高速铁路板式无砟轨道CA砂浆研究现状与展望

水泥乳化沥青砂浆(CA砂浆)是高速铁路板式无砟轨道的关键结构层之一,起着支承、调整、传载、减振和隔振的作用。结合单元板式无砟轨道CA砂浆的应用情况,总结分析当前国内外CA砂浆的配合比设计、静动态力学性能、耐久性及CA砂浆与板式轨道动力学匹配的研究现状,指出在这些研究方面的不足,在此基础上对CA砂浆的研究方向作出了展望。     

严寒地区高速铁路板式无砟轨道CA砂浆灌筑施工技术

板式无砟轨道技术是高速铁路的关键技术,在严寒地区建设CRTSⅠ型板式无砟轨道高速铁路,水泥乳化沥青砂浆是关键技术。水泥乳化沥青砂浆的质量不但取决于各种原材料之间的相容性和配合比,更取决于水泥乳化沥青砂浆充填层的灌筑施工技术。     

水泥乳化沥青砂浆毛细吸水性研究

采用ISAT方法测定水泥乳化沥青砂浆(简称CA砂浆)的毛细吸水速率,研究固灰比(A/C)、孔隙率、试件干密度及拌合物含气量对CA砂浆毛细吸水性的影响。试验结果表明,CA砂浆的总孔隙率影响其强度,而CA砂浆的毛细孔特性才是其毛细吸水性的决定因素;增加固灰比、提高新拌砂浆的含气量、减小砂浆干密度及降低砂浆的毛细孔隙率均可降低CA砂浆的毛细吸水速率;阳离子乳化沥青砂浆的强度及毛细吸水速率均高于阴离子乳化沥青砂浆。     

京沪高铁桥上无砟轨道CA砂浆施工技术

京沪高铁桥上首次采用板式无砟轨道新技术,该项技术最为重要的是CRTSII CA砂浆（即水泥乳化沥青砂浆）技术,其性能指标能否达到设计要求是满足今后高速铁路运营要求的关键。对CRTSII CA砂浆施工关键技术进行介绍。     

CRTSⅡ型板式无砟轨道水泥乳化沥青砂浆的配制技术

介绍了CRTSⅡ型板式无砟轨道水泥乳化沥青砂浆的配制技术,提出了配制水泥乳化沥青砂浆的原材料和原材料的相容性要求,以及配合比设计的一般步骤及基本原则,说明影响水泥乳化沥青砂浆性能的各项因素,所配制的水泥乳化沥青砂浆的各项性能指标符合我国高速铁路CRTSⅡ型板式无砟轨道水泥乳化沥青砂浆垫层的施工要求.     

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。     

搅拌工艺对CRTSⅡ型板水泥乳化沥青砂浆性能影响的研究

水泥乳化沥青质量控制是决定 CRTSⅡ型板式无砟轨道结构耐久性和平顺性的关键,搅拌工艺的合理性决定水泥乳化沥青质量。水泥乳化沥青的搅拌工艺包含水泥乳化沥青砂浆原材料的投料顺序、搅拌转速、搅拌时间等因素,其微小变化会对 CA砂浆最终性能造成很大影响。本文通过施工现场中的水泥乳化沥青砂浆搅拌试验,测试了不同搅拌工艺下水泥乳化沥青砂浆的流动度、扩展度与含气量,并结合水泥乳化沥青砂浆灌注揭板效果,最终选出了高速铁路CRTSⅡ型板水泥乳化沥青砂浆的最优搅拌工艺,确保了工程质量。     

CRTSⅡ型板式无砟轨道砂浆充填层施工关键工艺

CRTSⅡ型板式无砟轨道是杭甬铁路客运专线的主要轨道结构型式,水泥乳化沥青砂浆充填层是其重要组成部分,直接影响轨道结构的耐久性、安全性和运营成本。水泥乳化沥青砂浆具有组成复杂、敏感性高、施工工艺复杂等特点。经过多条高速铁路客运专线的建设,我国已基本形成了CRTSⅡ型板式无砟轨道砂浆充填层的成套施工技术,并编制了相应作业指导书。但工程实践表明,砂浆充填层的施工质量仍是无砟轨道质量控制的难点和关键点。以杭甬客专无砟轨道水泥乳化沥青砂浆充填层施工为例,分析和总结影响砂浆充填层施工质量的关键点,为完善我国CRTSⅡ型板式无砟轨道砂浆充填层的施工工艺、提高充填层施工质量提供参考。     

国外板式轨道水泥乳化沥青砂浆技术对比分析

日本和德国均采用水泥乳化沥青砂浆作为板式无砟轨道的垫层材料,由于各自的设计理念和轨道结构不同,两种水泥乳化沥青砂浆也呈现各自不同的特点.本文从原材料、配方组成、性能特点、施工工艺和维修技术等方面,对两种砂浆技术体系进行了系统的研究,建议我国高速铁路应建立具有自主知识产权的板式无砟轨道垫层砂浆技术体系.     

水泥乳化沥青砂浆质量问题的原因分析及预防

研究目的:高速铁路建设中水泥乳化沥青砂浆被用作轨道板与混凝土底座板之间的弹性垫层,其性能对轨道结构的平顺性、耐久性、列车运行的舒适性与安全性均有重大影响,是高速铁路建设的关键工程结构之一。由于对其施工经验的缺乏,在实际施工过程中对工艺工法掌握不当以及各种外界环境条件的影响,使水泥乳化沥青砂浆垫层在凝结硬化过程中容易产生各种质量缺陷,从而破坏其对轨道板及底座板的粘接力,因此对其产生质量问题的原因进行分析和采用有效措施预防很有必要。研究结论:通过某高速铁路CRTSII型板式无砟轨道水泥乳化沥青砂浆垫层施工实例,对CRTSII型板式无砟轨道水泥乳化沥青砂浆垫层施工中常见的灌注后在板和砂浆的结合处出现微缝隙或在局部出现砂浆不饱满、分层现象;灌注后表面出现大量的微小气泡、较大的气泡、上下连通的气泡以及灌注后水泥乳化沥青砂浆垫层析出沥青颗粒的常见质量问题进行原因分析,总结提出从轨道板封边工艺、灌注工艺、搅拌工艺、原材控制等方面给出了具有很强操作性和针对性的预防措施,可使其施工质量得到较大程度的改善,给类似工程施工提供借鉴。     

温度作用下轨道板与CA砂浆离缝对CRTSⅡ型板式轨道的影响分析

轨道板与水泥乳化沥青砂浆离缝是CRTSⅡ型板式无砟轨道的主要伤损形式之一,水泥乳化沥青砂浆具有支承、缓冲、传载等作用,离缝将影响无砟轨道的变形与受力。基于弹性地基梁体理论和有限元方法,建立了路基上CRTSⅡ型板式无砟轨道有限元模型,分析在温度荷载和自重作用下不同离缝长度以及产生离缝后CA砂浆层参数对轨道结构的影响。结果表明:轨道板的翘曲位移及纵向应力均随着离缝长度增大而增加;当离缝长度超过1.95 m时,轨道板的翘曲变形及纵向应力都急剧增大,建议轨道板与CA砂浆层离缝长度不宜超过1.95 m。     

水质对Ⅱ型CA砂浆拌合性能的影响及其作用机理

研究了水对Ⅱ型CA砂浆常温和高温拌合性能的影响,并结合透射电镜TEM分析了水质影响CA砂浆流动性的作用机理.研究发现水中高价阳离子含量越高,不论常温还是高温CA砂浆的流动性都越差,且损失越快.由机理分析得知,由于水中的高价阳离子与阴离子乳化沥青颗粒周围的负离子发生反应,降低了乳化沥青的稳定性,加速其破乳.     

CRTS Ⅰ型水泥乳化沥青砂浆充填层服役现状

为考察CRTS Ⅰ型板式无砟轨道水泥乳化沥青(CA)砂浆充填层的服役现状,对严寒/高寒、寒冷及温暖地区的典型线路进行调研。调研结果显示:温暖和寒冷地区的高速铁路CA砂浆充填层性能良好,仅存在少量充填层板角离缝等问题;而严寒地区的高速铁路CA砂浆充填层向阳面的砂浆灌注袋破损比较明显,而且部分线路的CA砂浆充填层灌注口处或充填层纵向中部位置出现少量竖向裂纹。综合分析认为,运营线路所处的气候环境是影响CA砂浆充填层服役性能的关键因素。     

高速列车荷载作用下水泥乳化沥青砂浆层的应变速率研究

水泥乳化沥青砂浆主要承受列车垂向荷载,且处于动态加载过程。为研究CRTSⅠ型板式无砟轨道CA砂浆层的应变速率,基于车辆-轨道耦合动力学理论,采用ANSYS/LS-DYNA有限元软件建立列车-CRTSⅠ型板式无砟轨道-路基垂向耦合振动模型,研究CA砂浆层的应变速率及其影响因素。结果表明:路基上板式无砟轨道CA砂浆层的应变速率大于其他基础。随着CA砂浆层和列车速度的增加,CA砂浆层的应变速率增大。CRTSⅠ型板式无砟轨道CA砂浆层的应变速率在4.763×10-3/s~2.025×10-2/s范围内变化。与仿真得到的应变速率相比,规范规定的应变速率不能完全反映CA砂浆层的实际应变速率。     

沪杭高速铁路水泥乳化沥青砂浆施工质量控制与管理

水泥乳化沥青砂浆垫层作为轨道板和底座板之间的调整层,主要起到填充、支撑、承力和传力的作用,并可为轨道提供适当的刚度和弹韧性。水泥乳化沥青砂浆质量直接影响到轨道结构的平顺性、列车运行的舒适性与安全性、轨道结构耐久性和运营维护成本,是CRTSⅡ型板式无砟轨道的关键工程材料之一。从沪杭高速铁路水泥乳化沥青砂浆的施工实践出发,从水泥乳化沥青的性能要求、原材料控制到施工过程进行了较为详细的介绍。     

CRTSⅡ型水泥乳化沥青砂浆流动度影响因素研究

流动度是水泥乳化沥青砂浆的重要性能指标,直接影响到 CRTSⅡ型板式无砟轨道的施工质量.本文研究了用水量、乳化沥青固含量、干粉颗粒级配、减水剂用量和温度对 CA 砂浆流动度的影响,结果表明:随用水量的减小、乳化沥青固含量的提高、温度的升高和干粉细度过细,CA砂浆的流动度增加;随减水剂用量增加,CA砂浆的流动度先降低后无明显变化.为制备流动度优异的 CA砂浆提供了依据.     

CA砂浆的干燥收缩及补偿研究

为保持板式无砟轨道关键弹性垫层CA( cement asphalt)砂浆的后期体积稳定性,研究了乳化沥青、水泥及水灰比对CA砂浆干燥收缩的影响规律以及CA砂浆体积稳定性的补偿技术.结果表明,提高乳化沥青用量或降低水泥用量有利于降低CA砂浆的干燥收缩,水灰比对CA砂浆的干燥收缩影响不明显.氧化钙类膨胀剂和钙矾石类膨胀剂能有效减少CA砂浆干燥收缩,且前者减缩效果优于后者.PP纤维对改善CA砂浆的干燥收缩效果不明显.     

无砟轨道板水泥乳化沥青砂浆性能的影响因素

水泥乳化沥青砂浆主要填充在CRTS Ⅰ型混凝土轨道板和水硬性混凝土承载垫层之间,对无砟轨道道床起到一定的减振、消噪、调平等作用.通过试验,研究细骨料的级配、聚合物乳液的掺入量变化对水泥乳化沥青砂浆性能的影响,观察水泥乳化沥青砂浆性能的变化趋势,提出现场无砟轨道板水泥乳化沥青砂浆应用的最佳参数.     

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。     

CRTS Ⅰ型水泥乳化沥青砂浆各组成对其性能的影响

基于CRTS(China railway track system)Ⅰ型板式无砟轨道水泥乳化沥青砂浆的施工特性和使用条件,砂浆需具有优良的施工性能、力学性能和耐久性能。通过分析砂浆5部分组成(水泥和细骨料、乳化沥青、聚合物乳液、铝粉和膨胀剂、消泡剂和引气剂)对其性能的影响。研究结果表明:乳化沥青和水灰比是主要影响因素。