CA砂浆课件.ppt
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1、李李 建建2010.10中南大学中南大学主主主主 要要要要 内内内内 容容容容一、一、CRTSII型板水泥乳化沥青型板水泥乳化沥青 砂浆试验砂浆试验二、二、CRTSI型板水泥乳化沥青型板水泥乳化沥青 砂浆试验砂浆试验三、乳化沥青试验三、乳化沥青试验四、干料试验四、干料试验五、凸台树脂试验五、凸台树脂试验前言前言 轨道结构轨道结构 CRTS型板式无砟轨道由滑动层、底座板型板式无砟轨道由滑动层、底座板(桥上)(桥上)/支承层(路基隧道上)、水泥乳化沥支承层(路基隧道上)、水泥乳化沥青砂浆充填层、轨道板、板间纵向连接、钢轨及青砂浆充填层、轨道板、板间纵向连接、钢轨及扣件等结构组成。通过在轨道板灌注口
2、中灌注水扣件等结构组成。通过在轨道板灌注口中灌注水泥乳化沥青砂浆,砂浆硬化后将已经精调到位和泥乳化沥青砂浆,砂浆硬化后将已经精调到位和临时固定的轨道板和基础支承层连接为整体,利临时固定的轨道板和基础支承层连接为整体,利用板间粘接力完成轨道板三向永久定位。用板间粘接力完成轨道板三向永久定位。前言前言 砂浆功能砂浆功能 水泥乳化沥青砂浆作为轨道板和底座之间的调水泥乳化沥青砂浆作为轨道板和底座之间的调整层,可为轨道结构提供适当的刚度和弹韧性。整层,可为轨道结构提供适当的刚度和弹韧性。水泥乳化沥青砂浆的性能直接影响到轨道结构的水泥乳化沥青砂浆的性能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、
3、轨道结构平顺性、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,是板式无砟轨道的关键耐久性和运营维护成本,是板式无砟轨道的关键工程材料之一。工程材料之一。CRTS型板的尺寸虽与型板的尺寸虽与CRTS型板相近,型板相近,但其设置横向预裂缝允许开裂,类似串联宽轨枕但其设置横向预裂缝允许开裂,类似串联宽轨枕式结构,对下部变形的自适应能力较强,对下部式结构,对下部变形的自适应能力较强,对下部缓冲协调和均匀受力的要求较低,故其下部水泥缓冲协调和均匀受力的要求较低,故其下部水泥乳化沥青砂浆垫层的主要功能是:乳化沥青砂浆垫层的主要功能是:施工调整(充施工调整(充填空隙填空隙)、)、传递荷载传递荷载、
4、约束轨道板约束轨道板。施工调整施工调整 砂浆的填充作用主要是保证轨道板、充填砂浆的填充作用主要是保证轨道板、充填垫层和基础支承层之间的共同作用,因此砂浆垫层和基础支承层之间的共同作用,因此砂浆应能充分填满轨道板和基础支承层之间的安装应能充分填满轨道板和基础支承层之间的安装空隙,使列车荷载按照理想的模式通过轨道板空隙,使列车荷载按照理想的模式通过轨道板由垫层传递至基础支承层。由垫层传递至基础支承层。传递轨面系统荷载传递轨面系统荷载传递竖向荷载传递竖向荷载-砂浆垫层作为轨道板与基础支承层之间相砂浆垫层作为轨道板与基础支承层之间相对位置的调整层,起到传递荷载的作用。砂浆垫层所受荷载对位置的调整层,起
5、到传递荷载的作用。砂浆垫层所受荷载主要为轨道板及轨面系统自重、高速列车冲击荷载两部分。主要为轨道板及轨面系统自重、高速列车冲击荷载两部分。传递纵向及横向荷载传递纵向及横向荷载-列车运行过程中特别是制动时会对列车运行过程中特别是制动时会对轨道板产生一个附加的纵向力,弯道行车又会对轨道板产生轨道板产生一个附加的纵向力,弯道行车又会对轨道板产生一个附加的横向力。在不设置凸形挡台的一个附加的横向力。在不设置凸形挡台的CRTS型板式无型板式无砟轨道中,附加的纵向和横向力均要通过垫层砂浆在轨道板砟轨道中,附加的纵向和横向力均要通过垫层砂浆在轨道板和基础支承层间传递。和基础支承层间传递。约束轨道板约束轨道板
6、 垫层砂浆依靠其抗剪作用实现约束轨道板的垫层砂浆依靠其抗剪作用实现约束轨道板的功能。砂浆硬化后不仅要与基础支承层产生一定功能。砂浆硬化后不仅要与基础支承层产生一定的粘结强度,同时应与轨道板之间粘结可靠。只的粘结强度,同时应与轨道板之间粘结可靠。只有垫层砂浆与轨道板粘结牢固后才能保证拆除临有垫层砂浆与轨道板粘结牢固后才能保证拆除临时支架后的轨道板位置保持精调后的状态,同时时支架后的轨道板位置保持精调后的状态,同时确保轨道板在行车状态下位置的相对固定。确保轨道板在行车状态下位置的相对固定。水泥乳化水泥乳化沥沥青的主要青的主要组组成材料成材料 乳化沥青是沥青或改性沥青与水在乳化剂、稳乳化沥青是沥青或
7、改性沥青与水在乳化剂、稳定剂等的作用下经机械剪切作用下制得的均匀分定剂等的作用下经机械剪切作用下制得的均匀分散体。散体。干料是由水泥、细骨料、膨胀剂、铝粉、外加干料是由水泥、细骨料、膨胀剂、铝粉、外加剂等经机械搅拌制得的均匀干粉材料。剂等经机械搅拌制得的均匀干粉材料。水泥乳化沥青砂浆是一种多组分、多物相的混水泥乳化沥青砂浆是一种多组分、多物相的混合砂浆。合砂浆。水泥乳化沥青砂浆的性能水泥乳化沥青砂浆的性能 为使砂浆垫层满足板式无砟轨道结构的要求,为使砂浆垫层满足板式无砟轨道结构的要求,水泥乳化沥青砂浆必须具有以下性能:水泥乳化沥青砂浆必须具有以下性能:施工性能:流动性、匀质性、可工作时间等施工
8、性能:流动性、匀质性、可工作时间等 物理性能:单位体积质量、含气量、膨胀率等物理性能:单位体积质量、含气量、膨胀率等 力学性能:抗压强度、弹性模量等力学性能:抗压强度、弹性模量等 耐久性能:抗冻性、抗疲劳性等耐久性能:抗冻性、抗疲劳性等 这些性能是相互关联、相互影响的,砂这些性能是相互关联、相互影响的,砂浆垫层的力学性能与耐久性能不但取决于浆垫层的力学性能与耐久性能不但取决于水泥乳化沥青砂浆的组成与配比,而且在水泥乳化沥青砂浆的组成与配比,而且在很大程度上取决于施工性能与现场施工质很大程度上取决于施工性能与现场施工质量控制。量控制。一、水泥乳化沥青砂浆试验一、水泥乳化沥青砂浆试验 (IIII型
9、板)型板)1 1、扩展度、扩展度 2 2、流动度、流动度3 3、单位容积质量、单位容积质量 4 4、含气量、含气量 5 5、膨胀率、膨胀率 6 6、分离度、分离度7 7、强度及弹性模量、强度及弹性模量 8 8、疲劳试验、疲劳试验 9 9、冻融试验、冻融试验水泥乳化沥青砂浆(水泥乳化沥青砂浆(型板)指标型板)指标序号序号检测项目检测项目单位单位标准要求标准要求1拌合物温度拌合物温度5352流动度流动度s801203含气量含气量10.04抗压抗压强度强度1dMPa2.07d10.028d15.05抗折抗折强度强度1dMPa1.07d2.028d3.06单位容积质量单位容积质量Kg/m318007材
10、料分离度材料分离度3.08膨胀率膨胀率02.09弹性模量弹性模量(28d)Mpa7000-1000010扩展度扩展度D5280mm t5,28016sD30280mm t30,28022s11抗冻性(抗冻性(18d)外观无异常,剥落量外观无异常,剥落量2000g/m2,相对动弹相对动弹模量模量60%12抗疲劳性抗疲劳性10000次不断裂次不断裂1、水泥沥青砂浆扩展度、水泥沥青砂浆扩展度 玻璃板水平放置,将玻璃板表面和扩 展度筒内湿润。扩展度筒竖立在玻璃板中间,将水泥沥青砂浆装入筒内,直至筒的上缘。水泥乳化沥青砂浆(水泥乳化沥青砂浆(II型板)试验型板)试验水泥乳化沥青砂浆(水泥乳化沥青砂浆(I
11、I型板)试验型板)试验将筒迅速垂直提高15cm2cm,并保持10s,同时按下秒表,记录水泥沥青砂浆扩展度达到 280mm的时间。待水泥沥青砂浆停止流动后测量其互相垂直的两个方向的直径。试验结果以两个垂直方向直径的平均值及扩展度达到280mm时的时间表示。水泥乳化沥青砂浆(水泥乳化沥青砂浆(II型板)试验型板)试验返回返回将漏斗润湿后放置在漏斗架上,漏斗的轴线垂直地面,将容器桶放于漏斗下方,用手指堵住漏斗口。将1L水泥沥青砂浆缓慢而均匀地倒入漏斗,松开手指,同时启动秒表,测量漏斗中水泥乳化沥青砂浆流完所需的时间。试验结果精确至1s。2、水泥乳化沥青砂浆流动度、水泥乳化沥青砂浆流动度水泥乳化沥青砂
12、浆(水泥乳化沥青砂浆(II型板)试验型板)试验返回返回水泥乳化沥青砂浆(水泥乳化沥青砂浆(II型板)试验型板)试验将三角烧瓶置于天平上,向烧瓶中加入水至水面与瓶口齐平。记录加入水的质量,测量三次,取平均值,由此可得三角烧瓶的容积。将拌和均匀的水泥沥青砂浆,倒入三角烧瓶中,使砂浆表面与瓶口齐平,记录加入砂浆的质量。3、水泥沥青砂浆单位容积质量、水泥沥青砂浆单位容积质量水泥乳化沥青砂浆(水泥乳化沥青砂浆(II型板)试验型板)试验砂浆的单位容积质量计算:单位容积质量=单位容积质量精确到0.01 三角烧瓶内砂浆的质量 三角烧瓶的容积 水泥乳化沥青砂浆(水泥乳化沥青砂浆(II型板)试验型板)试验返回返回
13、4、水泥乳化沥青砂浆含气量、水泥乳化沥青砂浆含气量 将含气量桶的内侧擦拭干净并使之微湿润。注入水泥沥青砂浆,用刮平尺刮平,盖上容器盖。打开加水阀和排水阀,通过加水阀向容器内注水。当排水阀流出的水流不含气泡时,关闭加水阀和排水阀。注水时可将容器稍微倾斜,有利于空气的排出。水泥乳化沥青砂浆(水泥乳化沥青砂浆(II型板)试验型板)试验通过加气阀向气室加气,使指针指向红线位置。打开操作阀,待示值仪示值稳定后,读取含气量。以两次试验的平均值作为测试结果,精确至0.1%。若两次测量的误差大于其平均值的10%,则需重新试验。水泥乳化沥青砂浆(水泥乳化沥青砂浆(II型板)试验型板)试验返回返回5、水泥乳化沥青
14、砂浆膨胀率、水泥乳化沥青砂浆膨胀率将量筒竖立在水平面上,用深度游标卡尺测量量筒顶距底部的高度(h0)。将砂浆装入量筒中至约250mL刻度处,用游标卡尺测量装入砂浆后量筒顶距砂浆顶面的高度(h1)。将量筒密封、水平静置,24h后测量量筒顶距砂浆顶面的高度(h2)。水泥乳化沥青砂浆(水泥乳化沥青砂浆(II型板)试验型板)试验水泥乳化沥青砂浆膨胀率按下式计算:膨胀率=(h1 h2)/(h0 h1)100%试验结果精确至0.1%水泥乳化沥青砂浆(水泥乳化沥青砂浆(II型板)试验型板)试验返回返回6、水泥乳化沥青砂浆分离度、水泥乳化沥青砂浆分离度将砂浆注入50mm50mm试模,刮平。用薄膜覆盖试件表面,
15、将试件移入标养室养护,1d后脱模,继续在标养室养护至7d,然后移入温度(202)、湿度60%5%的砂浆养护箱养护至28d。水泥乳化沥青砂浆(水泥乳化沥青砂浆(II型板)试验型板)试验分离度试验装置水泥乳化沥青砂浆(水泥乳化沥青砂浆(II型板)试验型板)试验在砂浆龄期至28d时,将其分成上、下两等分,用静水天平测其单位容积质量。砂浆的分离度为:(下部-上部)单位容积质量0.5 上下部平均单位容积质量水泥乳化沥青砂浆(水泥乳化沥青砂浆(II型板)试验型板)试验返回返回100%7、水泥乳化沥青砂浆力学性能、水泥乳化沥青砂浆力学性能水泥乳化沥青砂浆的强度试验按GB/T 17671相关规定执行。抗压强度
16、加荷速度50N/s500N/s,以保证试件在30s90s断裂进行控制。水泥乳化沥青砂浆的弹性模量试验按GB/T 50081的相关规定执行。水泥乳化沥青砂浆(水泥乳化沥青砂浆(II型板)试验型板)试验返回返回8、水泥乳化沥青砂浆抗疲劳性能、水泥乳化沥青砂浆抗疲劳性能将试件的上下表面均匀涂上润滑油。用0.2g0.3g硅树脂均匀涂在传力压板表面,再在其上加一层石墨片。将试件放在20下恒温最少2.5h,然后对中,置于施荷设备上。开启试验机,进行试件疲劳试验,记录疲劳试验加载次数及试件残余变形值。水泥乳化沥青砂浆(水泥乳化沥青砂浆(II型板)试验型板)试验返回返回 脉冲荷载示意图其中:其中:荷载:荷载:
17、应力下限应力下限Pu=0.025 N/mm;应力上限应力上限P0=0.35 N/mm脉冲持续时间:脉冲持续时间:0.2 s两次脉冲的间隔:两次脉冲的间隔:1.5 s 水泥乳化沥青砂浆(水泥乳化沥青砂浆(II型板)试验型板)试验达到以下几种情况之一即可停止试验:a、循环次数大于10000次;b、试件残余变形超过0.04mm。试验结果以三块试件的试验结果表示。如有一块不满足要求,应加倍试验;如仍有一块试件不满足要求,则判定不合格。水泥乳化沥青砂浆(水泥乳化沥青砂浆(II型板)试验型板)试验返回返回9、水泥沥青砂浆冻融实验、水泥沥青砂浆冻融实验在规定的试验龄期前2d4d,称取试件初始质量(W0),用
18、硅胶或树脂密封试件的4个侧面,测试面(贴PTFE片面)及对应面不密封。规定的试验龄期到达后,进行试件饱水。饱水时间为7d,环境温度为(202),试件浸水高度为(101)mm。水泥乳化沥青砂浆(水泥乳化沥青砂浆(II型板)试验型板)试验试件饱水完成后,进行试件的超声传播时间初始值tcs测试,精确至0.1s将称重、测试后的试件放入试验容器中,测试面向下。将装有试件的试验容器放置在冻融试验箱的托架上。试件每隔4次循环做一次试件剥落量、试件吸水量和超声传播时间测试。水泥乳化沥青砂浆(水泥乳化沥青砂浆(II型板)试验型板)试验超声传播时间测试仪 经过密封处理的抗冻试件 盐冻法冻融循环制度水泥乳化沥青砂浆
19、(水泥乳化沥青砂浆(II型板)试验型板)试验剥落量计算:mn=(s/A)106 mnn次循环后,每个试件单位测试面上的总剥落量(g/m2);s 每次测试时得到的试件剥落量(g),精确至0.01g;A 试件试验面面积(mm2)。水泥乳化沥青砂浆(水泥乳化沥青砂浆(II型板)试验型板)试验相对动弹模量计算:冻融循环后试件的超声相对动弹模量Ru,n按下式计算:Ru,n=Tn2100%Tn=(tcs-tc)/(tn-tc)式中:Tn试件的超声相对传播时间;n冻融循环的次数;tcs超声传播时间初始值(s);tn经n次循环后超声波的传播时间(s)。水泥乳化沥青砂浆(水泥乳化沥青砂浆(II型板)试验型板)试
20、验冻融达到以下几种情况之一即可停止试验:A.已达到56次循环;B.相对动弹模量下降到60%以下;C.剥落量达2000g/m2。水泥乳化沥青砂浆(水泥乳化沥青砂浆(II型板)试验型板)试验返回返回二、水泥乳化沥青砂浆二、水泥乳化沥青砂浆 (I I型板)试验型板)试验1、流动度与可工作时间、流动度与可工作时间2、表观密度与含气量、表观密度与含气量3、分离度、分离度 4、膨胀率、膨胀率 5、泛浆率、泛浆率6、抗压强度、抗压强度 7、弹性模量、弹性模量8、抗冻性能、抗冻性能 9、耐候性能、耐候性能水泥乳化沥青砂浆(水泥乳化沥青砂浆(I型板)指标型板)指标序号序号检测项目检测项目单位单位标准要求标准要求
21、1砂浆温度砂浆温度5402流动度流动度s18263可工作时间可工作时间min304含气量含气量8125表观密度表观密度Kg/m313006抗压抗压强度强度1dMPa0.107d0.7028d1.807弹性模量(弹性模量(28d)MPa1003008材料分离度材料分离度1.09膨胀率膨胀率1.03.010泛浆率泛浆率011抗冻性抗冻性300次冻融循环试验后,相对动弹模量不得小次冻融循环试验后,相对动弹模量不得小于于60%,质量失率不得大于,质量失率不得大于5%12耐候性耐候性无剥落、无开裂、相对抗压强度不低于无剥落、无开裂、相对抗压强度不低于70%1、砂浆流动度与可工作时间试验、砂浆流动度与可工
22、作时间试验将砂浆注入表面润湿的J漏斗中,从输出口流出适量的砂浆后,用手指将输出口压住,使砂浆注满漏斗,并将表面平整。放开手指,砂浆自然流出,用秒表测定砂浆从开始到结束连续流下所经历的时间,即为砂浆的流动度 t(以s计),精确到0.1s。水泥乳化沥青砂浆(水泥乳化沥青砂浆(I型板)试验型板)试验每隔10min对同一试样进行一次流动度试验,并绘出流动度曲线,即流动度与累计时间的对应关系。砂浆在规定的流动度范围内可持续的时间为砂浆的可工作时间 T(以min计)。水泥乳化沥青砂浆(水泥乳化沥青砂浆(I型板)试验型板)试验2、水泥乳化沥青砂浆表观密度与含气量试验、水泥乳化沥青砂浆表观密度与含气量试验 向
23、烧瓶中加入水,使水面与瓶口齐平,记录加入水的质量,测量三次,取平均值,由此可得三角烧瓶的容积。将拌和均匀的水泥沥青砂浆,倒入三角烧瓶中,使砂浆表面与瓶口齐平,记录加入砂浆的质量。水泥乳化沥青砂浆(水泥乳化沥青砂浆(I型板)试验型板)试验砂浆的表观密度:表观密度=含气量=100%砂浆密度根据水泥乳化沥青砂浆配合比及各组分原材料的密度计算。三角烧瓶内砂浆的质量 三角烧瓶的容积密度-表观密度 密度水泥乳化沥青砂浆(水泥乳化沥青砂浆(I型板)试验型板)试验3、水泥乳化沥青砂浆材料分离度、水泥乳化沥青砂浆材料分离度 制作50mm50mm的砂浆试件,每组试件不少3个。打开液体天平,将称量挂斗悬挂在液体天平
24、下方,并使其浸泡在水槽中,水槽中的水要达到指定的位置。水泥乳化沥青砂浆(水泥乳化沥青砂浆(I型板)试验型板)试验22h左右拆模,24h将其均分为上、下两等分,并分别用水将其表面润湿。分别将试样上、下两部分放进称量挂斗中,称取其在水中质量M上,水、M下,水。取出试样,用棉布将其表面拭干,达到表干状态,称取上、下两部分的表干质量M上,空、M下,空。水泥乳化沥青砂浆(水泥乳化沥青砂浆(I型板)试验型板)试验上部单位容积质量=下部单位容积质量=M上,空 M上,空-M上,水 M下,空 M下,空-M下,水 材料分离度=(下部单位容积质量-上部单位容积质量)0.5 100%上、下部平均单位容积质量水泥乳化沥
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