CRTSⅡ型水泥乳化沥青砂浆充填层 气泡成因分析及预防措施
楼梁伟，谢永江，郑新国，仲新华
（中国铁道科学研究院铁道建筑研究所，高速铁路轨道技术国家重点实验室，北京10081）
[摘要]针对CRTSⅡ型板式无作轨道水泥乳化沥青砂浆充填层容易存在气泡的问题，从原材料品质、砂浆性能、施工工艺、质量控制等方面分析了其产生的主要原因，提出了预防气泡产生的具体措施.
[关键词]铁路；板式无轨道；水泥乳化沥青砂浆充填层；气泡；成因；预防措施
[中图分类号]U414 [文献标识码]A [文章编号]1002-8498(2015)04-0089-03
Cause Analysis andPreventive Measures on Bubble of CRTSICement Emulsified Asphalt Mortar Layer
Lou Liangwei Xie Yongjiang Zheng Xin’ guo Zhong Xinhua( Raifuey Enginering Research Institate China Acodemy of Raifway Science State KeyLaboratory far Track Technology of Hfigh-speed Railwey Bejing 100081 China)
Abstract; According to the bubble problem of cement emulsified asphalt mortar layer in CRTS IIballastless slab track the main causes are analyzed including raw material characteristic mortarforward to prevent bubble. perfornance construction technology and quality control and so on. Some specific measures are also put
Key words: railroad; ballastless track ; cement emulsified asphalt mortar layer; buble; causes;preventive measures
1水泥乳化沥青砂浆充填层气泡成因
0引言
板（支撑层）之间的调整层，起到施工调整（充填空 水泥乳化沥青砂浆充填层作为轨道板和底座原）、传递荷载、约束轨道板的作用".这就要求充填层砂浆具有良好的工作性能、体积稳定性与适中的弹性模量，以及硬化后与基础支撑层及轨道板之 间可靠黏结.气泡的存在不但减小了砂浆与轨道板有效黏结面积，降低了砂浆与轨道板的黏结力，面且诸如贯穿气孔、断面气泡等会降低充填层的密实度，加速了有害物质的入侵，前弱了砂浆充填层的耐久性能，致使其无法达到设计使用寿命.
1.1水泥乳化沥青砂浆性能波动
1）砂浆体系稳定性差
水泥乳化沥青砂浆的组成材料复杂，除含多种无机和有机化合物外，还含有多种表面活性剂.砂浆各组分之间不停地进行多种物理和化学反应.若各组分之间相容性不好或受外部剧烈扰动时，砂 浆体系会变得极不稳定.
在内外因诱导下，当砂浆体系稳定性降低或砂浆过稀时，砂浆容易离析.砂浆中重而大的颗粒下沉，轻而小的微气泡和轻物质则上浮至表面.当砂浆处界面处，硬化后在砂浆表面形成气泡层.该气泡层多 于板腔中时，上浮的气泡大量汇集在砂浆与轨道板的分布在灌浆孔附近，单个气泡直径在1-2mm，成片出现，类似于蜂窝状.严重时，砂浆表层大面积起皮，极大地降低充垫层与轨道板之间的黏结力.
水泥乳化沥青砂浆充填层气泡类型多样、气泡直径大以及数量过多，影响因素复杂，又缺少有效的解决措施，已影响到充填层功能的正常发挥.为此，系统分析砂浆充填层气泡的成因，提出针对性的预防措施，对进一步提升无作轨道充填层质量具 有重要的现实意义.
2）新拌砂浆指标控制不当
新拌水泥乳化沥青砂浆的工作性能对产生充填层气泡其有重要影响，特别是含气量、流动度、扩展度三大性能指标如果控制不当，砂浆断面以及表
面容易出现数量较多的气泡，直径介于1-3mm.
无法及时逸出，容易在砂浆垫层内积聚：或者微气泡在运动过程中聚合成更大的气泡，滞留在砂浆内浆容易出现分层，在砂浆灌注完成之后稠化之前，将砂浆分为2层，类似夹心饼干，对结构受力极为 部.另一方面，在砂浆体系黏度较低的情况下，砂微气泡不断从砂浆内部逸出，于表面汇集.
3）搅拌工艺不合理
砂浆搅拌车搅拌参数设置不合理，如搅拌转速、搅拌时间、搅拌效率等都会对新拌砂浆的稳定 性产生较大影响.搅拌转速过快，新拌砂浆表面成沫，灌人板腔后形成大面积的微气泡群.搅拌转速过慢，砂浆流动性和扩展度受负面影响，加大了施工难度.
1.2施工工艺不合理
1）轨道板及底座板冲洗
轨道板铺设前应对轨道板底面和底座板（支撑层）进行彻底冲洗，其目的是清除板底浮浆、尘土及活性剂又极易生成气泡，所以轻微的扰动（包括搅粘于板底的杂物.浮浆、灰尘及杂物的存在会影响砂浆与轨道板和底座板（支撑层）的黏结性能，也容 易在砂浆灌注过程中产生豆泡.
2）板腔润湿
混凝土底座板（支撑层）和轨道板的润湿对水泥乳化沥青砂浆垫层的施工质量起着至关重要的 影响.试验研究及实践证明，底座板（支撑层）和轨道板润湿不足，容易引发贯穿气孔、气泡夹层以及直径较大的气泡.特别是贯穿气孔的出现，会对水泥乳化沥青砂浆充填层产生较大的危害.引起贯穿孔的主要原因在于润湿不充分时，砂浆中水分 与干燥的混凝土发生空气置换，砂浆中气泡外溢过程中，留下贯穿或半贯穿的通道，并在砂浆表面呈现螺旋形气孔.
3）封边及排气孔设置
过程中排气不畅较为普遍，一旦排气孔直径、数量 封边工装落后、排气孔设置不当导致砂浆灌注和角度不能按要求设置，引起砂浆灌注过程中排气不畅，加之后续砂浆推力减小，大气泡容易聚集在板腔两端，特别是位于观察孔与轨道板半月口之间 的区域尤为明显，多呈扇形分布.
4）灌注工艺
直径20mm及以上大气泡较为常见，位于板腔四周的充填层表面，呈““字形状分布（见图1）.这主要是由于砂浆由中转斗沿管壁流入灌浆孔的道板、底座板不断冲击或摩擦翻滚便形成大气泡.时，则恰恰相反.
砂浆流速越快、落差越大，对砂浆的冲击越大，夹带径较小的微气泡占据多数，这些气泡在灌注过程中加之润湿不足，底座板快速吸水，砂浆流速骤减，导 究其原因，一方面新拌砂浆含气量过大，且直的空气越多，气泡数量亦越多.若灌注时间过长，致其在板腔中发生“层流”现象，形成气泡夹层.工程实践表明，气泡夹层容易发生在板腔的4个端角.气泡夹层降低了硬化后砂浆垫层的密实程度，人为不利.
图1浆口大气泡
Fig. 1 Big bubbles around grout hole
1.3轨道板及底座板成品质量
由于乳化沥青里含有许多表面活性剂，而表面动、摩擦、冲击等）都会使水泥乳化沥青砂浆产生大 量气泡.轨道板和底座板拉毛深度过大，拉毛不够规则，或者表面过于粗糙，存在凸出的骨料颗粒时，砂浆在板底流动过程中因剧烈摩擦产生大量气泡.
由此可见，水泥乳化沥青砂浆垫层气泡往往是由多种因素交互作用面引起的，除上述因素外，轨 道板变形、环境温度、气候条件、砂浆车设备”及作业人员意识等因素的变化也会对砂浆施工质量产生影响.因此，我们应从多角度分析，寻找气泡产生的根源，以便制定针对性的预防措施.
2预防措施
水泥乳化沥青砂浆垫层质量直接关系到板式无作轨道结构在设计使用年限内的平顺性、实用性和耐久性，而气泡存在又是影响砂浆垫层质量的主要因素强水泥乳化沥青砂浆充填层气泡预防和控制. 之一.因此，要实现砂浆垫层的设计功能，就必须加
2.1配合比设计与调整
水泥乳化沥青砂浆的拌合物性能是影响垫层质量的关键因素之一.水泥乳化沥青砂浆配合比设计时，在保证原材料质量稳定可靠的同时，应重 视各种材料之间的相互匹配.水泥乳化沥青砂浆性能指标除满足设计要求，还应根据施工工况、气候条件、人员装备等及时调整.新拌砂浆性能指标宜满足表1推荐的范围要求.
举例说明，冬季施工时，砂浆流动度应靠近上过程中，卷人大量空气，当砂浆在扩散过程中与轨限值120s 扩展度靠近下限值280mm；面夏季施工
表1新摔水泥乳化沥青砂浆性能要求
Table 1 Performance requirements of fresh cement emulsified asphalt mortar
砂浆指标扩展度/mm流动度/容重/（kgm）含气量/%
2.2强化线下工艺性试验
水泥乳化沥青砂浆充填层上道施工前，必须在线下进行大量工艺性试验，用以摸索工艺、培训人员、确定施工配合比以及考察设备适用性.实践证明，线下工艺性试验准备得越充分，气泡问题出现得越少.原因在于3，工艺性试验过程中，大家对 于出现的各种气泡问题，能够针对性地认真分析和总结，通过完善工艺、改进工装设备、提高人员素质等各项措施，降低气泡产生的概率.
2.3轨道板及底座板质量控制
粒等均会影响砂浆灌注质量.轨道板铺设前，可用 轨道板底面平整度、拉毛均匀性、凸出集料颗钢丝刷去掉轨道板板底黏附的砂浆颗粒及浮浆，然后用高压水枪清洗板底浮尘.轨道板清洗的同时，还能起到润湿的作用.
提高底座板或路基支撑层的混凝土施工质量，尤其是平整度和拉毛深度.砂浆灌注前，应对底座板（或支撑层）混凝土进行充分的清理、冲洗和预湿，预湿完毕及时覆盖，保证灌浆前混凝土处于吸水饱和状态.
2.4施工工艺控制
1)优化润湿工艺
贯穿气孔归结于底座板（支撑层）润湿不充分，其危害较大.熟练掌握润湿工艺成为控制垫层贯穿气孔的关键.要求如下：①应多次润湿、充分润 湿以及均匀润湿，保证混凝土吸水饱和，但表面不应积聚明水：②润湿完毕及时覆盖和封边，尤其在灌注口和观察口位置，应采用泡沫塞进行封堵：③派遣专人润湿，定期检查，对于润湿不到位的区域， 及时补水润湿：④缩短润湿与灌注之间的间隔，间隔时间宜控制在2-5h.
2）优化封边工艺
封边工艺是否合理直接关系砂浆灌注过程中板腔是否能够顺利排气.排气不畅的症状主要表 现在板腔四周，特别是在板端密布大量气泡.为了砂浆灌注时能更好地排除板腔内的气体，保证垫层砂浆的高充盈度，应采用“透气封边带角钢”的封边工艺，如图2所示.与传统的水泥砂浆木模封边工艺相比，封边带具有良好的透气性能和密封 性能，透气不透浆，而且封边时，排气口的设置简单有效，仅需预留四角及中间位置，其他位置可根据
实际情况布置.
图2“封边带角钢”封边工艺
Fig. 2 Edge banding with angle steel andbreathable multilayer film
3）改进灌注工艺
数对充填层气泡，尤其是表面2cm及以上气泡的形 灌注速度、灌注时间、灌注落差等灌注工艺参成具有重大影响.为控制灌板速度、统一灌板时间、减少灌板时的落差，减少砂浆灌注时带入的气泡，可以采用水泥乳化沥青砂浆专用排气灌注漏斗 进行灌注.实践证明，灌注效果十分理想.
3结语
只要分析清楚气泡的成因，采取适宜的措施，水泥乳化沥青砂浆充填层的气泡缺陷是可以消除的.值得注意的是，气泡的产生往往不是单一因素 造成的，解决的办法也不是一成不变的，应该具体问题具体分析具体对待.此外，在采取措施消除气泡问题的同时，应综合考虑其他技术指标，不能片面强调某一方面，否则将会顾此失彼，得不偿失. 总之，只有参建各方共同努力，及时掌握施工控制要点，才能确保水泥乳化沥青砂浆的施工质量.
参考文献：
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（施工技术》官方
