本条文说明系对重点条文的编制依据、存在的问题以及在执行中应注意的事项等予以说明。为了减少篇幅,只列条文号,未抄录原条文。
1 CRTSⅡ型板式无砟轨道水泥沥青砂浆层作为轨道板和混凝土底座或支承层之间的垫层材料,主要起到填充、支撑、承力和传力的作用,并可为轨道提供一定的刚度和弹韧性。水泥沥青砂浆的性能直接影响到列车运行品质、轨道结构耐久性和运营维护成本,是高速铁路建造的关键工程材料之一。
为指导客运专线铁路CRTSⅡ型板式无砟轨道水泥沥青砂浆施工,在总结国内外相关技术资料及已有施工经验、研究成果的基础上,编制了本技术条件。 由于国内外均没有严寒地区CRTSⅡ型板式无砟轨道水泥沥青砂浆的施工、应用经验,针对严寒地区水泥沥青砂浆的原材料要求、砂浆性能指标要求、施工工艺要求等有待进一步研究。
4.1 目前,世界上道路沥青的产品分级主要有三种,即针入度分级(按25度的针入度划分沥青牌号)、黏度分级(按60度的黏度划分沥青的牌号)以及性能分级,其中,黏度分级又分为2类,即以新鲜沥青60度黏度分级的AC分级体系及以旋转薄膜烘箱(或薄膜烘箱)残余物60度黏度分级的AR分级体系。中国、欧盟、德国以及日本主要采用沥青的针入度分级体系,美国和加拿大等 国针入度分级和黏度分级同时存在。而性能分级是美国战略性公路研究计划(SHAP)计划的研究成果,是能够模拟路用性能的分级标准(PG分级),许多国家都在模仿使用。PG分级更确切的反映了沥青的黏弹特性及沥青在路用环境下的受力情况,将沥青的动态性能与路用性能接合起来,能直接根据沥青的性能反映沥青混凝土使用效果。由于多种原因,我国目前仍按针入度分级法对沥青进行分级。
早期,我国的国家、交通部相关规范中有两个石油沥青技术要求:“重交通道路石油沥青技术要求”和“中、轻交通道路石油沥青技术要求”。实际上“重交通道路沥青”相当于国际上的普通沥青,而“中、轻交通道路石油沥青”只不过是质量达不到国际上通用水平的质量差的沥青。因此,在交通部公路沥青路面施工技术规范(JTG F 40-2004)中对此进行修改,废除这两个名称,明确都称为道路石油沥青,相应分为A、B、C三个等级,B级沥青与原规范“重交通道路沥青”相近,C级沥青比原规范“中、轻交通道路石油沥青”技术要求稍有提高,但在重交通道路石油沥青(GB/T 15180-2000)中仍然有“重交通道路石油沥青”的概念。因此,在本技术条件中,同时对此提出。
德国纵连板式水泥沥青砂浆用沥青要求使用B70/100沥青,其性能要求如说明表4.1所示。
说明表4.1 沥青的性能指标
序 号 |
项 目 |
单 位 |
指标要求 |
1 |
针入度(25℃,100g,5s) |
0.1mm |
70~100 |
2 |
软化点(环球法) |
℃ |
43~51 |
3 |
薄膜加热试验
(163℃,5h) |
质量损失 |
% |
≤0.8 |
针入度 |
0.1mm |
≥46 |
软化点(环球法) |
℃ |
≥45 |
闪 点(COC) |
℃ |
≥230 |
溶解度(三氯乙烯) |
% |
≥99.0 |
含蜡量(蒸馏法) |
% |
≤2.2 |
脆 点 |
℃ |
≤-10 |
根据我国公路部门使用经验及相关科研结果,本暂行技术条件规定沥青采用重交通道路或以上等级石油沥青,并根据我国目前相关沥青产品标准、环境气候条件、施工安全性、沥青性能对水泥沥青砂浆性能的影响相应提出沥青性能的基本要求,并相应增加了沥青的密度、薄膜加热老化后的针入度比、10℃延度指标。
4.2 沥青改性后,对沥青本身的性能以及沥青混合料的耐久性如温度敏感性能、抗剥落性能、抗水损性能等耐久性能都有明显改善。相关科研结果也表明,沥青改性后,对水泥沥青砂浆的抗开裂性能、收缩性能等有较好的改善作用,因此,本暂行技术条件列出了改性沥青的性能指标,并鼓励采用改性沥青。
天气较热时,在阳光直射下,沥青路面的温度会高出环境温度25℃左右;而水泥沥青砂浆灌注后,处在轨道板下面,板底砂浆的温度基本与环境温度相差不大。因此,在水泥沥青砂浆中采用的改性沥青应更侧重于其低温性能,结合不同改性剂对沥青改性后性能的影响,在改性沥青的指标中,我们只列出了SBS、SBR两种改性剂生产的改性沥青的性能指标。
4.3 德国纵连板式水泥沥青砂浆用乳化沥青的性能要求如说明表4.3所示。
说明表4.3 乳化沥青的性能指标
序 号 |
项 目 |
单 位 |
指标要求 |
1 |
蒸发残留物含量 |
% |
≥60 |
2 |
颗粒极性 |
/ |
阴 |
3 |
粒径 |
μm |
平均粒径≤7;模数粒径≤5 |
4 |
水泥适应性 |
/ |
20s内至少流出70mL样 |
5 |
温度 |
℃ |
≤30 |
沥青经乳化后其最突出的特征是常温下的液态流动性,改善了其使用性能,具有节约能源、减少资源、减少环境污染、改善施工条件、延长施工季节等优点。乳化沥青用于工程,最终起作用的仍然是沥青本身的技术性能,沥青的性能对水泥沥青砂浆性能的影响极其重要,其直接影响到乳化沥青的质量、水泥沥青砂浆的拌合物性能、水泥沥青砂浆的硬化物性能。沥青乳化后,沥青的性能将发生一定的改变,如果乳化剂的选择不当,乳化后沥青的性能将产生根本的改变,因此,为保证水泥沥青砂浆的性能,本技术条件增加了对乳化沥青蒸发残留物性能的相关要求,并根据我国目前乳化沥青相关技术标准增加了乳化沥青的“筛上剩余物(1.18mm)、贮存稳定性(1d,25℃)、贮存稳定性(5d,25℃)、低温贮存稳定性(-5℃)”等指标。
4.4 目前我国主要采用普通硅酸盐水泥。由于生产原材料均一性差、生产工艺控制有差异,水泥的细度、化学组成有较大的不同,导致同一厂家不同批次普通硅酸盐水泥用水量变动较大。为保证水泥沥青砂浆施工质量控制,结合国外相关标准要求,本技术条件要求采用硅酸盐水泥进行配制。
砂的粒径对水泥沥青砂浆的分离度产生较大的影响,直接影响水泥沥青砂浆的使用性能,因此,本规范对砂的最大粒径进行了要求。
德国相关资料中未对砂的“含水率、吸水率、泥块含量、含泥量、石粉含量”指标作要求,结合日本CA砂浆对砂的质量要求及我国混凝土工程实践经验,为保证水泥沥青砂浆的性能长期耐久性能,本技术条件对砂的这些指标作了相关补充规定。
5.1 水泥沥青砂浆的性能包括工作性能、力学性能和耐久性能。其中合适的流动度、扩展度是保证板底水泥沥青砂浆饱满的前提条件之一。德国相关资料中,要求水泥沥青砂浆的出机流动度在80s~120s,扩展度不小于300mm,但水泥沥青砂浆流动度、扩展度受原材料、配合比、搅拌设备影响较大,结合我国京津线水泥沥青砂浆实际施工经验,本技术条件暂规定水泥沥青砂浆的出机流动度在80s~120s,扩展度不小于280mm。在实际施工中,如能保证板底砂浆饱满,可允许放宽对水泥沥青砂浆流动度的要求。
德国相关资料对水泥沥青砂浆的分离度没有具体指标要求,采用“目测没有分离”的标准。但砂浆分离后对砂浆性能影响很大,借鉴日本对水泥沥青砂浆的分离度要求,本技术条件提出了表征砂浆分离度的量化指标。
当采用改性乳化沥青进行水泥沥青砂浆拌制时,由于生产改性乳化沥青时的乳化剂、稳定剂等的用量相对较多及沥青性能的影响等原因,会对水泥沥青砂浆的1d强度产生一定的影响,此时可允许适当放宽对水泥沥青砂浆1d的强度要求,但不得影响水泥沥青砂浆的后期强度及其它性能。
5.2 水灰比计算包含乳化沥青中所含的水量。
6.2 原材料的温度对水泥沥青砂浆的性能产生较大的影响。温度过高,易导致水泥沥青砂浆破乳或工作性能损失过快,影响施工。温度过低,对水泥沥青砂浆的灌注质量、强度发展、施工进度产生较大的影响。因此,对原材料提出了相应的控制指标要求,以便保证水泥沥青砂浆的拌合、施工顺利进行。
6.4 判定精调千斤顶拆除及轨道板承重的水泥沥青砂浆强度应采用同条件养护试件的抗压强度确定。