李洪刚，李海燕，吴韶亮，刘 鑫

(中国铁道科学研究院金属及化学研究所，北京 100081)

CRTSⅠ型板式无砟轨道是客运专线重要的轨道形式之一，由钢轨、扣件、轨道板、水泥乳化沥青砂浆(Cement Asphalt Mortar，简称 CA 砂浆)层、底座、凸形挡台组成。CA砂浆是板式无砟轨道结构的重要组成部份，其性能的好坏直接影响到板式无砟轨道的使用寿命、耐久性和维修工作量。

CA砂浆的施工是单元板式无砟轨道的关键施工技术之一，技术含量高、施工要求高、影响因素众多。为保证最终砂浆性能。满足设计及技术条件要求，必须对施工过程进行全程监控。本文在总结沪宁城际、哈大客专和京沪高铁等CA砂浆施工和咨询经验的基础上，重点对影响CA砂浆施工质量的各个因素进行分析、归纳和探讨，以期为现场施工技术人员和监理人员提供参考。

1 CA砂浆的施工质量验收要求

砂浆施工质量验收包括砂浆技术指标验收和砂浆揭板检查验收。只有全部满足要求才能通过施工质量验收。

1.1 砂浆的技术要求

砂浆具体技术指标如表1［1］。

1.2 砂浆的揭板检查要求

砂浆揭板检查具体技术指标如表2［2］。

表1 砂浆技术指标

2 CA砂浆灌注施工质量影响因素

砂浆的灌注施工质量受多种因素的影响，这些因素主要有原材料、配合比、新拌砂浆的性能、灌注工艺、施工环境条件、养护环境条件、相关工序质量控制等。

2.1 原材料

CA砂浆是由乳化沥青、干粉料、聚合物乳液、水、引气剂、消泡剂等多种原材料组成，每种原材料的质量都将直接影响砂浆的施工质量。

表2 砂浆揭板技术指标

乳化沥青是砂浆的核心和基础，它的性质在很大程度上决定了CA砂浆的性能。CA砂浆的性能指标、揭板检查结果都与乳化沥青的质量有密切的关系。

干粉料通常是由水泥、细骨料、外加剂等按照一定比例经机械搅拌制得的均匀粉体材料。在抛开干粉料生产、运输过程中造成的离析影响外，干粉料对CA砂浆性能的影响实际上就是干粉料的各组分对砂浆性能的影响。

水泥的质量直接影响砂浆强度、可工作时间、材料分离度和泛浆率指标，进而影响到揭板检查中充填层饱满度、充填层断面匀质性与密实性。

细骨料的细度模数、颗粒级配直接影响到CA砂浆的材料分离度、泛浆率指标，进而影响到揭板检查中充填层表面有无沥青皮层、充填层断面匀质性与密实性。

细骨料的含泥量直接影响到砂浆的可工作时间、含气量指标，也对砂浆的可工作性、稳定性有重大影响，进而影响到揭板检查中充填层饱满度、充填层表面有无沥青皮层、充填层断面匀质性与密实性。

外加剂的质量直接影响到砂浆的含气量、抗压强度、膨胀率、抗冻性和耐候性指标，进而影响到揭板检查中充填层饱满度。

聚合物乳液的质量直接影响到砂浆的可工作性能、抗压强度、抗冻性和耐候性指标，进而影响到揭板检查中充填层饱满度。

引气剂和消泡剂的质量对气泡直径、气泡稳定性有重要影响。直接影响到CA砂浆的含气量、抗压强度、抗冻性和耐候性，进而影响到揭板检查中充填层饱满度、有无毫米级的大气孔积聚区或孔径＞0.2 mm的气泡聚集层。

原材料的温度直接决定了砂浆温度，在各种原材料温度相差不是很大的情况下，砂浆温度≈乳化沥青温度±2℃。砂浆温度又直接影响砂浆的含气量、可工作时间，进而影响到揭板检查中充填层饱满度，以及砂浆的长期耐久性能。

2.2 配合比

砂浆配合比有理论配合比、初始配合比、基本配合比和施工配合比。

砂浆施工过程中采用的施工配合比，它是在基本配合比的基础上，适当调整水、引气剂、消泡剂用量，通过试拌合、检测拌合物性能确定。

水的用量直接影响到砂浆的流动度、抗压强度、泛浆率指标，进而影响到揭板检查中充填层饱满度。因为如果外加水量较大，灌注后泌水量必然较大，整个砂浆浆体体积损失就较大，容易造成充填层饱满度不满足要求(见表3)。

表3 水量对砂浆流动度的影响

引气剂和消泡剂的用量对气泡直径、气泡稳定性有重要影响。在一定范围内增加引气剂用量可以起到提高含气量的效果，但是当引气剂用量增加到一定程度后，其对含气量增大的贡献就不明显了，而且还会影响砂浆的早期强度，并造成沉砂、泌水等病害;减少消泡剂用量可以明显地起到提高含气量的效果，但是当消泡剂减少到一定程度后，砂浆中会有大量有害的大气泡不能被消除掉，其对揭板检查效果和抗冻性都有不利影响(见表4，表5)。

表4 引气剂量对砂浆含气量的影响

表5 消泡剂量对砂浆含气量的影响

2.3 搅拌工艺

铁科院A配方的砂浆搅拌工艺为:先低速搅拌加入乳化沥青、聚合物乳液、水、消泡剂，然后调到中速加入干料、引气剂，再调到高速搅拌规定的时间，最后调到低速搅拌规定的时间。

中速搅拌的速度如果过低，将会使干粉料不能及时分散开，造成干粉料在砂浆内形成聚集的结块，影响砂浆揭板的断面效果。

高速搅拌的速度如果过低或是高速搅拌的时间过短，将影响砂浆的匀质性、含气量，进而影响砂浆揭板检查的匀质性;高速搅拌的速度如果过高或是高速搅拌的时间过长，容易使砂浆的含气量超标，并容易引入较大的有害气泡，并且可能造成乳化沥青的破乳现象，进而影响揭板检查的匀质性，见表6。

表6 高速搅拌时间对砂浆含气量的影响

2.4 新拌砂浆的性能

2.4.1 砂浆温度

砂浆温度直接影响到砂浆的可工作时间、含气量指标，进而影响到揭板检查中的充填层饱满度以及砂浆的长期耐久性能，见表7。

表7 砂浆温度对砂浆用水量、含气量的影响

2.4.2 流动度

流动度直接影响到砂浆的可工作时间、含气量，进而影响到揭板检查中的充填层饱满度及砂浆的长期耐久性能。一般情况下，砂浆的出机流动度越大，含气量越高，砂浆的流动度损失越快，反之亦然。

2.4.3 含气量

含气量直接影响砂浆的抗冻性。含气量对砂浆冻融后相对动弹模量的影响见图1，含气量对砂浆冻融后质量损失率的影响见图2。

2.5 灌注工艺

2.5.1 灌注速度

灌注速度对砂浆揭板检查断面的匀质性有重要影响。如果灌注速度过慢，容易使充填层表面出现沥青皮层;如果灌注速度过快，灌注袋内的气体来不及排出，容易使砂浆内夹杂≥10mm大气泡。一般情况下，灌注直线段“4962”板，时间控制在4～5min，灌注曲线段“4962”板，时间控制在5～6 min。整个灌注过程，遵循慢—快—慢的原则，在灌注的开始要慢，便于砂浆袋内气体排出，便于砂浆液流的控制，灌注到整个砂浆袋四分之一的时候调整到快速灌注，避免产生气泡夹层或沥青皮层，也可提高灌注效率，待灌注到整个砂浆袋四分之三的时候再调整到慢速灌注，便于液流控制，以防造成浮板。

2.5.2 灌注压力

灌注压力直接影响充填层饱满度。如果压力不够，将造成充填层四角不饱满;如果压力过大，短时间内将引起砂浆泌水量大，造成充填层饱满度不满足要求［3-4］。

2.5.3 施工工况

曲线段相对直线段灌注后泌水要快得多、严重得多，所以曲线段灌注后如果不及时进行挤浆、补浆操作，极易造成超高一侧离缝、悬空。一般的曲线超高越大，泌水现象越严重，越容易出现类似情况。

2.6 施工环境条件

施工环境条件对砂浆施工性能有影响的主要是温度。温度对砂浆施工性能的影响，温度越高，每方砂浆达到规定的流动度所需要的外加水量越多，砂浆的流动度损失越快，可工作时间越短，砂浆的泌水量越大，越容易造成充填层饱满度不满足要求。

2.7 养护环境条件

2.7.1 养护温度

水泥乳化沥青砂浆的养护原则上按自然养护进行。当日最低气温可能在0℃以下时，应对新灌注的砂浆采取适当的保温措施。如果没有采取有效的保温措施，砂浆极易受到冻害的破坏。保温措施通常有搭建保温棚、覆盖棉被、砂浆边缘外露部分预埋发热电缆等。

2.7.2 雨水

没有完全硬化砂浆如果遇到降雨，应及时采取加盖塑料薄膜、彩条布等措施，防止砂浆接触雨水，否则会造成大量泌浆，影响砂浆硬化及后期耐久性能(见图3)。

图3 灌注和养护过程遭到雨水侵害

2.8 相关工序质量控制

1)底座板如果比设计高程低了或是高了就会相应地造成砂浆垫层过厚或是厚度不足。

2)轨道板的精调情况将直接决定砂浆垫层成型情况。

3)底座板、轨道板与砂浆接触面的拉毛情况将直接决定砂浆垫层上下表面的成型状态。

4)灌注袋铺设情况和表面平整情况将直接决定板边缘砂浆突出量和灌注袋褶皱道数。

3 结语

CA砂浆的整个施工过程是一个各个环节、各个因素互相联系、互相影响的过程，所以在保证各个因素受控的情况下，也必须保证整个施工过程受控才能保证砂浆最终的施工质量。

［1］中华人民共和国铁道部.科技基［2008］74号 客运专线铁路CRTSⅠ型板式无砟轨道水泥乳化沥青砂浆暂行技术条件［S］.北京:中国铁道出版社，2008.

［2］中华人民共和国铁道部.工管技［2011］35号文 无砟轨道和高速道岔首件工程评估实施细则［S］.北京:中国铁道出版社，2011.

［3］敖长江，殷晓夫，伍杰源.保证CRTSⅠ型轨道板CA砂浆充填层灌注质量的施工技术［J］.施工技术，2010，39(增):56-59.

［4］朱晓斌，洪锦祥，丁邵文.CA砂浆的干燥收缩及补偿研究［J］.铁道建筑，2011(8):130-133.