山砂浆试验研讨

本文作者：周 灵 杨 松 单位：贵州中建建筑科研设计院有限公司

CA砂浆是水泥沥青砂浆英文名称cementasphaltmortar的首字母缩写，也称CAM，是一种由水泥、乳化沥青、细骨料(砂)、混合料、水、铝粉和功能外加剂等多种原材料组成，经水泥水化硬化与沥青破乳胶结共同作用而形成的一种新型有机—无机复合材料。CA砂浆填充于轨道板与混凝土道床之间厚度约50mm的扁平状空间内，主要起到支承轨道板，缓冲高速列车荷载与减振的作用。其中，山砂CA砂浆(MCAM)是一种细骨料采用机制山砂(MFA)来制备的CA砂浆。本文主要通过正交试验研究在CRTSⅠ型板中用山砂作为CA砂浆的细骨料对材料各项性能的影响。

1试验材料和试验方法

1.1试验材料水泥(C)采用乌江P．O42.5水泥，其各项性能指标均符合《通用硅酸盐水泥》GB175—2007，具体见表1。乳化沥青(A)采用客运专线铁路板式无砟轨道专用的阳离子乳化沥青，其性能指标见表2。机制山砂系岩石经专门机械破碎筛分制成，试验用山砂采用打砂机自制并进行筛分处理，使其细度模数和级配可根据试验要求随时调整，其基本物理性能见表3。外加剂包括:贵州中建建筑科研设计院研制高效减水剂、上海箭宇化工生产有机硅消泡剂、新沂飞皇化工生产TC-R引气剂和河南远洋铝业生产200目微细球形铝粉等。

1.2山砂的特点山砂颗粒级配分Ⅰ，Ⅱ两区，具体见表4。从山砂的级配中可以看出，山砂中含有一定量的粉末，这对于改善新拌CA砂浆的稠度，增强其流动性有所帮助，但若粉末含量过多，又会对CA砂浆带来一定的不利影响。

1.3试验方法CA砂浆的试验研究，主要依据《客运专线铁路CRTSI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号进行，有以下几项试验:1)流动度:是指将搅拌好的砂浆注入特制漏斗(上口直径70mm，下口直径10mm，高度450mm)至规定容积，砂浆从漏斗全部流出所经历的时间。其流动度应在18～26s。2)可工作时间:是指砂浆处于规定的流动度范围内(18～26s)所经历的时间，其可工作时间一般要求不少于30min。3)泛浆率与分离度:将流动度试验时经30min拌合的CA砂浆，用直径50mm，长500mm以上的聚乙烯袋取样，24h以后目测，以材料是否分离以及是否有浮水为判定标准。同时将搅拌好的砂浆浇入50×50mm的圆柱体模具中，22h左右拆模，24h时用游标卡尺量取试样两底面之间的距离，然后将其均分为上、下两等分并称其重量，以判定材料的分离度。4)抗压强度:试块尺寸为50×50mm的圆柱体，加载速率为1mm/min，测试各龄期的抗压强度，养生条件:(20±3)℃，(90±2)%RH。CA砂浆的强度要求为1d抗压强度＞0.1MPa，7d抗压强度＞0.7MPa，28d抗压强度＞1.8MPa。

2试验结果及分析

2.1试验设计课题组按照山砂CA砂浆研究计划进行了正交试验，并从9组配比中选择了3组作为主要材料的基准配比，为下一步优化CA砂浆的性能奠定了基础。试验结果达到预期效果。CA砂浆正合比，正交试验结果和各因素水平趋势分别见表5、表6和图1。CA砂浆的流动度与可工作时间是保证板式轨道CA砂浆现场灌注施工质量的重要技术指标。流动度过大，CA砂浆会增加离析的可能性;流动度过小，CA砂浆较为黏稠，难以填充密实，影响灌注质量。从图2中可以看出，山砂CA砂浆在拌合后20min内的流动度损失并不明显，在40min后流动度损失较为迅速。山砂CA砂浆的这一特性决定了其目前的施工工艺必须是在现场搅拌生产，才能满足现场浇注对其流动性的要求。

2.2结果分析从以上试验结果可以看出:1)对CA砂浆28d抗压强度影响因素由大到小依次为:水泥、乳化沥青和山砂，在相同水灰比的情况下，水泥与乳化沥青间的比值是影响CA砂浆抗压强度的主要因素，而山砂的掺量对强度的影响最弱。2)从各因素水平趋势图上可以看出，随着水泥用量的增加，CA砂浆的强度急剧上升;而随着乳化沥青用量的增加，CA砂浆的强度急剧下降。而CA砂浆自身既需要一定的强度，又需要一定的柔韧性，其强度不能过高或过低。据此，基准水乳比(水泥与乳化沥青的比值)C/A值宜控制在0.6～0.7之间。这也契合了在《客运专线铁路CRTSⅠ型板式无砟轨道水泥乳化沥青砂浆暂行技术条件》中要求乳化沥青与水泥的比值应不小于1.4的规定。3)CRTSⅠ型板对CA砂浆的28d抗压强度的要求为＞1.8MPa。据此，在9组配比中优选出3组(试验号4，7，8)作为进一步试验的基准配合比。用以试验研究各组成材料对山砂CA砂浆性能的影响，从而为配合比的优化提供依据。同时，这3组配合比在泛浆率与分离度测试中均为合格。

3结语

CA砂浆组成材料复杂，水泥在沥青乳液环境中水化，乳化沥青在水泥水化环境中破乳，再加上各种外加剂和山砂粉末的影响，这本身对材料的相适性就有较高的要求。本试验研究正是基于以上考虑，选择了应用正交试验的方法初选配合比，再进一步优化的方式，以节约试验次数与成本。