CRTSⅡ型水泥乳化沥青砂浆充填层沥青老化程度及影响

从我国南方一高温多雨地区服役13年和北方一寒冷干燥地区服役11年的运营高速铁路CRTSⅡ型板式无砟轨道水泥乳化沥青砂浆充填层中取样,提取沥青组分,进行沥青流变性能测试、组分分离、红外光谱分析以及充填层力学性能和抗冻性能测试,研究沥青老化程度及其对充填层服役性能的影响。结果表明:与北方服役11年充填层中沥青相比,南方服役13年充填层中沥青的复数剪切模量、车辙因子、G-R参数、蠕变劲度模量、沥青羰基指数和亚砜基指数均较大,重质成分含量较多,轻质成分含量较少,说明南方服役13年充填层中沥青老化程度更高,但是两个地区充填层中沥青的G-R参数值均小于180,蠕变劲度模量均远小于300 MPa,蠕变速率均大于0.30,说明两个地区沥青老化程度均较低;两个地区充填层抗压强度、抗折强度和剥落量均满足暂行技术条件要求,说明沥青现有老化程度对充填层力学性能与抗冻性能影响较小,两个地区充填层仍具有良好的服役性能。

温度对水泥乳化沥青砂浆层与混凝土层间界面黏结影响

采用高低温循环模拟试验,研究温度对板式轨道砂浆充填层与混凝土底座板层间界面黏结的影响.分别用沥灰比（A/C）为0.3、0.5、0.7、0.9的水泥乳化沥青砂浆和C40混凝土,制备不同砂浆层与相同混凝土层2层黏结的复合试件,置于变温范围为-20℃～60℃试验箱内,在设定的高低温循环变化制度下,用表面粘贴应变片法测试复合试件中各层和界面的变形规律,并用Z字型夹具测试经一定温度循环后复合试件的界面剪切强度.结果表明：在温度升降过程中,水泥乳化沥青砂浆层的热变形行为不同于混凝土,砂浆层的热变形值大于混凝土层的热变形值,且随沥灰比增加而增大;砂浆层的热变形速率有温度和时间依赖性;复合试件中混凝土层对砂浆层的热变形具有较大约束作用,导致复合试件界面处产生温度应力;在高低温循环变化条件下,温度应力引起砂浆层出现表面开裂,并导致界面剪切强度不断下降,最终引起层间离缝和界面完全脱黏.由此证明了环境温度变化和砂浆与混凝土的热行为差异是板式无砟轨道结构服役中出现砂浆充填层开裂和层间离缝等劣化现象的2个重要原因.

高速列车荷载作用下水泥乳化沥青砂浆层的应变速率研究

水泥乳化沥青砂浆主要承受列车垂向荷载,且处于动态加载过程。为研究CRTSⅠ型板式无砟轨道CA砂浆层的应变速率,基于车辆-轨道耦合动力学理论,采用ANSYS/LS-DYNA有限元软件建立列车-CRTSⅠ型板式无砟轨道-路基垂向耦合振动模型,研究CA砂浆层的应变速率及其影响因素。结果表明:路基上板式无砟轨道CA砂浆层的应变速率大于其他基础。随着CA砂浆层和列车速度的增加,CA砂浆层的应变速率增大。CRTSⅠ型板式无砟轨道CA砂浆层的应变速率在4.763×10-3/s^2.025×10-2/s范围内变化。与仿真得到的应变速率相比,规范规定的应变速率不能完全反映CA砂浆层的实际应变速率。

高速铁路板式无砟轨道水泥乳化沥青砂浆粘弹性的研究进展

水泥乳化沥青砂浆(CA砂浆)是高速铁路CRTSⅠ型和CRTSⅡ型板式无砟轨道的关键工程材料之一,起着调整、支承、传载、减振和吸振的功能。由于CA砂浆中含有乳化沥青,其力学性能具有明显的粘弹性特征。本文综述了CA砂浆在粘弹性试验、粘弹性本构模型和粘弹性数值仿真等方面的研究现状,指出了CA砂浆在粘弹性研究方面的不足。结合CA砂浆的服役环境,从不同配合比及不同影响因素下CA砂浆的粘弹性试验、粘弹性损伤试验及机理、CA砂浆的粘弹性损伤模型及其仿真等方面探讨CA砂浆今后粘弹性研究的主要方向,以期为高速铁路板式无砟轨道CA砂浆的设计优化、服役寿命预测及养护维修提供支撑。

养生条件对掺粉煤灰水泥乳化沥青砂浆收缩及黏弹性能的影响

水泥乳化沥青砂浆(CA砂浆)性能易受到养生环境和原材料组成的影响,通过设置的5组养生条件和3种配合比进行CA砂浆收缩率和动态黏弹性能的测试,并采用扫描电镜观察其微观形貌。结果表明:掺加粉煤灰会适当增大CA砂浆的膨胀率,不同养生湿度下砂浆体积变化趋势不同,增大沥灰比、升高养生温度均可改善CA砂浆的体积稳定性;掺粉煤灰CA砂浆的储能模量和损耗模量均随养生温度升高而增大,表现为砂浆刚度提高,变形时内部摩擦力做功增加;掺加粉煤灰能够改善CA砂浆的黏弹性能,其低温抗开裂性、高温抵抗变形能力均有所增强;20℃干养下粉煤灰CA砂浆黏弹性能最优;综合收缩性能和黏弹性能,20℃干养下沥灰比为1.4的粉煤灰CA砂浆性能较优。微观形貌观察的结果显示掺加粉煤灰后CA砂浆沥青膜增厚、孔隙率降低、结构更加致密,这是掺加粉煤灰CA砂浆体积稳定性和黏弹性得以改善的主要原因。

CRTSⅡ型板式无砟轨道板下水泥乳化沥青砂浆填充质量对轨道结构受力的影响

在CRTSⅡ型板式无砟轨道结构中,水泥乳化沥青砂浆调整层主要起填充、支撑、传力以及提供适当的刚度和弹韧性等作用,是CRTSⅡ型板式无砟轨道系统重要的组成部分。采用有限元法建立CRTSⅡ型板式无砟轨道计算模型,研究列车荷载作用下不同砂浆调整层空隙状态对轨道结构的受力影响,为施工期间的质量验收和运营期间的轨道养护维修提供指导。

CRTSⅡ型水泥乳化沥青砂浆充填层气泡成因分析及预防措施

针对CRTSⅡ型板式无砟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。

水泥乳化沥青砂浆微观结构演变规律研究

通过EDS、SEM、NMR等试验方法,从微观形貌、水化产物、元素分布、孔隙特征等多角度对多模态数据进行深度融合分析,定性与定量地研究了水泥乳化沥青(CA)砂浆微观结构随沥灰比(A/C)和龄期的演变规律。结果表明,随着A/C增大,CA砂浆由以水泥水化产物为连续相、沥青为分散相的空间结构,转变为以沥青为连续相、水泥水化产物为分散相的疏松多孔空间结构。水泥颗粒和水化产物被沥青裹覆,严重影响了孔隙结构的发育,总孔隙率、最可几孔径逐渐增大,凝胶孔、过渡孔数量减少,大孔数量增多。随着龄期增加,水泥水化产物增多,原本较大的孔隙被分隔为较小孔隙,总孔隙率降低,大孔及毛细孔数量减少,凝胶孔及过渡孔增多,孔隙结构逐渐密实。

CRTSⅡ型板式无砟轨道水泥乳化沥青砂浆充填层质量控制技术与管理探讨

水泥乳化沥青砂浆充填层是铁路CRTSⅡ型板式无砟轨道的重要组成部分,具有配方复杂、环境敏感性高、施工工艺要求严格等特点,是无砟轨道施工质量控制的关键和难点。从砂浆充填层的功能作用、性能要求、施工工艺、常见质量缺陷、质量控制技术措施和过程管理等方面,探讨了CRTSⅡ型板式无砟轨道水泥乳化沥青砂浆充填层施工关键技术和质量控制措施等。

CRTSⅡ型板式无砟轨道水泥乳化沥青砂浆充填层离缝预防与控制

就CRTSⅡ型板式无砟轨道结构而言,水泥乳化沥青砂浆充填层与轨道板或底座板产生的离缝对无砟轨道结构的耐久性与安全性具有较大危害。本文结合工程实践,系统总结了水泥乳化沥青砂浆充填层离缝的表现形式,从材料、施工工艺、环境条件等方面分析了水泥乳化沥青砂浆充填层离缝产生的原因,并提出了一系列预防与控制措施。工程实践表明,该系列措施能有效控制和减少水泥乳化沥青砂浆充填层离缝的产生,有利于提升无砟轨道结构耐久性。

CRTSⅡ型板式无砟轨道水泥乳化沥青砂浆充填层施工技术

水泥乳化沥青砂浆层作为CRTSⅡ型板式无砟轨道的重要组成部分,填充在无砟轨道板和底座板(支承层)之间,起到支撑、承力和传力的作用,为轨道提供一定的刚度和弹韧性,具有减振作用。施工质量对CRTSⅡ型板式无砟轨道有决定性的影响。本文结合京沪高铁工程施工实践,阐述了原材料、工艺性试验、灌注前准备、砂浆搅拌、运输及灌注工艺等因素对水泥乳化沥青砂浆施工质量的影响,并对相关施工技术进行了探讨,并在此基础上进一步总结了水泥乳化沥青施工工艺控制的要点。

CRTS Ⅰ型水泥乳化沥青砂浆充填层服役现状

为考察CRTS Ⅰ型板式无砟轨道水泥乳化沥青(CA)砂浆充填层的服役现状,对严寒/高寒、寒冷及温暖地区的典型线路进行调研。调研结果显示:温暖和寒冷地区的高速铁路CA砂浆充填层性能良好,仅存在少量充填层板角离缝等问题;而严寒地区的高速铁路CA砂浆充填层向阳面的砂浆灌注袋破损比较明显,而且部分线路的CA砂浆充填层灌注口处或充填层纵向中部位置出现少量竖向裂纹。综合分析认为,运营线路所处的气候环境是影响CA砂浆充填层服役性能的关键因素。

CRTSⅠ型板式无砟轨道结构水泥乳化沥青砂浆充填层施工质量控制

结合成绵乐铁路客运专线CRTSⅠ型板式无砟轨道结构水泥乳化沥青砂浆充填层施工,阐述砂浆充填层施工质量要求;从砂浆充填层厚度、砂浆突出量、饱满度、灌注褶皱、灌注袋口砂浆处理和充填层断面均匀方面,分析水泥乳化沥青砂浆充填层施工质量控制。

铁路无砟轨道水泥乳化沥青砂浆力学性能

研究了不同应变率下CRTSⅠ型板式无砟轨道水泥乳化沥青砂浆单轴抗压特性.结果表明:在一定应变率范围内,CRTSⅠ型板式无砟轨道水泥乳化沥青砂浆抗压强度、最大应力应变和弹性模量均与应变率变化有一定的关系;CRTSⅠ型板式无砟轨道水泥乳化沥青砂浆力学性能的应变率敏感性大于同准静态条件的混凝土,且具有冲击韧性,其弹性模量的应变率敏感性有利于列车运行的稳定性.

温度对水泥乳化沥青砂浆韧性的影响

采用三点弯曲法测试了不同温度下水泥乳化沥青砂浆的荷载一挠度曲线，通过对荷载一挠度曲线面积的积分得到了水泥乳化沥青砂浆的断裂能，进而获得了温度对水泥乳化沥青砂浆韧性的影响规律；采用扫描电子显微镜观察了水泥乳化沥青砂浆的微观形貌，探讨了温度对水泥乳化沥青砂浆韧性的影响机理．结果表明：在-40～80℃下，随着温度的升高，受弯水泥乳化沥青砂浆出现由脆性断裂至韧性断裂再到柔性断裂的逐次转变．当沥灰比（质量比）为0．30时，水泥乳化沥青砂浆韧性随温度的变化不大；当沥灰比为0．45～0．90时，水泥乳化沥青砂浆韧性随温度的增加先增加后降低，在-10℃左右时砂浆韧性最好．随着沥灰比的增加，水泥乳化沥青砂浆韧性对温度的敏感性逐渐增大．当沥灰比逐渐增加时，水泥乳化沥青砂浆中的沥青形成连续膜；随着沥灰比的继续增加，砂浆中沥青膜厚度增加，从而导致砂浆韧性对温度的敏感性逐渐增强．

CRTSⅡ型板式无砟轨道水泥乳化沥青砂浆施工技术

阐述了CRTSⅡ型板式无砟轨道垫层用高弹模水泥乳化沥青砂浆的施工技术,介绍原材料的储存与管理、施工前准备、灌注前准备(包括轨道板精调、定位和压紧,封边砂浆施工和排气孔设置,底座预湿等),水泥乳化沥青砂浆的拌制、灌注及养护工艺及质量控制措施。

水泥乳化沥青砂浆毛细吸水性研究

采用ISAT方法测定水泥乳化沥青砂浆(简称CA砂浆)的毛细吸水速率,研究固灰比(A/C)、孔隙率、试件干密度及拌合物含气量对CA砂浆毛细吸水性的影响。试验结果表明,CA砂浆的总孔隙率影响其强度,而CA砂浆的毛细孔特性才是其毛细吸水性的决定因素;增加固灰比、提高新拌砂浆的含气量、减小砂浆干密度及降低砂浆的毛细孔隙率均可降低CA砂浆的毛细吸水速率;阳离子乳化沥青砂浆的强度及毛细吸水速率均高于阴离子乳化沥青砂浆。

铁路无砟轨道水泥乳化沥青砂浆吸振与隔振特性

采用加速度计测定了冲击荷载作用下普通混凝土与水泥乳化沥青砂浆(CA砂浆)试件以及试件下部钢板的振动加速度随时间的变化,并用落锤法对比了普通混凝土与CA砂浆的抗冲击破坏特性.研究表明:普通混凝土受到冲击后,其振动加速度随时间衰减不明显,且振动时间较长,其下部钢板也有类似规律;CA砂浆受到冲击后,其振动加速度表现为3个明显的衰减阶段,振动时间也要短于普通混凝土,同样CA砂浆下部钢板也有类似规律;与普通混凝土相比,CA砂浆表现出较好的吸振与隔振功能.抗冲击破坏的结果表明,CA砂浆的抗冲击性能优于普通混凝土.

CRTSⅡ型板式无砟轨道水泥乳化沥青砂浆的配制技术

介绍了CRTSⅡ型板式无砟轨道水泥乳化沥青砂浆的配制技术,提出了配制水泥乳化沥青砂浆的原材料和原材料的相容性要求,以及配合比设计的一般步骤及基本原则,说明影响水泥乳化沥青砂浆性能的各项因素,所配制的水泥乳化沥青砂浆的各项性能指标符合我国高速铁路CRTSⅡ型板式无砟轨道水泥乳化沥青砂浆垫层的施工要求。

CRTSⅠ型水泥乳化沥青砂浆的毛细吸水特性

为探讨CRTSⅠ型水泥乳化沥青砂浆中水的迁移规律,对水在不同表面的接触角和毛细吸水质量随吸水时间的变化进行了测定,并对不同砂浆断面进行了扫描电子显微镜(SEM)和能谱(EDS)分析.结果表明:与普通多孔材料一样,水泥乳化沥青砂浆单位面积的吸水质量与吸水时间的1/2次方成正比;CRTSⅠ型水泥乳化沥青砂浆与灌注袋界面处的"三明治"结构是其毛细吸水系数随吸水时间延长而大幅度降低的原因;CRTSⅠ型水泥乳化沥青砂浆表面打磨可形成富沥青膜层,增大水在其表面的接触角,并使毛细吸水系数降低45%以上;施工时,灌注袋袋口砂浆的自然断面宜进行处理,以降低其毛细吸水系数.