无砟轨道用ca砂浆技术国内外探究进展

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1、无砟轨道用CA砂浆技术国内外探究进展　　摘要：CA砂浆作为一种新引进的技术，近几年来，在我国高速铁路建设领域得到了很好的应用与发展。关键词：CA砂浆；无砟轨道中图分类号：U213文献标识码：A1、无砟轨道的应用与发展现状：在铁路上，“砟”的意思是小块石头。常规铁路都在小块石头基础上铺设枕木或混凝土轨枕，最后铺设钢轨，这种线路不适于列车高速行驶。高速铁路发展史证明，基础工程若使用常规轨道系统，会造成道砟粉化严重、线路维修频繁，安全性、舒适性、经济性相对较差。无砟轨道克服了上述缺点，是高速铁路工程技术的发展方向，该技术在我国京津城际铁路、武广铁

2、路上得到应用。2、CA砂浆技术介绍高速铁路无碴轨道用CA砂浆填充材料是无碴轨道结构重要组成部分，位于轨道板与混凝土底座之间，由乳化沥青、水泥、骨料和水等混合而成，是一种介于水泥基和沥青基材料之间的半刚性体胶凝材料。该材料既能提供无碴轨道结构所需的必要强度，又能为结构提供一定弹性，在无碴轨道结构中起着重要作用，逐渐成为无碴轨道道床材料的最佳选择。3、国内外研究进展6作为无碴轨道发起者，日本是最早申请关于CA砂浆专利的国家。早在1973年即在美国申请一项用于无碴轨道的CA砂浆专利——Cementasphaltballastgroutcompos

3、itionfortrack日本板式轨道CA砂浆的开发历程可概述为以下几个阶段，即：温暖地区用的CA砂浆——寒冷地区用的CA砂浆——现场修补用的CA砂浆。日本研究者先后研制出特殊表面活性剂，提高CA砂浆与水泥的适应性。目前已经研制成功施工的特殊乳化沥青包括：在5~20℃低温条件下使用的C型乳化沥青、在l5～30℃高温条件下使用的H型乳化沥青、在5～30℃范围使用的无碴轨道垫层基本乳剂：A型乳化沥青和在寒冷地区添加的聚合物改性乳化沥青：P型乳化沥青等。同时，由于无碴轨道CA砂浆调整层受自然环境因素影响较大，在凸形挡台周围及轨道板底边缘，特别是在

4、线路纵向力较大的伸缩调节器附近的CA砂浆容易破损。因此，日本铁路研究部门开发出修补用的CA砂浆和树脂砂浆，开发了灌注袋技术，不仅节省施工模板的投入，而且减少CA砂浆层的环境暴露面，改善端面的应力分布，从而有效提高无碴轨道结构的耐久性。6经30多年发展，日本铁路积累了丰富的实践经验，开发出各种不同的CA砂浆配方与配套材料，提出相应的性能试验方法、施工工艺等，为板式轨道结构在日本新干线的全面推广应用打下坚实的技术基础。至今日本铁路CA砂浆的使用量达到400000m3以上，铺设的轨道达2500km。除日本外，德国无碴轨道和CA砂浆技术方面也处于世

5、界前列。其最早的板式无碴轨道系统前身是德国博格公司1979年铺设在德国卡尔斯费尔德至达豪的一种预制板式无碴轨道，博格板式无碴轨道已获得了德国联邦铁路管理局颁发的许可证，可用于300km/h的高速铁路。但由于德国自行开发的CA砂浆抗冻性能不足，曾出现数公里的整治或替换；意大利铁路也有类似经验。我国对高速、快速铁路板式轨道使用条件下的CA砂浆研究本世纪初才刚刚起步。2002年建成投入运营的秦沈客运专线在狗河、双何桥两座特大桥上采用了板式轨道结构，分别使用国内开发的CA砂浆及日本进口的CA砂浆进行了试铺。试验表明，与国外CA砂浆相比，国产CA砂浆

6、产品在与水泥的适应性、CA砂浆流动性、可操作时间、砂浆稳定性、硬化砂浆含气量、抗冻性、温度敏感性等性能方面还有很大差距。国内研究者针对以上存在的问题进行了一些研究，并申请了多项CA砂浆专利。邹振华等公开了一种水泥乳化沥青砂浆及制造方法和在铁路或城市轻轨无碴轨道中的应用，基本配方组成为水泥、掺合料、乳化沥青、砂、减水剂、铝粉、表面活性剂、消泡剂、聚丙烯纤维、氯丁胶乳，据研究，该CA砂浆流动度大、无泌水、抗冻性好。6为解决收缩问题，胡曙光等分别研究了膨胀可控的CA砂浆材料和高早强自膨胀CA砂浆材料，前者由水泥、乳化沥青、砂、钢渣粉、一种或多种膨

7、胀剂、铝粉、减水剂等制备而成，利用不同膨胀源控制不同龄期的膨胀率。据研究，配制的CA砂浆膨胀率较为稳定，有一定抗冻性，但该配方由于采用普通乳化沥青，其耐高温性能差；后者采用硫铝酸盐水泥和硅灰取代部分普通水泥，其24h强度可达到0.7MPa，甚至1.3MPa，可满足机械化施工对施工速度的要求。由于CA砂浆易离析，胡曙光等人发明了一种可有效防止CA砂浆分层离析的复合添加剂，主要由硅粉、膨润土和粉煤灰组成，具有改善CA砂浆工作性，延长可工作时间，阻止CA砂浆发生分层离析，增加CA砂浆早期强度，提高抗冻性和耐久性的效果。为满足对CA砂浆低温性能的要

8、求，研究者研制出一种具有高抗冻、吸振功能的CA砂浆材料6，基本配方为水泥、乳化沥青、多孔细骨料、膨胀剂、有机纤维、消泡剂和引气剂组成，即使采用多孔骨料，制得的CA砂浆28d强度仍