水泥砂漿灌注現場 11月初的一個下午，記者坐在從老家回京的高鐵上。窗外的景色飛速切換，車廂內是乘客們聊天、喝茶、玩手機游戲的聲音。 忽然，坐在旁邊的小女孩兒向大人發問，“媽媽，為啥火車跑這么快，我們卻不覺著顛??？”女人面露難色，一句“因為它穩”就搪塞了過去。 女孩的問題讓記者也充滿好奇，“高速列車的振動沖擊能量是如何被吸收掉的？鐵軌下究竟布置著怎樣的結構？” 為此，記者幾經打聽，找到了中鐵四局安徽中鐵工程材料科技公司的總工程師黃海，這位80后專家告訴記者，因為軌道下，有一塊“夾心餅干”。 ——— 剛柔并濟 以柔為主 ——— 硬度和彈性兼顧的“夾心餅干” 要想認識這塊“夾心餅干”，還要從鐵路的軌道板說起。 常規鐵路是在無數小塊石頭道砟所組成道床的基礎上鋪設枕木或混凝土軌枕，然后鋪設鋼軌，顯然有這么多小石塊的線路不適用于時速高達300公里的高鐵。高鐵使用的是無砟軌道，“砟”指的就是小石塊。 以CRTS Ⅱ型板式無砟軌道為例，軌道板每塊長6.45米、寬2.55米、厚0.2米，被固定在混凝土基座上。混凝土基座和軌道板就是黃?？谥械膬蓧K餅干，有了它們的強力支撐，高速列車就有了結實的跑道。 但是，這還不夠。施工人員會在軌道板和底座中間灌注一種叫做“水泥乳化瀝青砂漿”的物質——液態時很黏稠，又恰好是巧克力色，這就是黃?？谥械膴A心。 “水泥乳化瀝青砂漿是板式無砟軌道結構彈性調整層的關鍵組成部分。”黃海介紹道，它由乳化瀝青、水泥、混合材、細骨料、水、鋁粉及其他添加劑等原材料，經特殊工藝攪拌而成。砂漿凝固后不僅將二者緊密的連接在一起，也充當著彈性墊層的角色。 “剛柔并濟，以柔為主。”黃海這樣形容其力學特點。因為這種砂漿的流動度好、可工作時間長，在早期有膨脹、后期收縮小等特點，硬化成型后的水泥乳化瀝青砂漿可起到穩定軌道幾何精度和吸收振動沖擊能量的雙重作用。 ——— 處處都有乳化瀝青身影 ——— “柏油馬路”和“水泥路面” 緊鑼密鼓，有條不紊。記者在滬昆高鐵江西段的施工現場看到，軌道板扣在混凝土底座板上面，軌道板四周用精調爪固定，并使軌道板和底座板之間留有縫隙。軌道板表面分布著三個圓孔，工人將砂漿從位于軌道板中間的孔灌入，然后通過另外兩個觀察孔隨時控制灌注速度及灌注量。 滬昆線是國內目前施工里程最長、規模最大的高鐵在建項目，安徽中鐵工程材料科技有限公司負責江西段和湖南段的乳化瀝青、干粉料供應，其中乳化瀝青供應量約為35000噸。 “就是在這個縫隙填充入水泥乳化瀝青砂漿?；炷恋膭偠群艽?，彈性非常差，而砂漿里面有大量的瀝青，提供了彈性，與水泥形成的剛性一起支撐住軌道結構，從而把沖擊荷載的能量吸收掉。”黃海說。從2008年開始，武廣客專、滬寧城際、京滬高鐵、石武客專、杭甬客專等高速鐵路都有這種砂漿的身影。 記者問，如果不用呢？ “開車時，有沒有注意到，柏油馬路和水泥路面跑起來效果不一樣，柏油路跑起來又安靜又舒服，而水泥路面跑起來就‘咔啦卡啦’。”該公司黨委書記沈偉山的比喻非常貼切。 記者了解到，在國內發展高速鐵路之前，對高速鐵路用乳化瀝青及水泥乳化瀝青砂漿擁有成熟生產技術的只有日本及歐洲少數國家。目前，國內采用的水泥乳化瀝青砂漿技術分為兩條路線：陽離子型乳化瀝青配合低彈模水泥乳化瀝青砂漿和陰離子型乳化瀝青配合高彈模水泥乳化瀝青砂漿。 ——— 乳化劑充當“雙面膠” ——— 板式熱交換器大大提升生產效率 “水泥乳化瀝青砂漿的關鍵原材料和技術核心是乳化瀝青。”有趣的是，乳化瀝青是一種違背物性的產物。 瀝青在常溫下是固態的，但我們希望使用過程中，在常溫下讓瀝青保持液態，以便于施工。另外瀝青是油性的，不溶于水，但我們還需要其與水結合形成穩定的液態，因為它還要和水泥、骨料形成砂漿。所以乳化劑就充當了“雙面膠”，一面（親油基）是和瀝青結合在一起，另一面（親水基）和水粘在一起，這樣瀝青就能穩定地存在于水體系里面了。 或是溫度變化，或是強力攪拌，都會“破乳”——水分離出來，瀝青小顆粒重新聚集在一起，又形成瀝青質。于是，技術人員又會想辦法讓乳化瀝青在接觸到水泥和沙子后，不要因為水泥水化反應而迅速破乳，要留給現場工作人員充分的時間施工，這是高鐵專用乳化瀝青和普通乳化瀝青最大的區別。 在安徽中鐵工程材料科技公司的生產車間里，黃海告訴記者，生產過程中乳化液會被加熱到60攝氏度，瀝青會加熱到140攝氏度，按照一定配比經過研磨后出來的乳化瀝青成品大約在90攝氏度，這樣的溫度勢必會影響施工現場的使用效果和使用質量，因為在現場使用中要求是不超過30攝氏度。由于運輸車采用的是保溫設備，所以運輸途中溫度也不會降下來，放在廠里自然降溫又會大大影響生產效率，所以他們創造性地研發了大型板式換熱器和大功率制冷機等冷卻系統。 另外，產品運輸到工地將產生龐大的物流費用，且長距離運輸和產品備貨、儲存也會帶來很大風險，因此，他們又建立了集裝箱式可移動式乳化瀝青生產線，并根據該生產線同時進料的特點，確定了乳化瀝青的生產工藝和參數，實現高鐵乳化瀝青的移動式生產。 ——— 引進消化吸收再創新 ——— 外國技術人員，請勿靠近 有一個日本廚子，用當地上等的調料、特制的雪花粉，花了三個月做了一個小餛飩；嘗了這個餛飩后，中國師傅因地制宜，以常見輔料、大眾的富強粉，一天就蒸了十幾鍋大包子，不但更皮實，也更好吃，營養價值也更高。 這就是我國科研人員引進消化吸收再創新的能力。2007年開始，我國引進了日本的“板式無砟軌道墊層水泥乳化瀝青砂漿和乳化瀝青”技術，后來又引進了德國版本，但問題也隨之而來——兩種高鐵技術在這兩個國家的應用里程較短，核心原材料均為進口，價格昂貴，進貨周期長，隨著近幾年來兩種軌道板的大規模應用，進口原材料已無法滿足需求；同時，由于我國地大物博，各地施工環境及地材性能差異較大，一成不變的進口原材料限制了乳化瀝青砂漿的適應性和應用范圍。 因此，對水泥乳化瀝青砂漿中的關鍵材料進行消化、吸收并再創新，提高產品的適應性，成為了技術創新發展的突破點。 “用我們的話講就是希望把這個產品做得皮實點。”黃海舉例說，日本用的超細水泥，國內非常少，日本用的機制砂，要求也非常高，在國內大面積施工很少能做到這么高的材料標準。黃海和全國同時期做技術攻關的人想法一樣，就是用工地所在地區的品質并不是很好的材料，實現更好的產品性能。“南方的沙子好，我們在東北施工總不能來南方拉沙子吧。” 經過近幾年的不斷創新，該公司生產的乳化瀝青打破了國外對高速鐵路乳化瀝青砂漿關鍵技術的壟斷，其性能和現場砂漿應用情況被業界給予高度評價。針對乳化瀝青砂漿關鍵技術從乳化劑的研制、乳化瀝青用改性劑、乳化瀝青砂漿的制備、砂漿的性能優化和施工方面，他們有9項專利在手。 “以前德國工程人員來的時候是做技術指導，但隨著時間慢慢推移，我們會讓他們站得遠遠的，因為我們怕技術泄密。”黃海笑著說。 更多砂漿信息推薦：保溫材料 砂漿網 建材網 防水施工 建材論壇 防水論壇 《砂漿&保溫》雜志 |
