沥青砂浆车（共5篇）
沥青砂浆车 篇1
1 概述
材料的宏观性能是其微观性能的具体反映, 是内在微观性能的外在表现[1,2,3]。水泥乳化沥青砂浆材料的微观结构及性能决定了无机-有机复合水泥乳化沥青砂浆材料的力学行为和耐久性能。通过对水泥乳化沥青砂浆材料的孔结构分析、SEM分析, 以及水泥乳化沥青砂浆与混凝土界面结合方式的分析研究, 得出水泥乳化沥青砂浆材料微观结构和组成砂浆材料与种类密切相关。研究结论有助于加深对水泥乳化沥青砂浆复合材料微观性能的认识, 进一步提高该材料的技术开发与应用水平。
2 水泥乳化沥青砂浆孔结构分析
孔结构是水泥乳化沥青砂浆结构体系中重要的组成之一, 在水泥乳化沥青砂浆结构体系中存在大量孔径大小不等、形貌不同和空间排列各异的不同空隙及孔结构。水泥乳化沥青砂浆中的空隙及孔结构包含有硬化水泥石中的空隙、界面区中的空隙、砂浆搅拌中引入的空气以及由引气剂引入的空气等形成的空隙及孔结构。水泥乳化沥青砂浆空隙与孔的结构特征对砂浆的力学性能及耐久性能等宏观行为具有重要影响。通常, 空隙率越小, 强度和耐久性能越高;在总空隙率相同的情况下, 小孔的比例越大或平均孔径尺寸越小, 强度和耐久性能越高。
水泥乳化沥青砂浆28 d抗压强度与孔隙率之间的关系见图1。
由图1可以看出, 水泥乳化沥青砂浆28 d抗压强度随孔隙率的增加而减小。既然空隙与孔结构对水泥乳化沥青砂浆宏观行为影响重大, 那么研究砂浆空隙与孔结构, 包括孔径大小、孔径分布及空隙总面积等就尤为重要。结合不同组成材料及不同砂浆配合比, 对水泥乳化沥青砂浆的孔结构进行研究。
乳化沥青是组成水泥乳化沥青砂浆的关键材料, 不同性能品质乳化沥青与细骨料界面结合方式及紧密结合程度不同, 不同性能品质乳化沥青与水泥水化产物的交互作用及紧密结合程度不同。这些不同的界面结合方式、交互作用及紧密结合程度, 直接影响着水泥乳化沥青砂浆的孔径大小、孔形貌及孔的空间排列状况, 并最终影响其空隙结构。
由2种不同乳化沥青材料所制备而得的水泥乳化沥青砂浆, 其孔结构特征见表1。其中砂浆S1、S2采用乳化沥青R1, 砂浆S3、S4采用乳化沥青R2。
由表1可以看出, 采用不同乳化沥青所制得的水泥乳化沥青砂浆其总空隙面积、体积中间孔径、面积中间孔径、平均孔径和特征长度有着显著的差异。
S1、S2和S3、S4砂浆空隙结构见图2, 其中曲线1、2为S1、S2砂浆空隙结构曲线, 采用R1乳化沥青, 曲线3、4为S3、S4砂浆空隙结构曲线, 采用R2乳化沥青。
由图2可以看出, 同一种乳化沥青配制的水泥乳化沥青砂浆, 其孔结构相似, 不同乳化沥青配制的水泥乳化沥青砂浆, 孔隙结构差异显著。
不同砂浆孔径分布见图3。
由图3可以看出, 不同乳化沥青制得的水泥乳化沥青砂浆其孔径分布大不相同, 而且S1、S2砂浆中小于200μm孔径约占全部孔径50%;S3、S4砂浆孔径较大, 小于200μm孔径约占全部孔径13%, 大于200μm孔径约占全部孔径87%。按照美国学者Mehta P K的孔径理论, 认为孔径大于100μm, 对材料强度和渗透性会有消极影响[4,5,6,7,8,9,10];藉此理论, 可以判断采用原材料R1乳化沥青所制得的水泥乳化沥青砂浆所形成的空隙和孔结构较采用原材料R2乳化沥青所制得的水泥乳化沥青砂浆所形成的空隙和孔结构更为合理, 具有更优的力学性能和耐久性能。但是, 由于砂浆中各个组分存在不同的迭加效应和相互作用, 因此, 不能简单的认为水泥乳化沥青砂浆的宏观行为 (强度、耐久性) 只决定于砂浆的孔隙率和孔结构。
研究还发现, 当采用不同砂浆配合比时, 只要所制得水泥乳化沥青砂浆满足暂行条件技术要求, 其空隙分布尽管有所不同, 但差异不是特别显著。
3 水泥乳化沥青砂浆SEM分析
水泥乳化沥青砂浆是一个非匀质的多相复合体, 主要由硬化水泥浆体、细骨料、沥青颗粒、空隙和孔等组成。在水泥乳化沥青砂浆物质结构体系中, 存在砂1/4水泥浆体、砂1/4沥青颗粒和沥青颗粒1/4水泥浆体等多种结合方式, 各种组成材料及水泥水化矿物俩俩结合相互作用。由于硬化水泥浆体、沥青微粒和骨料的膨胀变形不一致, 或因骨料表面包裹水膜, 骨料与水泥浆体粘结, 沥青微粒与水泥浆体胶结、沥青微粒与骨料粘结等结合方式各不相同, 以及一定的空隙存在等因素, 致使在水泥乳化沥青砂浆内部各组分之间会产生细微的缝隙和微弱结构界面。该裂纹或微弱结构界面是砂浆中的最薄弱环节, 是直接影响砂浆力学性能与耐久性的重要因素。为了进一步观察砂浆内部矿物及界面结构的状况, 本试验利用扫描电子显微镜观察砂浆内部矿物及砂浆界面的28 d形貌特征 (见图4—图7) 。
由图4、图5可以看出, 在水泥乳化沥青砂浆结构体系中, 骨料和沥青微粒均匀分散在水泥浆体中;由图6可以看出, 在水泥乳化沥青砂浆结构体系中, 存在大量大小不等形态各异的孔结构及不同的多相结合界面;由图7可以看出, 在水泥乳化沥青砂浆各组分、矿物结合界面及孔隙中, 存在大量反应生成物, 且相互黏结螯合。从实物形貌结构上进一步解释了水泥乳化沥青砂浆强度形成机理。
4 水泥乳化沥青砂浆与混凝土界面结构分析
水泥乳化沥青砂浆与混凝土的结合情况影响着砂浆与混凝土的粘接强度, 决定着无砟轨道结构使用性能和列车的安全平稳运行。新拌水泥乳化沥青砂浆浆体在压应力、自流渗透和浸渍作用下, 由混凝土表面侵入内部空隙和毛细孔道, 在结合界面处与原生混凝土组分及水化矿物发生二次反应及二次水化反应, 形成新的反应物, 各反应物之间相互结合填充, 形成新的界面网络结构。利用扫描电子显微镜观察了不同龄期 (7 d和28 d) 水泥乳化沥青砂浆与混凝土界面结合情况的形貌特征 (见图8、图9) 。
由图8、图9可以看出, 在水泥乳化沥青砂浆和原生混凝土间存在一明显界面, 随着水化反应和二次反应的不断发展, 界面逐渐被反应物密实填, 相互结合成网络构架, 产生一定的粘结强度, 从实物形貌结构上进一步解释了水泥乳化沥青砂浆与原生混凝土界面连接较好, 结构相对紧凑密实。
图10—图13是水泥乳化沥青砂浆与原生混凝土界面结合情况宏观图片及断裂图片。
从图10—图13可以清晰看出, 水泥乳化沥青砂浆与混凝土紧密结合, 在外力破坏作用下, 其断裂位置并不局限在砂浆与混凝土结合界面, 大部分断裂位置在原生混凝土自身界面, 说明砂浆与原生混凝土之间结合紧密, 粘接有力。
5 结论
(1) 孔结构是水泥乳化沥青砂浆微观结构体系中重要组成结构之一, 空隙率越小, 强度和耐久性能越高;在总空隙率相同的情况下, 小孔的比例越大或者平均孔径尺寸越小, 强度和耐久性能越高;
(2) 采用不同乳化沥青所制得的水泥乳化沥青砂浆其总空隙面积、体积中间孔径、面积中间孔径、评均孔径和特征长度有着显著的差异;
(3) 采用R1乳化沥青所制得的水泥乳化沥青砂浆与R2乳化沥青所制得的水泥乳化沥青砂浆相比较, 由于其所形成的空隙和孔结构更为合理, 故具有更优的力学和耐久性能;
(4) 砂浆中各个组分存在不同的迭加效应和相互作用, 不能简单的认为水泥乳化沥青砂浆的宏观行为 (强度、耐久性) 只决定于砂浆的孔隙率和孔结构;
(5) 裂纹或微弱结构界面是砂浆中的最薄弱环节, 是直接影响砂浆力学性能与耐久性的重要因素;
(6) 在水泥乳化沥青砂浆各组分、矿物结合界面及孔隙中, 存在大量反应生成物, 且相互黏结螯合;
(7) 新拌水泥乳化沥青砂浆浆体在压应力、自流渗透和浸渍作用下, 侵入原生混凝土内部空隙和毛细孔道, 在结合界面处与原生混凝土组分及水化矿物发生二次反应及二次水化反应, 形成新的反应物, 各反应物之间相互结合填充, 形成新的界面网络结构;
(8) 水泥乳化沥青砂浆与原生混凝土界面连接较好, 界面结构紧凑密实。
参考文献
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沥青砂浆车 篇2
关键词：水泥乳化沥青；原材料性能；配合比；施工质量控制
1 概述
由中铁十一局集团第二工程有限公司施工的沪杭铁路客专六标一分部，施工里程为DK125+732～DK135+152，设计时速350公里，设计为板式无砟轨道中的CRTSⅡ型（纵连板），为了现场水泥乳化沥青砂浆的顺利灌注及后续施工中的有效指导，本文对水泥乳化沥青中各种原材料的质量控制、CA砂浆的配合比、CA砂浆施工性能、外界环境对CA砂浆性能的影响以及CA砂浆现场灌注时的质量控制等各方面进行了总结，以便日后施工中起着指导作用。
2 水泥乳化沥青砂浆灌注施工工艺性试验
CA砂浆现场灌注质量与砂浆配合比、原材料、设备、环境温湿度、现场施工板的曲线程度等有一定的关系。所以在灌注之前需要在施工现场选取一个地点，结合施工实际情况，制作符合现场实际情况的模拟工作台，对每台砂浆车进行工艺性揭板试验，总结砂浆车的搅拌参数、投料工艺、验证CA砂浆配合比可工作性，只有灌注后揭板情况符合现行标准要求、气孔少、无沥青破乳现象发生的才可实际施工，灌注工艺见图1。
2.1 轨道板底和底座板面冲洗和预湿
根据气候条件的不同，对底座板及轨道板底进行预湿，根据该部采用的角钢封边方式和天气情况，在灌浆前2-4小时进行预湿，预湿和板底及底座砼表面清洗同步进行。轨道板吊起进行铺设时，用高压水枪对底座砼和轨道板进行冲洗，冲洗完成后，对底座板上的明水和轨道板底的水珠用棉布进行清除，然后铺设轨道板。也可以轨道板铺设后，采用高压水枪对轨道板底进行湿润，然后用吸水棉布在板腔内拉动，消除明水。立即进行封边，并对排气孔和灌浆孔进行遮盖，使蒸发的水分始终在板腔内，以保证板腔内的湿度，如图2所示。
2.7 现场施工
经多次试验，达到质量稳定，工艺成熟后方能进行现场施工。现场施工中必须严格按照工艺试验中总结的各项参数及各工艺流程施工。
3 水泥乳化沥青砂浆质量问题分析及控制
3.1 水泥沥青砂浆拌制质量控制
3.1.1 水泥沥青砂浆拌制
①水泥沥青砂浆采用砂浆车搅拌，把投料顺序和搅拌工艺输入砂浆车电脑控制系统，每次输入配合比和搅拌量后，由砂浆车自动进行搅拌。
②根据厂家给定的配合比范围在室内对施工配合比进行微调整，使各项性能符合施工规范及现场要求，表1是本施工标段施工配合比调整及搅拌工艺的要求。
表1 CA砂浆的基本配合比（kg/m3）
[项目＼&干料＼&乳化沥青＼&水＼&减水剂＼&消泡剂＼&调整范围
基本＼&≤1500
1490＼&≥250
265＼&120-160
140＼&2-5
2.9＼&0.2-1
0.6＼&]
③投料顺序和搅拌工艺：先投液料（乳化沥青、减水剂等），再投干粉料。液料全部投完后，然后在持续转速下投入干粉料，搅拌转速为80转/分，待干料全部投完后进行高速搅拌，转速为120转/分搅拌150秒，最后减速至30转/分的慢搅并维持60秒，至此搅拌过程结束，卸料至中转罐。
3.1.2 水泥沥青砂浆指标检测
泥沥青砂浆搅拌完成以后，首先进行砂浆工地试验指标检测，如流动度、初始扩展度、含气量和容重及成品砂浆温度等，检测后格后方可进行砂浆灌注，如检测不合格应倒入废浆池，并根据不合格指标，适当调节外加剂后，再重新搅拌砂浆，严禁对不合格的CA砂浆混合料进行再搅拌使用。具体指标如下：初始流动度标准为80-120s；初始扩展度为a5≥280mm和t280≤16s、30分钟扩展度为a30≥280mm和t280≤22s；含气量测定：标准为<10%；容重测量：>1800kg/m3；新拌砂浆温度测定：5-35℃，采用精度不大于0.5℃的温度计测量。
3.2 影响水泥乳化沥青砂浆性能的因素分析
水泥乳化沥青砂浆的拌合物性能受很多因素的影响，尤其是干料、乳化沥青、减水剂、消泡剂等原材料成分的影响，其次总搅拌时间、搅拌转速、材料与环境温度等对混合砂浆性能影响见图5。
浅谈水泥沥青砂浆的缺陷修补 篇3
以对列车走行破坏小、耐久性强和成本低廉为无砟轨道的开发原则,CA砂浆(Cement Asphalt Mortar)是板式无砟轨道结构弹性调整层的关键组成部分(比较成功的技术路线),它是由专用沥青乳液、水泥、掺合材料、细骨料、水、铝粉等材料在常温下经掺和制成的,其性能好坏直接影响到板式轨道使用的耐久性与维护工作量。目前CRTS Ⅰ型板式无砟轨道已在我国武汉综合试验段、石太客运专线、滨绥线成高子试验段试用,进行了温暖、寒冷及严寒地区的试验铺设和工程应用,将在广深港、广珠、哈大、京沪等多条铁路线上推广应用。
CA砂浆是由乳化沥青、水泥、细骨料、水和外加剂经特定工艺搅拌制得的具有特定性能的砂浆。由于施工管理和技术等方面的原因,现场灌注的CA砂浆通过揭板检查后难免存在缺陷,正常情况下,灌板存在缺陷必须揭板重新灌注。但当板的缺陷很小或已经铺轨无法揭板时,也可依据实际情况对缺陷板进行修补。另一方面运营后受自然环境和行车疲劳影响而造成的砂浆裂缝,也可依据实际情况对缺陷板进行修补。本文将就CA砂浆缺陷的产生和修补进行详细介绍,希望对提高CA砂浆施工的质量控制水平有所帮助。
1 CA砂浆缺陷的产生
1)砂浆的缺陷一般是在轨道板超高侧砂浆与轨道板连接处有明显的缝隙,再者是在轨道板的边角处砂浆未填满,造成了砂浆不饱满等。灌板后容易产生的质量缺陷一般表现为边角处不饱满和板与砂浆留有空隙等情况。
2)因施工时遗漏、出错或配方不良以及运营后受自然环境和行车疲劳影响等原因而造成砂浆的损坏,一般表现为砂浆开裂。
2 CA砂浆缺陷的修补配方
2.1 CA砂浆表面的修补
凡是砂浆表面以及边角有脱落、剥离和裂缝,可以用下面两种配方修补。1)沥青水泥浆的修补。用水泥与沥青乳液的比例为1∶1,水灰比为0.35的沥青水泥浆涂抹,根据拌合情况,可酌加外掺剂。如需较稠浆液时可适当多加水泥,需要快干时,可掺用早强和超早强水泥。早强水泥用量不少于30%。2)环氧树脂水泥涂抹。用E-51和E-44牌号的环氧树脂,以丙酮、甲苯、二甲苯(三种任用一种也可)为稀释剂,苯二甲酸二丁酯为改性剂,以乙二胺为固化剂,加入水泥作为填料。如有煤焦油可加入环氧树脂1/2的量,效果亦好。配方为环氧树脂100;稀释剂25～50;苯二甲酸二丁酯5;水泥100;乙二胺12。固化剂乙二胺在使用时加入。
2.2 CA砂浆损坏时的修补
CA砂浆损坏造成裂缝时,可以继续用原沥青水泥砂浆延续灌注而使其结合。但考虑到沿线各地对临时用电、水及原料的等等不便,小量修补可用化学灌注法进行。
1)丙烯酰胺灌浆法。
用丙凝浆液灌注时,要封上周边以防外流,浆液可用手压泵通过注浆嘴压浆,约5 min～15 min即可凝成一体。丙凝浆液配制如下:丙烯酰胺9.5%,NN-甲撑双丙烯酰胺0.5%,三乙醇胺0.4%,过硫酸胺0.5%,水90%左右。配液时,把引发剂过硫酸胺溶入总量一半的水中,称为B液。丙烯酰胺、双丙烯酰胺溶于另一半水中,用前加入三乙醇胺称为A液。A液与B液在灌浆时相混合,两液混合后立即开始反应。经过引发、聚合、交联,很快形成不溶于水的凝胶。
2)聚氨酯灌浆材料。
聚氨酯灌浆材料灌浆时,封上周边以防外流,浆液可用手压泵通过注浆嘴压浆。氰凝灌浆采用一步法,配方如表1所示。
三乙醇胺在灌浆前加入。
3 CA砂浆的修补工艺
3.1 修补工艺
一般的说,在轨道板边角部砂浆未能流到位、面积不大时,板与砂浆留有空隙,缝隙深度小于30 cm且能够进行凿除操作,可进行补灌。补灌时先要对不饱满的砂浆层进行凿除,凿除的深度不能太浅,一般要在10 cm以上。凿除后使砂浆面呈齐平状,不得使新旧砂浆层产生叠加现象。凿除完成后,用高压水枪或高压风对凿除的砂浆面进行处理。立模。补灌时一般应采用木模比较方便,模板的长度要大于缺陷长度20 cm左右,灌浆槽尺寸以20 cm×20 cm为宜,模板高度要求在20 cm左右,在模板内侧每隔50 cm左右加一道支撑肋板,使得模板与板间留有2 cm左右的孔隙,在模板的外侧底座板上植筋,并通过木楔使模板固定,在模板底部外侧抹砂浆,防止漏浆[3]。补灌时,用容器盛浆液徐徐从灌浆槽倒入,要力求慢慢浇筑,其目的是把气全部排出。浆液要高出板缝10 cm以上,使得浆液有一定的压力,确保补灌的砂浆能全部填满板缝。在灌板24 h后,且砂浆达到2 MPa左右拆模,铲掉板外多余的砂浆,用砂轮磨平。在灌板后要使新旧砂浆连接密贴,饱满且无气泡。
3.2 修补时注意事项
缺陷板修复的关键点有:1)对缺陷砂浆的凿除深度应在10 cm以上,否则在荷载的作用下会脱落。2)必须清除粘结面。3)灌浆槽必须设在缺陷最深处。4)在砂浆灌注和前硬化期(2 MPa)内不得扰动。
参考文献
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沥青砂浆车 篇4
沥青水泥砂浆车简称砂浆车, 是高速铁路无砟轨道施工建设的专用关键设备, 主要用于高速铁路无砟轨道轨道板垫层砂浆的制备及灌注。目前, 世界上拥有砂浆车开发制造技术的国家有德国、日本和中国。由于德国和日本的高速铁路早在20世纪70~80年代已完成建设施工, 因此其砂浆车技术一直停留在上世纪70~80年代的水平, 而且由于这两个国家国土面积均相对狭小、地形相对单一, 因此其砂浆车的种类及技术特点相对来说都比较单一;然而我们国家就大为不同, 我国国土面积较大、地形又复杂多样、气候等情况也都不尽相同, 一条铁路可能要经过平原、山地、丘陵、河流等不同地形, 也可能要经过高寒、低热等不同气候条件地区, 因此对砂浆车的技术特点需求就相对更加多样化, 对砂浆车的功能要求就更高。针对这样的情况, 我们国家如果要修建高速铁路, 照搬德国或日本的砂浆车技术是绝对不行的, 必须开发适合我国自己的砂浆车技术。三一重工于2005年着手进入砂浆车技术的开发, 第一台砂浆车样车于2006年年底下线, 是国内进行砂浆车技术开发最早的厂家, 也是国内样车下线最早的厂家。截至2010年底, 三一重工已经成功完成高弹模砂浆车、低弹模砂浆车、工业造型砂浆车、通用型砂浆车、跨轨道板自行走砂浆车共计五个大系列的开发。
1、高弹模砂浆车
2006年底, 三一重工与中铁二局联合开发的第一台高弹模砂浆车成功下线, 并一次性成功通过权威的德国博格公司100多项指标苛刻检验, 该车世界首创了微泡砂浆生产技术、车辆自动快速调平技术、高精度抗震计量技术等世界领先技术, 引领着我国砂浆车产业从一开始就以世界领先的高姿态起步。该车开创性地采用了立式行星搅拌技术, 微泡砂浆生产使得在不添加昂贵的消泡剂的情况下也可生产出合格的优质砂浆;调平技术的开发过程中, 虽然走过一段采用支腿调平的弯路, 但凭着三一人的智慧和勤奋, 最终还是成功开发出了四油缸式自动快速调平技术, 整个调平过程可以在10秒内自动完成, 调平角度可达±7°, 精度可达±0.5°;由于高铁施工的特殊性, 对砂浆配方的要求非常高, 尤其是部分用量很小的外加剂, 多几克或少几克就可能会对砂浆质量有决定性的影响, 因此砂浆车原材料的计量精度就显得尤其重要, 该车得到德国博格公司的高度认可, 高精度的抗震计量技术绝对是至关重要的一环。该型号高弹模车参加了世界首条运营时速超过350km/h的京津城际客运专线的施工建设, 整个京津高铁共使用三一重工的该型号高弹模砂浆车10台。
2、低弹模砂浆车
2007年底, 三一重工第一台低弹模砂浆车成功下线, 该车型是应铁道部无砟轨道施工的配方需求, 专门用于低弹模 (即CRTSI型板) 无砟轨道板施工, 为满足配方的要求, 对原材料储送料装置进行了优化和重新设计, 沥青箱容积及外加机箱容积均进行了大幅度提升, 在底盘上增加了两个1方的悬挂式水箱, 充分地利用了设备空间, 干粉计量采用二次减计量, 大大提高了干粉计量的精度, 搅拌主机创新采用了弹性减震设计, 解决了原来无法提升转速的瓶颈问题 (原来转速超过120rpm时整车晃动严重) , 使最大转速可提升至200rpm以上, 同时对搅拌机构进行了优化, 采用了强制对流式搅拌机构, 大大提高了砂浆搅拌效率和搅拌质量。该型号砂浆车后来参加了创造当时时速394km/h的世界纪录的武广高铁客运专线的施工建设。
3、工业造型砂浆车
2008年, 三一重工与湖南大学合作开发的“流线型”工业造型车成功下线, 并获得了当年长沙“芙蓉杯”国际工业设计企业创新奖, 该车采用整体“流线型”设计理念, 涂装采用三一“红色之星”的整体风格, 以三一“简洁自信, 张扬个性”的工业造型设计理念为宗旨, 该车成功参加了Bauma China2008中国上海国际工程机械博览会 (简称“宝马展”) 。
4、通用型砂浆车
2009年, 三一重工成功推出通用型砂浆车, 该车性能更加先进, 可以同时兼容高弹模CRTSII型板、低弹模CRTSI型板、德国博格板、日本板等不同板型, 可以兼容多种砂浆配方, 通用性更高、适用性更强, 外加剂计量创新采用冗余设计, 使计量精度大大提升, 达到±3g的高精度, 操作更加智能便捷, 生产模式实现“一键式”切换, 制、灌浆施工效率更高, 外箱体采用整体式包装, 更加美观, 该型号砂浆车受到了中铁客户的一致青睐和高度肯定, 该型号砂浆车后来成功参加了bauma德国国际工程机械博览会、bauma上海国际工程机械博览会及北京国际工程机械展, 这在国内甚至世界上都是独一无二的。
5、跨轨道板自行走砂浆车
2010年, 三一重工的专门用于隧道高铁施工的跨轨道板自行走砂浆车成功下线, 该型车已成功完成石武高铁客运专线湖北大悟段徐家冲、黄龙寺等隧道线路段的施工建设。该型砂浆车是为解决高铁长隧道及桥梁的灌浆施工难题而开发的一种专用新设备, 可跨高铁轨道板行走及直灌施工, 弥补了三一原有的半挂车型砂浆车不能在无施工便道的特殊路段施工的缺点。该车采用模块化设计, 可以分块拆分转运组装;全液压驱动, 行驶速度可在10~50m/min范围内无级可调, 转向角度≥10°, 最大爬坡能力可达6%;左右轮胎跨距可在2.94~3.54m范围内实现多种宽度档位调节, 以适应现有的各种轨道板宽度;并设置随车吊, 以便于沥青和干粉等原材料的补给;控制采用“有线+遥控”的双操作模式, 可任意切换, 同时整车可实现双向行驶。跨轨道板自行走砂浆车的成功下线标志着三一重工已开发出涵盖现有各种型号的砂浆车, 可以满足目前高速铁路无砟轨道各种砂浆配方及地形、路况的现场施工需要, 这在国内乃至世界上都是绝无仅有的。
现在美国、印度、缅甸包括欧洲等国家都已开始进行高速铁路建设的前期准备工作, 相信三一重工的砂浆车一定会走出国门, 为我国的工程机械行业增光添彩, 为世界高速铁路建设做出突出贡献。
摘要：中国高铁从最初的探索, 到现在形成总里程1.3万公里、最高试验时速486.1km/h的高铁网, 短短几年完成了世界高铁建设的奇迹, 而作为高铁施工关键设备的砂浆车功不可没。作为国内技术最先进、型谱最齐全的砂浆车, 三一重工砂浆车为我国高铁建设做出了卓越贡献。从高弹模到低弹模, 从低弹模到通用型, 从通用型到专门针对隧道施工的跨轨道自行走车, 三一重工砂浆车的研发一直引领着国内砂浆车的发展, 见证着我国高铁建设的发展历程。共获得了“国家重点新产品”、“三一重工科技创新一等奖”等多项荣誉, 参加了京津、京沪、京石、武广、哈大、沪宁、沪杭、成灌、石武、成绵乐等我国多条高速铁路的施工建设。本文对三一重工的各型号砂浆车的研发历程及技术特点进行全面介绍。
关键词：三一重工,各型号砂浆车,研发历程,技术特点及应用
参考文献
沥青砂浆车 篇5
目前针对CA砂浆材料领域的科研工作开展较多, “十一五”科技支撑计划和863课题已将高速铁路无砟轨道用CA砂浆立项研究。但我国CA砂浆大部分研究集中在室内试验阶段, 依托的工程实体运营时间较短, 对研究成果的检验还需要较长的时间。同时, 材料性能评价体系的研究工作中也缺乏强有力的基础数据作为依托, 致使现阶段我国可用于设计时速高达350km/h以上较为完备的CA砂浆工艺成套技术还不成熟, 尤其砂浆配合比设计方法、性能评价、施工工艺等方面尚有不足, 对高速铁路CA砂浆现场施工工艺及质量控制还没有完善的标准, 给我国高速铁路大规模的建设造成一定的技术障碍。
2 无砟轨道结构
沪昆铁路客运专线江西段站前工程HKJX-5标段位于南昌市和高安市境内, 里程为DK569+839.17~DK638+468.75, 全长68.62958千米, 首件段CRTSⅡ型板式无砟轨道起讫里程为DK587+575-DK590+637, 全长3., 062km, 包括两座特大桥, 两段路基, 共计634块CRTSⅡ型轨道板。
桥上CRTSⅡ无砟轨道结构由钢轨、扣件、轨道板、CA砂浆垫层、底座、侧向挡块、滑动层、高强度挤塑板和限位板组成;路基上CRTSⅡ无砟轨道结构由钢轨、扣件、轨道板、CA砂浆垫层、支撑层和线间填筑物组成。桥上轨道总结构高度679毫米 (直线段) , 路基上轨道总结构高度779毫米 (直线段) 曲线段轨道总结构高度根据超高的不同进行计算。图1和2是桥上CRTSⅡ型板式无砟轨道横断面图。
3 水泥乳化沥青砂浆试配试验
3.1 原材料的选定
选定的原材料必须要与理论配合比的原材料相适应, 主要原材料如下:
⑴CRTSⅡ型板式无砟轨道水泥乳化沥青:安徽中铁工程材料科技有限公司生产, 规格及型号:AL-NS001;颗粒极性:阴性。
⑵CA砂浆用干料:安徽中铁工程材料科技有限公司生产, 规格及型号:RP-Q2。
⑶CA砂浆用普通减水剂:安徽中铁工程材料科技有限公司生产, 规格及型号:RAWY101。
⑷CA砂浆用消泡剂:河南道纯化工技术有限公司生产, 规格及型号:DSP-010型。
⑸CA砂浆拌合用水:能饮用的自来水。
3.2 材料相容性检验
对于水泥乳化沥青砂浆来说, 各组分之间具有好的相容性是确保砂浆均匀性、稳定性以及其他各项性能的前提。所以, 在配制砂浆前, 务必要对各个材料进行相容性检验。检验不合格的一律不能用来配制CA砂浆。
⑴水泥与乳化沥青的相容性
水泥与乳化沥青的相容性是配制水泥乳化沥青砂浆的基础, 其不相容的表现形式主要有两种, 一是水泥和乳化沥青刚刚拌合就破乳;二是拌合后虽然不很快破乳, 但工作性能损失很快, 拌合结束5分钟后, 砂浆变稠, 扩展度加速变小, 流动度过低。解决这两者不相容的方法是变换水泥品种或者重新选择乳化沥青, 直至达到相容的结果
⑵干料与各种外加剂的相容性
干料与外加剂的相容性检验也是通过拌合试验来实现的。干料与外加剂的不相容表现为出机砂浆的扩展度满足技术指标要求, 而30分钟后砂浆的扩展度大幅下降, 达不到280毫米要求;或表现为砂浆严重离析、分层等。解决干料与各种外加剂的不相容应从更换水泥品种、重新选择外加剂品种或类型等方面进行。
3.3 配合比设计
完成了原材料的优选和相容性检验后, 进行水泥乳化沥青砂浆的配合比设计工作。其内容主要包括:砂浆配合比的初步确定, 砂浆试拌、成型及其基本性能的检测;根据检测结果, 对初步配合比进行调整;调整后的砂浆试拌、成型及其性能检测;当砂浆的性能仍不符合指标要求时, 重复调整直至满足砂浆的性能指标要求;确定砂浆的最终配合比。
为保证CA砂浆的力学性能与耐久性能, 在确定砂浆最终配合比时, 应满足以下要求:
⑴水泥用量宜不小于400千克每立方米。
⑵乳化沥青与水泥的比值宜不小于0.35。
⑶水灰比宜不大于0.58。
⑷CA砂浆设计厚度30毫米, 性能满足《客运专线铁路CRTSⅡ型板式无砟轨道水泥乳化沥青砂浆暂行技术条件》 (科技基【2008】74号) 和验标的要求。
⑸CA砂浆的最小抗压强度达到1兆帕后方可拆除轨道板下面的精调校正装置, 最小强度达到3兆帕后方可承重。
3.4 正交设计试配方案
⑴正交试验设计的基本原理
正交试验设计是一种安排多因素试验的数学方法, 此方法既科学又方便。对于诸如CA砂浆性能的变化规律或者最优工艺条件的确定等这类问题, 因为涉及的因素众多, 试验周期长, 量测数据离散, 试验工作繁重, 采用正交设计来安排试验, 只要做少量试验就可以得到正确的结论和好的效果, 事半功倍。这种利用数学上的正交特性-具体的说就是正确使用数学上的正交表来安排多因素试验和分析试验成果的一整套方法, 称为正交试验设计方法。他的特点就是采用最优水平组合来代替全部的组合。
⑵试验方案
在原材料初步选定后, 采用正交设计方法, 分析各原材料掺量对CA砂浆性能 (流动度、含气量、28天抗压强度、28天弹性模量) 的影响情况, 以确定最优配合比。对乳化沥青 (A) 、干料 (B) 、水 (C) 消泡剂 (D) 、减水剂 (E) 4种原材料用量各取5个水平 (表1) 进行正交设计。
⑶试配试验结果分析
通过对试配试验数据进行方差分析, 确定初始配合比为干料∶乳化沥青∶减水剂∶消泡剂∶水=1500∶250∶5.0∶0.06∶155, 对初始配合比砂浆的性能进行检测, 各项指标均满足相应要求。
3.5 工艺性试验及配合比的确定
初始配合比砂浆配合比和搅拌工艺确定后, 开始在线外试验段进行验证和灌注工艺试验、揭板试验。在试验中出现以下问题:
⑴气泡多。原因是消泡剂用量较少, CA砂浆搅拌车自动计量的消泡剂难以在短时间内充分与其他材料搅拌均匀。
⑵出现空洞的现象。是由于底座板润湿工作不到位引起的。如果底座板润湿不充分, 由于底座板吸水, 置换出底座板内的气泡在砂浆层就会产生空鼓、贯穿气孔等缺陷;如果预湿过度, 在轨道板底或者是底座板上残留有明水, 则容易造成砂浆泌水、沥青析出等缺陷。
⑶砂浆表明局部发黑的现象。经试验分析, 其主要是砂浆原材、搅拌工艺引起的。
通过多次揭板试验不断总结, 最终确定了CA砂浆基本配合比为干料∶乳化沥青∶减水剂∶消泡剂∶水=1500∶250∶5.0~5.5 (可调) ∶0.05~0.07 (可调) ∶150~170 (可调) 。
4 施工工艺
4.1 润湿工艺
⑴铺板前润湿
为了保证砂浆与底座或支撑层有良好的粘结, 铺板前应采用高压水枪冲洗底座或支撑层, 清除表面的浮浆与灰尘。
⑵封边前润湿
经线外试验段多次工艺试验, 确定先润湿后封边的工艺方案。轨道板灌注前2~4小时, 根据天气及底座板轨道板情况利用洒水车冲洗底座板及轨道板底2~3次, 冲洗充分, 确保底座板及轨道板底表面吸水饱和。封边前采用高压水枪充分冲洗轨道板底和底座板 (支承层) 表面, 使其充分湿润, 处于保水状态, 当底座或支承层凹凸不平有较多积水时应采用风力灭火机将积水清除, 利用干棉布左右移动擦除板腔内上下未吹除的明水, 确保板腔内无积水且处于饱和面干状态。封边完毕后应对灌注口和观察口进行覆盖, 防止水分散失。
⑶灌注前湿润
在灌浆前及时观察观察口和灌注口观察底座的湿润情况, 如底座潮湿, 则不需进行湿润;如底座干燥, 则需再次进行湿润。灌注砂浆前10分钟再次检查板腔润湿状况, 确认其表面无残留明水和雾化不彻底等现象。如发现局部有积水, 则可采用风力灭火机吹出或吹散积水。
4.2 CA砂浆配制
搅拌速度及时间则主要影响水泥乳化沥青砂浆的含气量、抗压强度及弹性模量, 通过多次试验, 我们得到合理的投料顺序和拌和方式如下:
⑴从水箱加水。
⑵从P乳剂箱加水。
⑶从A乳剂箱加乳化沥青, 停转后迅速投入减水剂和消泡剂;低速搅拌, 30转每分钟的速度搅拌30秒;螺旋泵投入干粉料;高速搅拌, 以105转每分钟的速度搅拌120秒;减速至30转每分钟, 搅拌90秒。
⑷CA砂浆出仓。
砂浆搅拌车加料, 定人定岗。加料前注意加料顺序, 并检查各原材料的质量、性能是否符合要求。
砂浆搅拌车的检查。每天开盘之前, 应对砂浆搅拌车进行全面检查, 防止在施工过程中出现意外情况, 保证搅拌灌注施工的顺利进行。砂浆车的计量系统, 每周须进行自校;砂浆车的搅拌主机与成品仓应及时清理剩余砂浆。
施工配合比的调整。施工配合比的调整范围必须在基本配合比的允许范围之内;施工配合比的调整应根据原材料的性能、轨道板底座的类别、板腔厚度、板腔温度、湿润等情况来调整。
4.3 灌注工艺
为防止砂浆在运输过程中产生离析, 砂浆在灌注前必须搅拌均匀。
灌注施工时先打开中转罐卸料阀门, 待砂浆充满灌注软管后, 再缓慢打开灌注阀门, 砂浆初流入时严格控制流速, 防止大气泡包裹在内, 逐渐增大流速直至灌注口砂浆面高出轨道板顶约15公分, 此后随时观察灌注孔内砂浆的液面高度, 并控制流速维持砂浆面高度, 进行连续灌注, 待四角排气孔有砂浆均匀流出后及时关闭灌注阀门。直线板的灌注时间应控制在3~4分钟内, 曲线板的灌注时间应控制在5分钟±30秒内。当砂浆面高于轨道板顶面5~10公分且不能回落时, 灌浆过程才可告结束。
砂浆灌注的节奏是慢→快→慢, 切忌砂浆灌注过程中突然增加或减小砂浆的灌注流量。
当砂浆从排气孔溢出时, 不要立即封堵, 待积水充分排出, 流出正常砂浆, 且是满断面外溢时, 用孔塞或海绵进行封堵。采用带阀门的灌注漏斗补灌精调爪处空腔, 对空腔充分润湿并消除明水, 利用封边角钢封边并与底座板结合密贴。将砂浆灌入漏斗后, 打开阀门, 软管中气体排除并流出均匀砂浆后, 将软管塞入空腔最内部, 使砂浆在空腔内由内向外流, 排除内部空气消除空洞, 慢慢移动软管, 使空腔内充填饱满砂浆。将砂浆灌注至比轨道板底边高出约5公分后停止灌注。轨道板相应位置可粘贴胶带避免污染轨道板。
灌注完成后, 保持浆面高于轨道板底10公分。待砂浆失去流动性后, 掏出多余的砂浆, 取出灌注PVC管, 使砂浆面高于轨道板底5公分。
4.4 砂浆充填层施工中的常见质量问题
⑴饱满度
技术要求:轨道板与底座板间隙的砂浆充填层灌注饱满, 排气孔应有砂浆排出;周边和四个角应与轨道板底面粘结密贴, 不允许有裂缝或空洞。
不良现象:砂浆充填层的四个角空陷, 周边稀松不密实或与轨道板底面离缝。
可能原因:新拌砂浆的流动度偏大或扩展度偏小, 灌注时四个角和周边未充满;砂浆的膨胀率偏小, 灌注后未涨满;砂浆灌注量不够, 未完全充满 (排气孔未流出足够的砂浆) 灌注就停止了。
⑵密实度
技术要求:充填层密实, 无孔径达毫米级的大气孔、表面无气孔聚集层或尺寸大于20平方厘米的气孔聚集区;断面无气孔聚集区或裂缝。
不良现象:砂浆充填层表面有密集小气泡层, 断面局部夹杂有个别大气泡或细密气泡聚集层。
可能原因:新拌砂浆含气量和气泡孔径偏大;灌注时, 砂浆流动过程中夹入了较多的空气;新拌砂浆的砂浆稳定性差, 气泡不能稳定存在;新拌砂浆的流动度偏小。
⑶匀质性
技术要求:砂浆充填层任何部位的密实度和颜色均匀一致。
不良现象:充填层表面有浮浆或泌水流痕或颜色较深;充填层底部有粗砂沉积。
可能原因:新拌砂浆稳定性与匀质性不良;新拌砂浆流动度太小或扩展度太大。
4.5 控制和提高工程质量的基本原则
⑴务必严格按照国家现有的成熟的有关技术条件和规范精细施工;
⑵按照“暂行技术条件”要求检验原材料质量, 不合格的原材料拒绝验收入库;
⑶务必严格按照经实践检验成功的基本配合比和搅拌工艺拌合砂浆;
⑷严格执行“性能指标不合格的砂浆决不灌注”的规定。
5 结束语
本文通过分析CA砂浆拌合物的流变性能和粒子沉降规律, 优选出CA砂浆的主要原材料。结合沪昆客运专线江西段首件工程, 通过大量试验, 采用正交设计方法, 确定了CA砂浆最终配合比为:干料∶乳化沥青∶减水剂∶消泡剂∶水=1500∶250∶5.0~5.5 (可调) ∶0.05~0.07 (可调) ∶150~170 (可调) 。研究CA砂浆原材料的储存与管理、轨道板精调完成后的封边施工、底座板润湿, 以及CA砂浆的灌注及养护等工艺;总结了砂浆充填层施工中的常见质量问题及防范措施, 提出控制和提高工程质量的基本原则。
文章在CRTSⅡ型板式无砟轨道施工方面做了大量工作, 但是仍有不足之处, 例如:每次在灌注轨道板前都要进行野蛮的揭板试验, 这种方法不但费时费工、无形中增加了成本, 并且不能完全保证全部的灌浆都是成功的。所以迫切需要一种自动化水平高, 技术先进, 无损坏的检测技术来监测每一块板的灌浆情况
摘要：高速铁路板式无砟轨道近年来在中国有了较大的发展, CRTSⅡ型板式无砟轨道是中国高速铁路建设的主流轨道结构之一。而水泥乳化沥青 (简称CA) 砂浆是该类轨道结构的关键结构材料, 其性能直接影响到轨道结构的耐久性与安全性。本文结合沪昆客运专线江西段首件工程, 采用正交设计方法, 分析乳化沥青、干料、消泡剂、减水剂掺量对CA砂浆性能的影响情况, 确定了CA砂浆最终配合比;然后对原材料的储存与管理、轨道板精调完成后的压紧封边施工、底座板润湿工艺, 以及CA砂浆的灌注及养护进行研究;最后总结了砂浆充填层施工中的常见质量问题, 提出了控制和提高工程质量的基本原则, 对今后CRTSⅡ型板式无砟轨道施工水平的提高提供了可借鉴的工艺和方法。
关键词：CRTSⅡ型板式无砟轨道,水泥乳化沥青砂浆,配合比
参考文献
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