板式无砟轨道是我国高速铁路建设采用的主要轨道结构形式,它由轨道板、砂浆垫层和底座板等部件构成竖向层叠结构。本项目应用理论分析、性能测试、现象观察与微观分析、室内模拟与现场试验、现场调研等研究方法,发现砂浆垫层主要发生层间离缝、开裂与剥落、表面冲蚀和碎裂等劣化形式。揭示了多因素耦合作用下板式轨道砂浆垫层上述主要劣化现象的原因和失效机理。认为温度变化、热胀冷缩与湿胀干缩变形、界面弱粘结与振动等是发生层间离缝的主要原因;水渗入层间缝隙形成层间积水并侵入砂浆充填层毛细孔内,削弱砂浆垫层内多种界面的结合力,导致砂浆垫层力学性能下降;离缝使高速列车运行时轨道板竖向加速度增加几十倍,并不断高速向下冲击,使层间积水和砂浆垫层内毛细孔水产生动水压力;层间积水形成的动水压使砂浆垫层表面冲蚀,并使界面缝隙不断增大与加深;砂浆垫层内毛细孔水产生的动水压作用使毛细孔缝不断扩展与延伸;在离缝-积水-开裂-吸水-冲击-动水压的恶性循环作用下,导致砂浆垫层碎裂破坏。建立了这些劣化现象与水泥沥青砂浆性能间的关系,提出了耐久性评价指标。上述成果将对板式轨道结构耐久性的改善和高速铁路的安全运营管理有重要指导意义。
英文主题词cement asphalt mortar; deterioration mechanism; failure mechanism; durability; slab track.