文档介绍：CA砂浆试验研究
1. 概述
板式无碴轨道是由长钢轨、扣件系统、轨道板、水泥沥青砂浆、混凝土底座及凸形挡台组成的一种新型轨道结构。为了使板式轨道具有一定的弹性,并固定轨道结构的位置,在混凝土底座和轨道板之间,以及凸形挡台周围填充缓冲材料层,同时消除混凝土构件施工误差。作为缓冲充填材料,应既有一定的弹性,又有一定的强度,水泥砂浆强度足够高,但弹性不足,沥青弹性好,但强度低,受温度影响大,因此采用了将二者结合的水泥沥青砂浆,一般采用水泥、乳化沥青、砂及各种掺和料混合而成,通称CA砂浆。CA砂浆较树脂材料成本低廉,可以大规模的采用。
2. CA砂浆性能指标及试验方法
CA砂浆的主要性能指标要求
CA砂浆的性能指标应满足表1的要求
表1 CA砂浆的主要性能指标要求
序号
项目
单位
指标
1
抗压强度
1d
MPa
>
7d
>
28d
~
2
弹性模量
MPa
100~300
3
砂浆温度
℃
5~30
4
流动度
秒
16~26
5
可工作时间
分
≥30
6
含气量
%
8~12
7
单位容积质量
Kg/l
>
8
膨胀率
%
1~3
9
材料分离度
%
<3
10
泛浆率
%
0
11
抗冻性
300次冻融循环试验后,相对动弹模量不得小于60%,质量损失率不得小于5%。
12
耐候性
外观无异常,相对抗折强度不低于100%。

1)性能指标
⑴由轮重决定的抗压强度
由于板式无碴轨道CA砂浆设计填充于轨道板板底及凸形挡台四周,因此其抗压强度的确定取决于设计轮重以及作用于凸形挡台上纵向力的大小。
在秦沈客运专线轨道结构的设计中,其设计轮重为300KN。一般轨道板的外形尺寸为4930×2400×190mm。考虑一块轨道板上最多作用一个转向架,以及轨道板本身的重量(50KN),板底CA砂浆调整层最大工作应力为δmax:
δmax=P/A=(4×300000+50000)/(4930×2400)=
因此,。
⑵由作用于凸形挡台上纵向力决定的抗压强度
如图1所示,凸形挡台与轨道板间的CA砂浆填充层所承受的最大合力为:
F= (Fr+Fp-µw)2+Fc2 (1)
式中:Fr——长钢轨的温度力;
Fp——轨道板本身的伸缩力;
µ——轨道板与CA砂浆层之间的摩擦系数()计;
W—轨道板的自身重(按50KN计);

图1 板式无碴轨道凸形挡台及周围CA砂浆受力图
①长钢轨温度力Fr;
根据秦沈客运专线板式轨道设计技术条件中的规定,线路设计纵向阻力为7KN/m轨,对于一股线路,其长钢轨纵向力为14KN/m。轨道板长度L按5m计,由此可得:
Fr=L×14=5×14=70KN
W—轨道板的自重(按50KN计);
②轨道板本身的伸缩力Fp:
Fp=×L×η×t×K
式中:L—轨道板长度(5m)
η—轨道板线膨胀系数(1×10-5/10C计);
K—凸形挡台周围CA砂浆的弹性系数(按150KN/mm计)。
由上式可计算出:
Fp=×5000×1×10-5×10×150=
③轨道横向阻力Fr:
轨道横向阻力按一股线路14KN计算,5m轨道板内的轨道横向阻力为70KN。
µw=×50=
将上述计算结果代入(1)式,要得出凸形挡台周围CA砂浆层承受的最大合力:F=114KN。
合力F的作用方向:
cosθ=( Fr+Fp-µw)/F=(70+-)/114=
在合力F的作用下凸形挡台周围CA砂浆层承受的最大应力:
δb=F/A=F/(1+ cosθ)rH (2)
式中:r—凸形挡台的半径(250mm);
H—凸形挡台顶面与轨道板底面的最小高差[当轨道板下CA 砂浆层厚度为最大值100mm时,H=凸形挡台高度(250)-100=150mm]。
代入(2)时,可计算出纵向力作用下,凸形挡台周围最大CA砂浆层的最大应力:δ=。
考虑一般情况下Fr与Fc不可能同时产生最大值与,故其容许应力可增加25%,即:δbmax===。
综上所述,板式轨道CA砂浆的抗压强度主要由凸形挡台周围CA砂浆层的受力条件所决定。由于秦沈客运专线板式轨道CA 砂浆的使用环境处在寒冷地区,在设计中必须考虑其抗冻性能,相应的强度指标要提高。但另一方面,强度指标太高,弹性模量相应增大,势必影响其提供轨道