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嚴(yán)寒地區(qū)高速鐵路CA砂漿的性能要求與防凍措施

文檔作者：楊適綜文檔來(lái)源：中鐵二局哈大項(xiàng)目經(jīng)理部		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時(shí)間： 2025年03月03日
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·178·
路基工程
Subgrade Engineering 2010年第6期(總第153期)
嚴(yán)寒地區(qū)高速鐵路CA砂漿的性能要求與防凍措施
楊適綜
(中鐵二局哈大項(xiàng)目經(jīng)理部，遼寧鞍山1 14051)
摘要：針對(duì)嚴(yán)寒地區(qū)高速鐵路軌道板鋪設(shè)工藝的關(guān)鍵工序——CA砂漿的灌注，介紹了CA砂
漿的性能要求、提高抗凍性的措施、攪拌工藝和低溫灌注的控制要點(diǎn)。通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)段驗(yàn)證，CA砂
漿的一般指標(biāo)和特殊指標(biāo)均符合嚴(yán)寒地區(qū)水泥瀝青砂漿補(bǔ)充性能要求。但嚴(yán)寒地區(qū)施工應(yīng)重點(diǎn)控制攪
拌機(jī)轉(zhuǎn)速和攪拌時(shí)間，并避開(kāi)在大雪或氣溫驟降時(shí)進(jìn)行作業(yè)，施工及養(yǎng)護(hù)期間均應(yīng)加強(qiáng)保溫措施。
關(guān)鍵詞：嚴(yán)寒地區(qū)；CA砂漿；灌注工藝；控制
中圖分類號(hào)：U415．6 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B 文章編號(hào)：1003—8825(2010)06—0178—03
O引言
哈大鐵路客運(yùn)專線是我國(guó)繼京津城際軌道交通工
程后，在世界高緯度嚴(yán)寒地區(qū)修建的第一條高速鐵路
客運(yùn)專線，正線全長(zhǎng)904．26 km，設(shè)計(jì)時(shí)速350 km／h。
沿線氣候由南向北變化較大，四季及晝夜溫差大、凍
脹作用強(qiáng)烈、凍融循環(huán)頻繁，年平均氣溫8．9—10．9℃，
最冷月平均氣溫一3．9～一11．3℃，極端最高氣溫
35．0—36．7℃，極端最低氣溫一18．8一一33．1℃
(哈爾濱一38℃，日本新干線一15℃)，土壤最大凍
結(jié)深度0．93—1．48 m。為使該線路平順耐久?，軌
下結(jié)構(gòu)全線采用預(yù)應(yīng)力CRTS I型無(wú)砟軌道板。
CRTS—I板式無(wú)砟軌道，是用混凝土軌道板及
CA砂漿替換傳統(tǒng)有砟軌道的軌枕和道砟的一種新型
軌道形式。它由混凝土底座、凸形擋臺(tái)、凸形擋臺(tái)
周圍填充聚氨酯樹(shù)脂、CA砂漿充填層、軌道板、長(zhǎng)
鋼軌及扣件等組成，其中，凸形擋臺(tái)設(shè)在兩塊軌道板
之間，以承受縱、橫向水平力舊一1，見(jiàn)圖l。
CRTS I型無(wú)砟軌道板
圖1無(wú)砟軌道板示意
由于在嚴(yán)寒地區(qū)沒(méi)有成熟的CRTSI型無(wú)砟軌道
板鋪設(shè)的關(guān)鍵工序和cA砂漿灌注工藝的借鑒，該項(xiàng)
目技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)高、科技含量高、工期要求緊、施工難度
收稿日期：2010—05—30
作者簡(jiǎn)介：楊適綜(1954一)，男，IⅡt JiI成都人。工程師，碩士．
主要從事高速鐵路客運(yùn)專線施工。E—mail：ysz0001@
126．eOlllo
大；軌道板的精確鋪設(shè)關(guān)系到線路運(yùn)營(yíng)的平順性、穩(wěn)
定性、可靠性以及日后的維修。
1嚴(yán)寒地區(qū)CA砂漿的性能要求
CA砂漿是乳化瀝青水泥砂漿的簡(jiǎn)稱(cement
asphalt motar，以下簡(jiǎn)稱CA砂漿)，是由水泥、乳化
瀝青、摻合料、細(xì)骨料、水、表面活性劑、消泡劑和
鋁粉等材料在常溫下經(jīng)攪拌制成，它是板式無(wú)砟軌道
結(jié)構(gòu)的彈性調(diào)整層關(guān)鍵組成部分，其性能的好壞直接
影響到板式無(wú)砟軌道使用的耐久性與維修工作量。
1．1一般要求
CA砂漿是CRTS I型板式無(wú)砟軌道設(shè)計(jì)和施工的
關(guān)鍵技術(shù)之一。由乳化瀝青、砂漿干粉、外加劑、消
泡劑及水等拌和而成的CA砂漿，經(jīng)施工落人軌道板
與底座之間，固化后作為整體道床板與水硬性支撐層
之間的一種調(diào)整層材料，不僅為后期列車運(yùn)營(yíng)提供支
撐和彈性調(diào)整的作用，而且為CRTS l型板安裝提供
調(diào)平充填的作用。嚴(yán)寒地區(qū)CA砂漿性能要求見(jiàn)表1。
表1 CA砂漿性能指標(biāo)
萬(wàn)方數(shù)據(jù)
楊適綜：嚴(yán)寒地區(qū)高速鐵路CA砂漿的性能要求與防凍措施·179·
1．2特殊要求
哈大客運(yùn)專線水泥乳化瀝青砂漿是在借鑒國(guó)內(nèi)外
高速鐵路無(wú)砟軌道成熟的技術(shù)之上，針對(duì)寒冷地區(qū)的
氣候條件及使用狀況，除滿足以上性能指標(biāo)一般要求
和文獻(xiàn)[4]中的性能指標(biāo)要求外，還要滿足表2的
特殊要求。
表2嚴(yán)寒地區(qū)水泥瀝青砂漿性能指標(biāo)
(1)抗疲勞性。是在一定頻率下，加載疲勞可
模擬砂漿在列車經(jīng)過(guò)時(shí)的實(shí)際動(dòng)態(tài)受力狀況，當(dāng)50
萬(wàn)次疲勞后累積變形量基本穩(wěn)定，而100萬(wàn)次疲勞后
累積變形量能夠在一定程度上表征砂漿的抗疲勞
性能。
(2)低溫抗裂性。根據(jù)試驗(yàn)，在低溫試驗(yàn)時(shí)
(一40．4-2。C)，鋼球壓入后砂漿試件發(fā)生裂紋，其壓
力會(huì)發(fā)生陡降，此時(shí)的讀數(shù)反映鋼球壓入深度，進(jìn)而
表征砂漿的低溫抗裂性能。
(3)低溫折壓比?？拐蹚?qiáng)度與抗壓強(qiáng)度比(折
壓比)是衡量砂漿韌性的指標(biāo)之一，其值越高，表明
韌性越好。在嚴(yán)寒地區(qū)水泥乳化瀝青砂漿填充層一年
有較長(zhǎng)時(shí)間在低溫條件下使用，用折壓比表示砂漿的
低溫韌性。
(4)低溫彈性模量。低溫條件下砂漿仍然具有
適當(dāng)?shù)膹椥允潜ＷC嚴(yán)寒地區(qū)水泥乳化瀝青砂漿使用壽
命和耐久性的關(guān)鍵因素之一，用低溫彈性模量來(lái)表示
砂漿在低溫條件下彈性性能。
2提高嚴(yán)寒地區(qū)CA砂漿的抗凍措施
2．1凍害機(jī)理
CA砂漿受凍害劣化，主要分固結(jié)體的凍害和未
固結(jié)或未達(dá)齡期前的初期凍害兩種。普通CA砂漿拌
和后，部分水開(kāi)始與水泥發(fā)生水化反應(yīng)，成為水泥
漿，在凝固并達(dá)到一定強(qiáng)度前，水化反應(yīng)一直進(jìn)行。
當(dāng)水泥水化、凝結(jié)時(shí)，CA砂漿將產(chǎn)生一定收縮，而
砂漿中的游離水較多，溫度低游離水結(jié)冰造成CA砂
漿體積膨脹，產(chǎn)生冰晶壓力，由于初期強(qiáng)度較低，
CA砂漿很易發(fā)生凍脹破壞。在水泥水化全部完成后，
仍有游離水存在CA砂漿中，當(dāng)溫度降低后，CA砂
漿中瀝青隨溫度下降而體積收縮，同時(shí)由于游離水受
凍產(chǎn)生的冰晶壓力的影響而導(dǎo)致組織結(jié)構(gòu)劣化，從而
發(fā)生破壞。故凍害產(chǎn)生的原因主要是CA砂漿的不勻
質(zhì)組織結(jié)構(gòu)、結(jié)構(gòu)中存在的游離水和體積收縮。
2．2抗凍措施
由以上分析可知，通過(guò)改善CA砂漿的組織結(jié)
構(gòu)、減少拌和用水及補(bǔ)償體積收縮可防止凍害。防止
初期凍害主要采取提高CA砂漿早期強(qiáng)度、加速凝結(jié)
時(shí)間、選擇適宜的養(yǎng)生條件等措施。
(1)優(yōu)化配制CA砂漿。采用42．5級(jí)早強(qiáng)普通
硅酸鹽水泥，縮短CA砂漿凝結(jié)固化時(shí)間，提高CA
砂漿的早期強(qiáng)度；加入膨脹性混合材料，用以補(bǔ)償
CA砂漿凝結(jié)固化時(shí)的收縮；加入防水性材料，增加
CA砂漿的密實(shí)度，降低CA砂漿的透水率，阻止補(bǔ)
給水。
(2)引入一定量的微小氣泡。加入消泡劑及引
氣劑，引入一定量的微小氣泡。在拌和時(shí)，加入適量
的消泡劑，使較大的氣泡破泡并細(xì)化。加人引氣劑，
使氣泡含量穩(wěn)定。氣泡的主要作用是阻止補(bǔ)給水及水
的游動(dòng)和緩沖冰晶壓力。經(jīng)試驗(yàn)，氣泡含量在9％一
12％范圍內(nèi)效果最佳。
(3)減少拌和用水。通過(guò)減少拌和用水，降低
CA砂漿內(nèi)的水含量，減少凍害。
(4)加強(qiáng)養(yǎng)護(hù)。CA砂漿灌注完成后，需在5～25℃
的環(huán)境下養(yǎng)護(hù)。
3 CA砂漿的攪拌工藝與檢測(cè)結(jié)果¨J
CA砂漿的攪拌是用水泥瀝青砂漿攪拌機(jī)進(jìn)行的，
其投料順序?yàn)椋篈型乳劑一水(聚合物、消泡劑)一
細(xì)骨料(砂)、鋁粉一混合料CAA一水泥一AE劑。
A型乳劑和水泥一經(jīng)接觸就開(kāi)始反應(yīng)，為有效地
利用可注入時(shí)間，水泥在最后加入；鋁粉為微少摻
入，為防止投入鋁粉時(shí)發(fā)生散失，將其和砂料摻合之
后再投入；水泥應(yīng)分散加入，在攪拌機(jī)投料口上安置
一個(gè)用6 mm左右的鋼絲制成的孔徑為10 CIll的鋼絲
網(wǎng)罩。在拌制CA砂漿時(shí)，應(yīng)重點(diǎn)控制攪拌機(jī)旋轉(zhuǎn)速
度和攪拌時(shí)間。
3．1砂漿灌注
由于東北地區(qū)冬長(zhǎng)夏短，春秋季節(jié)晝夜溫差大，
氣候變化快，對(duì)原材料運(yùn)輸、儲(chǔ)存、CA砂漿的現(xiàn)場(chǎng)
灌注質(zhì)量影響很大，所以施工前應(yīng)提前掌握當(dāng)?shù)貧庀?
資料，及時(shí)了解氣象變化情況并對(duì)每天的氣候及溫度
進(jìn)行記錄、分析，合理安排軌道板鋪設(shè)及CA砂漿灌
注時(shí)間，避開(kāi)大雪或氣溫驟降等氣候進(jìn)行CA砂漿灌
注作業(yè)。
3．2施工準(zhǔn)備
施工前，備全各種原材料、機(jī)械、工裝和器具；
材料應(yīng)檢測(cè)合格，供應(yīng)要滿足施工進(jìn)度需要，存放合
理；設(shè)備調(diào)試、運(yùn)轉(zhuǎn)正常，標(biāo)志齊全且通過(guò)檢定
合格。
3．3保溫措施
原材料在運(yùn)輸途中，在車上安裝取暖器材，嚴(yán)格
按要求進(jìn)行保溫；確保CA砂漿到達(dá)現(xiàn)場(chǎng)的溫度應(yīng)達(dá)
到5℃以上。
(1)原材料的保溫。原材料的儲(chǔ)存應(yīng)按品種、
萬(wàn)方數(shù)據(jù)
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路基工程
Subgrade Engineering 2010年第6期(總第153期)
生產(chǎn)廠家分別儲(chǔ)存，不同品種、不同生產(chǎn)廠家的原材
料不得混裝、混堆。乳化瀝青、聚合物乳液、引氣
劑、鋁粉等要遮光儲(chǔ)存，避免陽(yáng)光直射，防潮、防雨
淋。乳化瀝青的儲(chǔ)存時(shí)間不宜大于3個(gè)月，于料儲(chǔ)存
時(shí)間不宜大于1個(gè)半月，且堆放層數(shù)不超過(guò)3層。
溫度較低時(shí)，對(duì)于乳化瀝青等原材料應(yīng)在具有保
溫措施的庫(kù)房?jī)?nèi)進(jìn)行存放，采用內(nèi)部升溫裝置進(jìn)行保
溫儲(chǔ)存，派專人看護(hù)，定時(shí)記錄溫度，按規(guī)定進(jìn)行
攪拌。
(2)施工機(jī)械設(shè)備的保溫。在施工中要對(duì)吊車、
CA砂漿車、運(yùn)板車、發(fā)電機(jī)、瀝青泵、中轉(zhuǎn)倉(cāng)、精
調(diào)儀器、電子水準(zhǔn)儀等注意保養(yǎng)，使之處于良好的運(yùn)
轉(zhuǎn)狀態(tài)(如所有車輛設(shè)備檢修水冷卻后加注防凍液，
其防凍標(biāo)準(zhǔn)不低于零下35℃，防凍液不超過(guò)水總?cè)?
積的94％，以防溢出)；特別是要保證電子水準(zhǔn)儀在
一18℃精測(cè)時(shí)的穩(wěn)定性。
3．4低溫養(yǎng)護(hù)
(1)當(dāng)溫度為一5℃時(shí)，嚴(yán)格控制CA砂漿的灌
注溫度，灌注時(shí)邊灌注邊罩篷布，采用棉布等包住軌
道板下的CA砂漿層，對(duì)灌好的砂漿進(jìn)行保溫，防止
砂漿受凍。
(2)保溫采用竹竿或鋼筋作骨架，頂棚四周采
用透明塑料布，尺寸為：長(zhǎng)32．7 m，寬2．8 m，高
0．9 m，以每片梁制作兩個(gè)計(jì)，共制8個(gè)保溫棚(周
轉(zhuǎn)使用)，拆除限位裝置時(shí)，同時(shí)可拆除保溫棚。
(3)CA砂漿灌注完畢后，以每片梁的單線為單
位，對(duì)每塊板用自制透明保溫棚進(jìn)行密封遮擋，密封
后內(nèi)設(shè)4臺(tái)電暖器(每8 m設(shè)置一臺(tái))進(jìn)行保溫，通
過(guò)密封加溫和陽(yáng)光照射來(lái)獲取溫度，確保CA砂漿層
的養(yǎng)護(hù)溫度。
(4)CA砂漿養(yǎng)生24小時(shí)后可拆除精調(diào)架，但在
寒冷條件下要適當(dāng)延長(zhǎng)拆除調(diào)整架的時(shí)間，以保證
CA砂漿有足夠強(qiáng)度，承受軌道板自重產(chǎn)生的壓力而
不破壞CA砂漿結(jié)構(gòu)的完整性。
(5)合理安排CA砂漿灌注時(shí)間，避免夜晚作
業(yè)，要即時(shí)對(duì)溫度進(jìn)行監(jiān)控，當(dāng)氣溫低于一5℃時(shí)，
嚴(yán)禁攪拌和灌注。利用早晚對(duì)CA砂漿現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行準(zhǔn)備
和清理，待中午溫度達(dá)到施工要求后方可灌注。
3．S低溫灌注控制要點(diǎn)
(1)拌制CA砂漿前，應(yīng)用熱水洗刷攪拌設(shè)備，
并將殘留的冰塊和水清除干凈；同時(shí)須在可工作時(shí)間
內(nèi)完成灌注，超出可工作時(shí)間的不得使用。
(2)施工中要保證原材料在施工前和CA砂漿拌
制的溫度，在CA砂漿車內(nèi)形成閉封系統(tǒng)，保證環(huán)境
溫度必須在5—35℃內(nèi)。
(3)檢查每罐的砂漿溫度、流動(dòng)度、含氣量，
每工班檢查其泛漿率、膨脹率、抗壓強(qiáng)度、分離度、
彈性模量。
(4)拌制CA砂漿時(shí)，在不影響CA砂漿性能的
前提下用熱水拌制，保證CA砂漿在5～40℃內(nèi)，并
延長(zhǎng)攪拌時(shí)間，提高CA砂漿出料溫度。
3．6檢測(cè)結(jié)果
中鐵二局率先在哈大客運(yùn)專線承擔(dān)兩公里先導(dǎo)段
試驗(yàn)。2010年3月23日，中鐵二局委托中國(guó)鐵道科學(xué)
院金屬及化學(xué)研究所對(duì)水泥乳化瀝青砂漿進(jìn)行了抗凍
等指標(biāo)檢驗(yàn)，其結(jié)果為：抗疲勞性=0．03 mm；低溫抗
裂性=2．13 mm；低溫折壓比=0．57；低溫彈性模量=
199．2 MPa，結(jié)果表明：CA砂漿一般指標(biāo)和特殊指標(biāo)
均符合嚴(yán)寒地區(qū)水泥瀝青砂漿補(bǔ)充性能指標(biāo)要求，能
滿足嚴(yán)寒地區(qū)施工。CA砂漿揭板試驗(yàn)見(jiàn)圖2。
圖2 CA砂漿揭板試驗(yàn)
4 結(jié)語(yǔ)
(1)哈大客運(yùn)專線試驗(yàn)段試驗(yàn)結(jié)果證實(shí)，CA砂
漿的指標(biāo)不僅要滿足一般技術(shù)指標(biāo)，還滿足在嚴(yán)寒地
區(qū)的抗疲勞性、低溫抗裂性、低溫折壓比、低溫彈性
模量要求。
(2)通過(guò)改善CA砂漿的組織結(jié)構(gòu)、減少拌和用
水及補(bǔ)償體積收縮以及在工藝上提高CA砂漿早期強(qiáng)
度、加速凝結(jié)時(shí)間、選擇適宜的養(yǎng)生條件等措施可防
止CA砂漿的凍害。
(3)嚴(yán)寒地區(qū)CA砂漿的攪拌工藝控制重點(diǎn)是攪
拌機(jī)旋轉(zhuǎn)速度和攪拌時(shí)間，并避開(kāi)大雪或氣溫驟降時(shí)
進(jìn)行作業(yè)。在灌注過(guò)程中還應(yīng)對(duì)原材料、施工機(jī)械、
CA砂漿以及軌道板下的CA砂漿層進(jìn)行保溫，施工
后還應(yīng)加強(qiáng)保溫養(yǎng)護(hù)。
參考文獻(xiàn)：
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中國(guó)鐵道出版社，2007．
萬(wàn)方數(shù)據(jù)
張期星：路基土石方調(diào)運(yùn)中經(jīng)濟(jì)運(yùn)距的研究·18l·
路基土石方調(diào)運(yùn)中經(jīng)濟(jì)運(yùn)距的研究
張期星
(中鐵二十四局集團(tuán)南昌建設(shè)有限公司，南昌330003)
摘要：針對(duì)工程造價(jià)中土石方費(fèi)用問(wèn)題，介紹了路堤填方方案中經(jīng)濟(jì)運(yùn)距常用的計(jì)算方法，以
及考慮多種影響因素的綜合計(jì)算方法；推導(dǎo)了最優(yōu)經(jīng)濟(jì)運(yùn)距分界點(diǎn)和平均經(jīng)濟(jì)運(yùn)距分界點(diǎn)，并對(duì)兩者
進(jìn)行了比較得出：前者比后者更加合理，總經(jīng)濟(jì)運(yùn)距相對(duì)較小。最后針對(duì)多料點(diǎn)供應(yīng)，提出了平均經(jīng)
濟(jì)運(yùn)距的計(jì)算方法。
關(guān)鍵詞：經(jīng)濟(jì)運(yùn)距；最優(yōu)經(jīng)濟(jì)運(yùn)距分界點(diǎn)；平均經(jīng)濟(jì)運(yùn)距分界點(diǎn)；多料點(diǎn)供應(yīng)
中圖分類號(hào)：U416．1+1 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1003—8825(2010)06—0181—03
在工程預(yù)算中，路基土石方費(fèi)用占很大比例，而
填方和挖方的合理調(diào)配能減少土石方的費(fèi)用，降低成
本，其關(guān)鍵因素在于調(diào)運(yùn)過(guò)程中經(jīng)濟(jì)運(yùn)距L的確定，
此外，還應(yīng)考慮棄方和借方的占地、賠償青苗損失和
對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)影響等其它因素的問(wèn)題’1’2’引。
1路堤填方方案
路堤填方有兩種方案，一是采用調(diào)運(yùn)路塹挖方方
案；二是采用集中土場(chǎng)借土方案，都需通過(guò)經(jīng)濟(jì)比較
收稿日期：2009—09—08
作者簡(jiǎn)介：張期星(1983一)，男，山東萊蕪人。助理工程師，碩
士，主要從事橋梁工程施工和管理。E—mail：zh—q—x123
@yahoo．con ca。
才能確定。
(1)經(jīng)濟(jì)運(yùn)距即最大土石方調(diào)運(yùn)距離，厶=
乙一，采用調(diào)運(yùn)挖方或借方方案。
(2)當(dāng)土石方調(diào)運(yùn)距離小于經(jīng)濟(jì)運(yùn)距時(shí)，運(yùn)輸
費(fèi)用小于借土費(fèi)用，采用調(diào)運(yùn)路塹挖方方案口’4】。即：
L。厶時(shí)，采用借方方案。
2經(jīng)濟(jì)運(yùn)距常用計(jì)算法
2．1未考慮棄借土運(yùn)費(fèi)
假定借土為路基附近借土或棄土為路基附近棄
Performance Requirement and Anti—freezing Measures of CA Mortar
for High—speed Railway in Severe Cold Area
YANG Shi—zong
(Harbin—Dalian Railway Project Management Department，China Railway No．2 Engineering Group Co．，Ltd．，Anshan
1 14051，Liaoning，China)
Abstract：For CA mortar grouting，the key procedure of track slab laying process of high speed railway in
severe cold area，performance requirement，anti—freezing measures，mixing technology and control points of
low temperature grouting of CA mortar are introduced in this paper．Through verification of site test section，
the general index and special index of CA mortar meet the additional performance requirement of cement
asphalt mortar in severe cold area．But for construction in severe cold area，mixer rotating speed and mixing
time shall be the key control points．Operation shall be avoided in heavy snow and temperature sudden drop．
Insulation measures shall be stren昏hened during construction and maintenance．

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