專利名稱：一種鐵路板式無砟軌道用自密實(shí)混凝土拌合物的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種高速鐵路板式無砟軌道用自密實(shí)混凝土，可用于板式無砟軌道結(jié)構(gòu)中軌道板與底板間的填充物，也可用于道岔結(jié)構(gòu)中道岔板與底板間的填充物。
背景技術(shù)：
近年來，高速鐵路在全世界范圍內(nèi)得到了突飛猛進(jìn)的發(fā)展，在我國更是如此，截止至2011年9月，我國已經(jīng)建成通車高速鐵路1. 3萬km。在建成的高速鐵路中，相當(dāng)多的線路采用板式無砟軌道結(jié)構(gòu)，在這類型的軌道結(jié)構(gòu)中，軌道板高度已經(jīng)確定，而底板高度在施工中誤差不可避免，由于高速鐵路需要有極高的平順性，因此設(shè)計(jì)有充填層，用于后期的調(diào)平及消除誤差。同時高速列車的振動對軌道板有較大沖擊荷載，因此要求該充填層具有較高抗沖擊能力與吸振能力。目前一般采用水泥乳化浙青砂漿作為軌道板與底板間的填充材料，其主要作用為填充、支撐、調(diào)平、吸振、減振與隔振。
采用水泥乳化浙青砂漿作為填充材料的不足之一是施工難度較大，同時施工作業(yè)質(zhì)量對填充層的質(zhì)量帶來嚴(yán)重影響。I型水泥乳化浙青砂漿采用袋注法施工，施工時需鋪設(shè)灌注袋，施工完畢后需將灌注袋袋口切除，此外砂漿灌注需采用特殊機(jī)具，灌注速度對砂漿質(zhì)量產(chǎn)生嚴(yán)重影響。II型水泥乳化浙青砂漿采用模腔注入法施工，施工前需將軌道板四周進(jìn)行封邊，并保留排氣孔，且需對底板進(jìn)行噴霧預(yù)濕，灌注時需嚴(yán)格控制灌注速度，灌注完畢后需將封邊拆除。另外I、II砂漿采用特殊攪拌機(jī)械經(jīng)特定攪拌工藝拌制而成，流程復(fù)雜，質(zhì)量極易難以控制。
采用水泥乳化浙青砂漿作為填充材料的另一不足是成本太高。水泥乳化浙青砂漿的材料成本為普通混凝土的約10倍，且每臺水泥乳化浙青砂漿攪拌車售價(jià)不菲，達(dá)數(shù)百萬元，施工時特殊機(jī)具的加工、人工和設(shè)備成本(施工速度僅每個作業(yè)面300米/天)使得采用水泥乳化浙青砂漿成本較高。
因此，開發(fā)出施工工藝簡單、施工質(zhì)量易控、成本較低的材料以取代水泥乳化浙青砂漿是十分必要的。自密實(shí)混凝土具有大流態(tài)、自密實(shí)、低成本等優(yōu)點(diǎn)，可滿足高速鐵路板式無砟軌道施工中單側(cè)自流平要求，但普通自密實(shí)混凝土具有易離析、浮漿、收縮大、易開裂等缺點(diǎn)，在列車沖擊與交變荷載作用下，硬化后的混凝土易與軌道板脫粘、離縫，同時混凝土易出現(xiàn)開裂，因此迫切需要開發(fā)用于板式無砟軌道結(jié)構(gòu)中軌道板與底板之間填充物的新型自密實(shí)混凝土。發(fā)明內(nèi)容
鑒于現(xiàn)有技術(shù)的以上不足，本發(fā)明的目的是提供一種鐵路板式無砟軌道用自密實(shí)混凝土，使之具有大流態(tài)、自密實(shí)、無離析、低收縮、高抗裂、吸振的優(yōu)點(diǎn)。
本發(fā)明的目的是通過如下手段來實(shí)現(xiàn)的。
一種鐵路板式無砟軌道用自密實(shí)混凝土拌合物，組分所占重量份為水泥100 份，礦物摻合料20 80份，細(xì)骨料200 300份，粗骨料250 350，橡膠粉2 10，聚丙烯纖維1 3，膨脹劑10 25份，減水劑1. 0 3. 0份，緩凝劑0. 1 1份，流變助劑0. 01 0. 05份，消泡劑0. 001份，水60 80份；由上述物料混合攪拌而制成。本發(fā)明自密實(shí)混凝土拌合物具有大流態(tài)、自密實(shí)、無離析、低收縮、高抗裂、吸振等特點(diǎn)，可用于板式無砟軌道結(jié)構(gòu)中軌道板與底板間的填充物，也可用于道岔結(jié)構(gòu)中道岔板與底板間的填充物。
具體實(shí)施方式
本發(fā)明所用水泥為超早強(qiáng)水泥，比表面積超過1000m2/kg、按1 2重量份配制、 28d強(qiáng)度為52. 5MPa以上的硅酸鹽水泥和硫酸鋁鹽水泥混合物，解決了因水泥顆粒太粗導(dǎo)致漿液難以進(jìn)入微細(xì)裂縫(寬度0. 5mm以下)的問題，且通過提高水泥顆粒的細(xì)度，提高了水泥的早期強(qiáng)度，保證了漿液池強(qiáng)度達(dá)到10. OMPa，超細(xì)水泥技術(shù)也有效解決了水泥顆粒易在漿液中沉淀、分層的問題。
摻合料為粉煤灰、硅灰、偏高嶺土、石英粉至少兩種的混合物，其中硅灰比表面積彡3000m2/kg，活性指數(shù)彡1. 3 ；偏高嶺土面積彡1000m2/kg，活性指數(shù)> 1. 2 ；石英粉直徑彡0. 075mm小于1 %，采用比表面積達(dá)3000m2/kg的硅灰以及超細(xì)偏高嶺土、石英粉等的摻合料技術(shù)，利用礦物摻合料的微集料效應(yīng)、活性效應(yīng)與形態(tài)效應(yīng)，解決了新拌漿體的易離析、分層問題，并利用礦物摻合料的“火山灰效應(yīng)”，將體系游離Ca(OH)2反應(yīng)，降低其溶解與溶出，并對體系內(nèi)部各界面進(jìn)行了改善，使體系變得更加密實(shí)。
各成分所占重量份為硅灰100，偏高嶺土 50 150，石英粉100 200?？稍俜稚⑷槟z粉，其成分可以是醋酸乙烯酯與乙烯以及高級脂肪酸乙烯酯三元共聚膠粉、丙烯酸酯與苯乙烯共聚膠粉、醋酸乙烯酯與乙烯共聚膠粉。聚合物乳液，其成分可以是丁苯乳液、氯丁膠乳、苯丙乳液等。膨脹劑，其成分為市售其成分可以為市售硫鋁酸鈣系列膨脹劑； 也可為市售氧化鈣、氧化鎂系列膨脹劑。其中摻入0. 0001 0. 0005重量份鱗片狀鋁粉， 鋁粉細(xì)度不小于250目。減水劑，其成分為市售聚羧酸減水劑，其中減水率>30%，固含量 >20%。促凝劑，其主要成分為甲酸鈣、氟鋁酸鈣、乙酸鈣、亞硝酸鈣之一種。緩凝劑，其主要成分為葡萄糖酸鈉、葡萄糖酸鈣、檸檬酸鈉、硼酸中一種。流變助劑，其主要成分為羧甲基纖維素鈉、羧甲基纖維素、羧甲基纖維素醚、羧乙基纖維素、水性聚氨酯乳液之一種。消泡劑其主要成分為有機(jī)硅類消泡劑，其主要成分為聚醚-硅氧烷共聚物。
制備方法為先液料后固料的加料順序，即依次加入水、聚合物乳液、減水劑、流變助劑、消泡劑等，再加入摻合料、水泥、膨脹劑、促凝劑、緩凝劑，經(jīng)高速攪拌混合而成。
本發(fā)明采用聚合物改性水泥基材料技術(shù)，有效解決了水泥基體易脆、抗裂性差、粘結(jié)力差、耐久性差等問題。通過加入可再分散乳膠粉和聚合物乳液，使水泥漿體內(nèi)部形成具有較高粘結(jié)力的膜，并堵塞漿體內(nèi)部毛細(xì)孔隙。水泥水化與聚合物成膜同時進(jìn)行，最后形成水泥水化物與聚合物相互交織互穿的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，增大水化物的韌性，提高其耐久性。
本發(fā)明采用新型膨脹劑技術(shù)，通過合理控制鋁粉細(xì)度與含量，可實(shí)現(xiàn)較大的程度的膨脹，同時又不會產(chǎn)生裂紋，通過微膨脹，可縮短修補(bǔ)材料與基體的界面厚度，提高材料的粘結(jié)力，而達(dá)到無縫修復(fù)的目的。
本發(fā)明通過摻入一定量的聚羧酸減水劑，有效減小漿體流動所需的拌合水量，減小漿體灌注時所受阻力，并通過摻入特殊的無機(jī)鹽，影響水泥水化物的形成，以達(dá)到減少收縮、防止開裂和提高抗?jié)B性的目的。
本發(fā)明通過加入一定量的甲酸鈣、氟鋁酸鈣、乙酸鈣類促凝劑，以及硼酸、檸檬酸類緩凝劑，能調(diào)整漿體在不同溫度下的可工作時間、早期強(qiáng)度，為修補(bǔ)及開放交通提供保障。
本發(fā)明采用先進(jìn)流變助劑技術(shù)，通過調(diào)整羧甲基纖維素鈉、羧甲基纖維素醚、水性聚氨酯乳液的相對含量，可對漿體的屈服剪切力、粘度、假塑時間等進(jìn)行調(diào)節(jié)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)了漿體在大流態(tài)下兼具有良好的抗離析性能，有效防止了修補(bǔ)材料的浮漿、離析、分層等問題。
本發(fā)明采用聚醚-硅氧烷類有機(jī)硅消泡劑技術(shù)，該消泡劑可在強(qiáng)堿性環(huán)境下仍具有較高消泡能力，可有效降低修補(bǔ)材料表面的浮泡，并可減少修補(bǔ)材料攪拌、輸送過程中所引入氣泡。
最后本發(fā)明通過先液料后固料的低速、無泡拌制工藝，即依次加入水、水性環(huán)氧樹脂、聚合物乳液、減水劑、流變助劑、消泡劑等，再加入摻合料、水泥、膨脹劑、促凝劑、緩凝劑，經(jīng)較長時間低速慢攪混合而成，有效避免了攪拌過程中氣泡的引入，尤其是大氣泡的引入，同時使固料中氣泡被充分釋放，固料表面被液料充分潤濕。
實(shí)施例中物料采用建材業(yè)常規(guī)標(biāo)準(zhǔn)。
實(shí)施例
以下結(jié)合實(shí)施例進(jìn)一步闡述本發(fā)明的內(nèi)容，但本發(fā)明的內(nèi)容不僅僅限于以下實(shí)施例。
本實(shí)施例的鐵路無砟軌道結(jié)構(gòu)修補(bǔ)用超早強(qiáng)注漿材料是由超細(xì)水泥、摻合料、可再分散乳膠粉、聚合物乳液、膨脹劑、減水劑、促凝劑、緩凝劑、流變助劑、消泡劑在現(xiàn)場混合攪拌而成。各組分的重量份為
低堿硅酸鹽水泥100份粉煤灰60份細(xì)骨料260份橡膠粉5份硫鋁酸鈣膨脹劑12份粗骨料WO份聚丙烯纖維2份聚羧酸減水劑2. 5份葡萄糖酸鈉緩凝劑0. 1份羧甲基纖維素鈉流變助劑0. 02份聚醚-硅氧烷共聚物消泡劑0. 001份水57份
所得新拌混凝土拌合物性能指標(biāo)為坍落度筒擴(kuò)展至500mm所需時間4s，擴(kuò)展度為650mm，“J”環(huán)高差為14mm，“L”儀時間為9s，“L”儀兩側(cè)高度比為0. 91 ；硬化混凝土性能指標(biāo)為3d抗壓強(qiáng)度18. OMPa, 28d抗壓強(qiáng)度41. OMPa, 56d電通量3 庫倫，抗凍融循環(huán)次數(shù)64次，56d干燥收縮值280 X 10_6。
權(quán)利要求
1.一種鐵路板式無砟軌道用自密實(shí)混凝土拌合物，其特征在于，組分所占重量份為 水泥100份，礦物摻合料20 80份，細(xì)骨料200 300份，粗骨料250 350，橡膠粉 2 10，聚丙烯纖維1 3，膨脹劑10 25份，減水劑1.0 3.0份，緩凝劑0. 1 1份， 流變助劑0. 01 0. 05份，消泡劑0. 001份，水60 80份；由上述物料混合攪拌而制成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述之一種鐵路板式無砟軌道用自密實(shí)混凝土拌合物，其特征在于，所述水泥為低堿硅酸鹽水泥；所述礦物摻合料主要組成為粉煤灰、磨細(xì)礦渣、硅灰、石灰石粉；所述細(xì)骨料可以為河沙或機(jī)制砂，其細(xì)度模數(shù)為2. 5 4. 0 ；所述粗骨料為粒徑不大于16mm的石灰?guī)r、玄武巖，其中10 16mm部分不得少于20%。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鐵路板式無砟軌道用自密實(shí)混凝土拌合物，其特征在于，所述膨脹劑為摻入0. 0001 0. 0005重量份鱗片狀鋁粉的以下系列的膨脹劑之一硫鋁酸鈣系列，氧化鈣系列、氧化鎂系列，所述鋁粉細(xì)度不小于250目。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鐵路板式無砟軌道用自密實(shí)混凝土拌合物，其特征在于，所述緩凝劑主要成分為葡萄糖酸鈉、葡萄糖酸鈣、木質(zhì)素磺酸鈣之一。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鐵路板式無砟軌道用自密實(shí)混凝土拌合物，其特征在于，所述流變助劑主要成分為羧甲基纖維素鈉、羧甲基纖維素、羧甲基纖維素醚、羧乙基纖維素、水性聚氨酯乳液之
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鐵路板式無砟軌道用自密實(shí)混凝土拌合物，其特征在于，所述各組分的重量份為低堿硅酸鹽水泥100份粉煤灰60份細(xì)骨料260份橡膠粉5份硫鋁酸鈣12份葡萄糖酸鈉0. 1份聚醚-硅氧烷共聚物0.001份粗骨料WO份聚丙烯纖維2份聚羧酸減水劑2. 5份羧甲基纖維素鈉0.02份水57份。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種鐵路板式無砟軌道用自密實(shí)混凝土拌合物，其組分所占重量份為水泥100份，礦物摻合料20～80份，細(xì)骨料200～300份，粗骨料250～350，橡膠粉2～10，聚丙烯纖維1～3，膨脹劑10～25份，減水劑1.0～3.0份，緩凝劑0.1～1份，流變助劑0.01～0.05份，消泡劑0.001份，水60～80份；由上述物料混合攪拌而制成。本發(fā)明自密實(shí)混凝土拌合物具有大流態(tài)、自密實(shí)、無離析、低收縮、高抗裂、吸振等特點(diǎn)，可用于板式無砟軌道結(jié)構(gòu)中軌道板與底板間的填充物，也可用于道岔結(jié)構(gòu)中道岔板與底板間的填充物。
文檔編號C04B28/04GK102503309SQ20111034783
公開日2012年6月20日 申請日期2011年11月7日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月7日
發(fā)明者葉躍忠, 曾曉輝, 李固華 申請人:西南交通大學(xué)