浆是温度敏感性材料,温度变化及作用时间将直接影响其力学性能,从而影响到无砟轨道的耐久性和安全性。为研究温度作用天数对CRTSⅡ型CA砂浆抗压性能的影响,将CA砂浆放置于3种温度25、40、60℃中分别10、20、30 d,在常温中冷却6 h后采用GDS三轴仪对其进行单轴压缩试验,分析抗压强度、弹性模量和应力应变曲线的变化规律,并对其变化机理进行分析。结果表明:CA砂浆的单轴抗压强度随温度和放置天数的增长均呈线性增长,线性相关系数均在0.9以上;弹性模量随温度和放置天数的增长而增长;由于沥青高温中老化以及软化迁移,CA砂浆的应力应变曲线呈现脆性破坏特征,而且残余强度随放置温度的升高而降低。     

高强型CA砂浆力学性能影响因素及力学机理研究

为了解高强型CA砂浆主要组成材料对力学性能影响,研究乳化沥青与水泥质量比、砂灰比对CA砂浆强度和弹性模量的影响;并采用扫描电镜观察CA砂浆水泥沥青微观胶凝结构和CA胶浆与砂界面情况,分析CA砂浆力学性能微观机理。结果表明:随乳化沥青与水泥质量比增加,CA砂浆28d轴心抗压强度和弹性模量显著下降;随砂灰比增加,CA砂浆弹性模量无明显变化,28d轴心抗压强度开始无明显变化,之后大幅度下降;水泥沥青微观胶凝结构特征和CA胶凝材料与砂的界面黏结决定CA砂浆力学特点。因此,合适的乳化沥青与水泥比和良好流动性能是CA砂浆良好力学性能的保证。     

减振型无砟轨道对CA砂浆力学性能要求研究

为研究城市轨道交通地铁线路减振型无砟轨道的使用对CA砂浆力学性能的要求,基于有限元理论,建立减振型单元板式无砟轨道的梁-体模型。一方面,研究减振垫的刚度对CA砂浆的变形和受力影响;另一方面,研究CA砂浆自身的弹性模量对其本身变形和受力的影响。研究结果表明：由于减振垫自身刚度较小的缘故,导致CA砂浆承受较大拉应力而存在受拉破坏的危险,随减振垫刚度的减小,CA砂浆和上部结构均会出现较大变形,进而影响轨道平顺性和行车安全;随CA砂浆自身弹性模量的增大,CA砂浆层所受拉应力随之增大,因此在配制高弹性模量的CA砂浆材料的同时必须保证其抗拉强度能够满足CA砂浆抗拉的要求。     

CA砂浆温敏性试验研究

水泥乳化沥青砂浆(CA砂浆)作为一种黏弹性材料,其力学性能与温度有直接关系.本文利用可控环境温度力学试验机对13℃,20℃,27℃,34℃4种温度下不同水灰比和不同沥青水泥比的 CA 砂浆力学性能进行了试验研究,结果表明:CA砂浆的峰值应力和弹性模量随着温度升高而降低,且几乎均呈线性关系.     

山砂CA砂浆的正交试验研究

利用机制山砂(MFA)代替河砂进行了板式无砟轨道用CA砂浆的配制研究工作,通过对山砂CA砂浆(MCAM)的以抗压强度和流动性为验证指标的正交试验,初步证明了机制山砂应用于CA砂浆中的可能性和各原材料之间的相适性。试验结果表明:"乌江"水泥与专用沥青乳液是相适的;对山砂CA砂浆28 d抗压强度影响因素由大到小依次为水泥、乳化沥青和山砂;水泥与乳化沥青的比值C/A值宜控制在0.6～0.7之间;山砂CA砂浆28 d抗压强度可以达到1.8 MPa以上,甚至达到3.0 MPa。     

纤维对CA砂浆塑性开裂的影响

为研究纤维对CA砂浆抗塑性开裂性能的影响规律,采用自制开裂试验装置结合图像分析法研究了纤维品种、掺量及长径比等参数对CA砂浆抗塑性开裂性能的影响。结果表明,PVA纤维对CA砂浆抗裂性的影响最为显著,并略优于PET纤维,PP纤维最次;三角形截面的PP纤维抗裂性优于圆形截面的PP纤维;CA砂浆的抗塑性开裂性能随纤维掺量的增大逐渐提高,当体积掺量超过0.14%后,抗裂性增幅趋缓;纤维的长径比对其抗裂性有一定影响,直径相同的情况下,12 mm及3 mm长的PP纤维抗裂性优于6 mm长的PP纤维。研究结果可为CA砂浆用纤维的技术标准提供一定的理论与技术支撑,具有一定的理论和工程意义。     

CRTSⅡ型板式无砟轨道用CA砂浆的温度疲劳研究

CRTSⅡ型板式无砟轨道充填层CA砂浆与轨道板接触面之间常见脱粘、离缝情况。为探讨CA砂浆在温度疲劳作用下与轨道板脱粘、离缝规律,采用-20℃到60℃的温度循环对试件进行疲劳试验,并对疲劳后的试件进行微观结构分析和热分析。结果表明:由于沥青基体在温度疲劳作用下的迁移、老化、黏性降低,CRTSⅡ型CA砂浆和轨道板混凝土经过16次循环后即出现脱粘,产生裂缝。     

板式轨道弹性垫层CA砂浆的研究

研究了板式轨道弹性垫层CA砂浆的基本配合比,分析了CA砂浆的流动度、含气量等性能影响因素,开发出适合板式轨道施工的CA砂浆垫层,对其性能进行了对比测试。结果表明,此种CA砂浆垫层具有早期强度高、不泌水、不分层,抗冻融性及耐候性能优异等特点,完全能用于板式轨道的施工。     

冬季低温对CRTSⅠ型CA砂浆质量影响研究

针对冬季CRTS(china railway track system)Ⅰ型水泥乳化沥青(cement and emulsified asphalt, CA)砂浆施工,研究低温环境对CA砂浆性能的影响,经温度监测和揭板检查,比选温控措施。研究结果表明：长三角地区冬季施工现场存在-5 ℃~5 ℃的温度环境,在此环境中CA砂浆强度发展缓慢,灌入板腔的CA砂浆边缘会产生孔洞病害;在棉被覆盖保温措施条件下,无加热源时,板下砂浆温度随环境变化而小幅波动,灌注口砂浆断面有粗砂下沉趋势,但未引起分层;有加热源时,板下砂浆温度逐渐升高,揭板断面均匀,符合正线施工要求。     

CRTSⅡ型板式无砟轨道结构层间早期离缝研究

在不同气候条件下现场观测CA砂浆灌注施工时的轨道板温度,得到实测的轨道板温度梯度。建立轨道结构力学计算模型,计算轨道板在实测温度梯度作用下的温度翘曲变形及应力。研究表明:气温和太阳辐射是影响轨道板温度梯度的主要因素;板面温度对温度梯度起控制作用;CA砂浆水化热对温度梯度有一定影响;在1d中,轨道板正、负温度梯度的交替变化引起温度翘曲压、拉应力的交替变化,是产生轨道结构层间早期离缝的最主要原因。因此,在早期温度场控制中,可采用有效的隔热或保温措施控制轨道板板面温度,避免出现较大的轨道板温度梯度,导致产生较大的温度翘曲应力,并根据CA砂浆强度增长规律,尽量延长扣压装置和精调千斤顶的拆除时间,从而有效地减少轨道结构层间早期离缝。     

CRTSⅠ型板式无砟轨道CA砂浆疲劳寿命分析

根据CRTSⅠ型板式无砟轨道的结构特征与受力特征,将钢轨假设为点支撑梁,扣件和基础的弹性假设为弹簧,轨道板、CA砂浆和底座板分别假设为实体,建立CRTSⅠ型板式无砟轨道的有限元模型,以Palmgren-Miner线性疲劳累计损伤准则为基础,采用全寿命分析方法对CA砂浆在不同列车荷载作用下的疲劳寿命进行分析,得到CA砂浆层的疲劳寿命分布和危险点的寿命值。     

CRTSⅡ型板式无砟轨道水泥乳化沥青砂浆充填层质量控制技术与管理探讨

水泥乳化沥青砂浆充填层是铁路CRTSⅡ型板式无砟轨道的重要组成部分,具有配方复杂、环境敏感性高、施工工艺要求严格等特点,是无砟轨道施工质量控制的关键和难点。从砂浆充填层的功能作用、性能要求、施工工艺、常见质量缺陷、质量控制技术措施和过程管理等方面,探讨了CRTSⅡ型板式无砟轨道水泥乳化沥青砂浆充填层施工关键技术和质量控制措施等。     

基于高斯曲率识别板式无砟轨道中CA砂浆脱空伤损

板式无砟轨道中CA砂浆在列车荷载、环境温度等多种作用下容易产生脱空等伤损,准确检测出这些伤损显得尤为重要。针对CA砂浆的伤损,建立轨道板-CA砂浆模型,利用有限元软件对系统进行模态分析,通过计算分析得到轨道板的曲率模态,结合高斯曲率确定CA砂浆的伤损及伤损位置。计算结果表明：轨道板的前五阶高斯曲率可以反映伤损的有无及其具体位置,一阶高斯曲率最为明显。轨道板-CA砂浆系统一阶高斯曲率不仅可以准确识别单处CA砂浆伤损,还可以准确识别多处CA砂浆伤损。     

某线框架板式轨道CA砂浆伤损动力试验研究

为进一步明确无砟轨道部件伤损对轨道结构受力和行车安全的影响,需要对典型病害类型展开现场动力学试验。本次现场试验主要针对框架板式轨道CA砂浆伤损进行动力测试试验,从而分析CA砂浆伤损（碎裂、掉块等）修复前后钢轨及轨道板的动力学响应,评估CA砂浆伤损对轨道结构受力和行车安全的影响,以及针对现场CA砂浆碎裂等病害的现有修复技术加以评估。     

京沪高速铁路CRTSⅡ型板式无砟轨道CA沥青水泥砂浆层施工技术

以京沪高铁CRTSⅡ型板式无砟轨道轨道板灌筑为例,介绍了CRTSⅡ型板式无砟轨道轨道板灌筑CA沥青水泥砂浆层的施工工艺,分析了CA砂浆质量通病的处理方法及预防措施,并对一些施工经验进行了总结。     

无砟轨道CA砂浆研究及其施工工艺和工装

研究目的:寻找满足具有流动度好、工作时间长、早期有膨胀、后期收缩小等优点,可以满足高速铁路运行的高平顺性、稳定性和耐久性标准要求的CA砂浆配合比以及施工工艺和工装。研究结果:选定的CA砂浆配合比的各项性能指标符合标准要求,施工工装及工艺操作简单,工作效率高,施工成本低,经统计分析,可节约成本近40%。     

CRTSⅠ型CA砂浆泵送技术研究与应用

通过新拌水泥乳化沥青砂浆泵出前后性能指标比较、泵送灌注砂浆揭板检查,和经济性分析,研究CRTSⅠ型CA砂浆泵送施工的可行性。研究结果表明：砂浆泵送前后的现场指标与硬化性能无明显变化,均符合要求;泵送＋漏斗灌注施工的砂浆揭板检查效果良好,泵送方式能提高效率,降低人员、机械等费用,可用于大规模施工;直接泵送灌注的砂浆揭板效果良好,提出“抬板叠灌”施工方式,可望快捷修复CRTSⅠ型板式轨道路基不均匀沉降。     

CRTSⅠ型板CA砂浆填充层质量风险管理技术研究

CRTSⅠ型板式无砟轨道结构中,轨道板与底座之间设置的40~60 mm CA砂浆填充层是其重要结构单元之一,发挥着支撑、调平、吸振和隔振作用,是高速铁路关键功能材料和复杂工艺之一,施工质量的好坏直接影响无砟轨道的耐久性和列车运行的平稳性及安全性。针对CA砂浆工艺性试验的要求以及宁安铁路CRTSⅠ型板式无砟轨道的特点,对CA砂浆工艺性试验和填充层灌筑等关键技术进行研究,利用质量风险管理,取得了CA砂浆拌制、灌筑等过程中一系列重要参数和施工技术,通过揭板对CA砂浆质量及外观检查,各项指标均符合要求,有效控制了CA砂浆灌筑质量,对今后高速铁路CRTSⅠ型板式无砟轨道施工具有借鉴意义。     

CRTSⅡ型板砂浆层的常见劣化现象及其对轨道结构的影响分析

归纳CRTSⅡ型板CA砂浆调整层的3种常见劣化现象,简要分析其劣化机理,并采用有限元方法,计算机仿真分析了CA砂浆调整层边缘劣化以及砂浆层与轨道板长距离脱空这两种劣化现象分别对轨道板的几何形位、受力情况等的静态影响以及对轨道结构振动模态的影响。研究发现,CA砂浆调整层的劣化对轨道板乃至整个轨道结构的危害不可小视,砂浆层边缘劣化越深,轨道板所受弯矩分布越来越不利;砂浆层与轨道板界面脱空长度越大,轨道板各阶自振频率均降低,尤其是在脱空长度大于12 m时,低阶频率大大降低。