適用于膨脹土地區(qū)鐵路路塹基床的水泥基防水抗裂材料的制作方法
【專利摘要】適用于膨脹土地區(qū)鐵路路塹基床的水泥基防水抗裂材料，能有效地防止地表水下滲，且能經(jīng)受列車動(dòng)荷載疲勞作用。該材料由膠凝材料組份、改性組份和砂土體系組成，其質(zhì)量比為1:（0.38～0.42）：（5.0～5.3）；所述的改性組份由彈性顆粒、聚丙烯纖維、乳化瀝青或乳膠粉、輕質(zhì)碳酸鈣粉組成，其質(zhì)量比為1:（0.02～0.03）：（0.6～1）：（0.06～0.08）：（0.3～0.5），其中彈性顆粒粒徑為4～8目之間，聚丙烯纖維的長度為10～20mm。
【專利說明】適用于膨脹土地區(qū)鐵路路塹基床的水泥基防水抗裂材料
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及鐵路路塹基床，特別涉及一種應(yīng)用于膨脹土 (包括膨脹巖)地區(qū)鐵路路塹基床防水結(jié)構(gòu)層的水泥基防水抗裂材料。
【背景技術(shù)】
[0002]膨脹土 (巖)具有吸水膨脹、失水收縮和反復(fù)脹縮變形等特性，性質(zhì)極不穩(wěn)定。建設(shè)在上面的工程項(xiàng)目常會(huì)由于膨脹土 (巖)出現(xiàn)的不均勻豎向或水平脹縮變形，造成建筑物出現(xiàn)位移、開裂、傾斜甚至破壞，危害性大，一般于工程完工后半年到五年出現(xiàn)。
[0003]膨脹土 (巖)廣泛分布于我國廣大地區(qū)，目前，在我國已經(jīng)完成的建設(shè)項(xiàng)目中，已有部分工程受到膨脹土 (巖)的影響。例如，由于南昆鐵路廣西段路基大部分位于膨脹土 (巖)地段，在通車使用了一段時(shí)間后，發(fā)現(xiàn)由于基床下部的膨脹土 (巖)在地下水和地表水的反復(fù)作用下發(fā)生的脹縮變形，加之鐵路路基上部直接承受列車動(dòng)力荷載作用，造成了南昆鐵路路基基床的嚴(yán)重病害?；?病害主要有路基下沉翻楽.、冒泥、基床鼓起、側(cè)向擠壓破壞等。路基基床一旦出現(xiàn)病害將直接威脅列車的安全平穩(wěn)運(yùn)行，造成列車慢行，停開，嚴(yán)重者會(huì)造成列車脫軌、翻車，給國家造成重大損失。因此研究線膨脹土 (巖)基床病害的整治方法有著重大的現(xiàn)實(shí)意義。
[0004]通過現(xiàn)場調(diào)查，發(fā)現(xiàn)以下2個(gè)因素共同作用導(dǎo)致了膨脹土 (巖)基床病害的發(fā)生。第一，地下水和地表水在路基基床中滲透，導(dǎo)致了膨脹土 (巖)的膨脹和收縮變形；第二，列車行駛過程中動(dòng)力荷載的反復(fù)作用，造成已有防水結(jié)構(gòu)失效。
[0005]目前，關(guān)于路基基床防水的技術(shù)措施主要是在基床下部鋪設(shè)復(fù)合防水板或復(fù)合土工模、熱拌浙青、混凝土或者增大換填深度等措施。這些方法往往達(dá)不到長期的防水作用。調(diào)查研究發(fā)現(xiàn)復(fù)合防水板或復(fù)合土工模接縫往往是滲水的通道，而且下滲的地表水容易在防水板或復(fù)合土工模表面形成水袋，在列車動(dòng)荷載作用下，形成泵擊效應(yīng)，造成防水失效。熱拌浙青的質(zhì)量控制要求非常高，而且價(jià)格不菲。混凝土是脆性材料，膨脹土 (巖)稍有脹縮，就容易開裂，失去防水作用。增大基床換填深度，建設(shè)成本將大幅增加，且嚴(yán)重影響工期。
[0006]鐵路建設(shè)中有關(guān)路基基床防排水的研究已經(jīng)開展了多年，但是關(guān)于膨脹土 (巖)地區(qū)路基基床防水的有效方法還鮮見報(bào)道。因此，研發(fā)一種能夠有效隔斷地表水向膨脹土(巖)滲透，而且本身能夠隨膨脹土 (巖)的變形而發(fā)生一定的變形，具有較強(qiáng)抗裂性能，適合于膨脹土 (巖)地區(qū)路基基床防水結(jié)構(gòu)層的水泥基防水抗裂材料，對于我國膨脹土 (巖)地區(qū)鐵道工程的建設(shè)具有重要意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種適用于膨脹土地區(qū)鐵路路塹基床的水泥基防水抗裂材料，能有效地防止地表水下滲，且能經(jīng)受列車動(dòng)荷載疲勞作用。
[0008]本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案如下:[0009]本發(fā)明適用于膨脹土地區(qū)鐵路路塹基床的水泥基防水抗裂材料，其特征是:由膠凝材料組份、改性組份和砂土體系組成，其質(zhì)量比為1: (0.38-0.42):(5.0-5.5);所述的改性組份由彈性顆粒、聚丙烯纖維、乳化浙青或乳膠粉、輕質(zhì)碳酸鈣粉組成，其質(zhì)量比為1: (0.02-0.03): (0.6-I): (0.06-0.08): (0.3-0.5)，其中彈性顆粒粒徑為4-8目之間，聚丙烯纖維的長度為10-20mm。
[0010]本發(fā)明的有益效果是，充分考慮了膨脹土 (膨脹巖)的工程特性和路塹基床防水的特點(diǎn)和要求，突破了傳統(tǒng)的路基基床防水方法，采用由膠凝材料、改性組份、砂土體系構(gòu)成的混合體系，改性組份具有是使該材料彈性變形能力增強(qiáng)的作用，具有良好的防水性能和抗裂性能；鋪設(shè)在膨脹土和路基基床之間，可以顯著提高膨脹土地區(qū)路塹基床防水效果。與傳統(tǒng)的路基基床防水方法相比，防水效果更好，變形性能更強(qiáng)，工程造價(jià)還略有降低；可以減少膨脹土 (膨脹巖)地區(qū)進(jìn)行鐵路建設(shè)時(shí)的路基基床填挖量，減少了工程量，縮短了施工工期，具有較好的經(jīng)濟(jì)性；現(xiàn)場施工操作簡單，可就地取材，價(jià)格合理，適用性強(qiáng)。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0011]本說明書包括如下四幅附圖: [0012]圖1本發(fā)明適用于膨脹土地區(qū)鐵路路塹基床防水結(jié)構(gòu)層的水泥基防水抗裂材料在膨脹土路基基床中使用位置示意圖；
[0013]圖2本發(fā)明適用于膨脹土地區(qū)鐵路路塹基床的水泥基防水抗裂材料的典型應(yīng)力應(yīng)變曲線(采用實(shí)施例1配合比)。
[0014]圖3是本發(fā)明適用于膨脹土地區(qū)鐵路路塹基床的水泥基防水抗裂材料對比例與實(shí)施例的應(yīng)力應(yīng)變線(標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)至28d，試件尺寸(100*100*300) mm3)。
[0015]圖4是本明適用于膨脹土地區(qū)鐵路路塹基床的水泥基防水抗裂材料對比例與實(shí)施例的電通量測試值(標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)至28d，采用ASTMC1202方法測試)。
[0016]圖中示出構(gòu)件、部位名稱及所對應(yīng)的標(biāo)記:膨脹土地基10、減脹層11、防水層12、排水層13、基床表層14、道砟層15、側(cè)溝20、防水側(cè)壁21、盲溝22。
【具體實(shí)施方式】
[0017]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)一步說明。
[0018]本發(fā)明適用于膨脹土地區(qū)鐵路路塹基床的水泥基防水抗裂材料，由膠凝材料組份、改性組份和砂土體系組成，其質(zhì)量比為1:(0.38-0.42):(5.0-5.5)。所述的改性組份由彈性顆粒、聚丙烯纖維、乳化浙青或乳膠粉、輕質(zhì)碳酸鈣粉組成，其質(zhì)量比為1: (0.02-0.03):(0.6-1):(0.06-0.08):(0.3-0.5)，其中彈性顆粒粒徑為4-8目之間，聚丙烯纖維的長度為10-20mm。
[0019]圖1示出的是一種新型的鐵路膨脹土路塹全封閉防排水基床結(jié)構(gòu)，包括在膨脹土地基10上由下上依次設(shè)置的減脹層11、防水層12、排水層13、基床表層14，以及設(shè)置在減脹層橫向兩側(cè)外的側(cè)溝20和盲溝22。所述防水層12為半剛性防水結(jié)構(gòu)層，其彈性模量為
0.75GPa-1.5GPa，動(dòng)彈模Evd不小于65MPa，抗?jié)B系數(shù)〈10_1(lm/S。防水層沿減脹層表面橫向全斷面鋪筑，與側(cè)溝、盲溝和設(shè)置于盲溝兩側(cè)的防水側(cè)壁形成全封閉防排水體系。防水層12采用本發(fā)明適用于膨脹土地區(qū)鐵路路塹基床的水泥基防水抗裂材料鋪筑，具有較好防水性能和良好彈性變形性能，能有效隔斷地表水和地下水在基床中的滲透，并能承受膨脹土(巖)在地下水作用下的變形以及列車動(dòng)力荷載的反復(fù)疲勞作用，為我國鐵路建設(shè)時(shí)在膨脹土 (巖)地區(qū)路基基床病害提供切實(shí)可行的解決方法，從而確保鐵路安全行車的要求。
[0020]本發(fā)明充分考慮了膨脹土 (膨脹巖)的工程特性和路塹基床防水的特點(diǎn)和要求，突破了傳統(tǒng)的路基基床防水方法，采用由膠凝材料、改性組份、砂土體系構(gòu)成的混合體系，改性組份具有是使該材料彈性變形能力增強(qiáng)的作用，具有良好的防水性能和抗裂性能；鋪設(shè)在膨脹土和路基基床之間，可以顯著提高膨脹土地區(qū)路塹基床防水效果。與傳統(tǒng)的路基基床防水方法相比，防水效果更好，變形性能更強(qiáng)，工程造價(jià)還略有降低；可以減少膨脹土 (膨脹巖)地區(qū)進(jìn)行鐵路建設(shè)時(shí)的路基基床填挖量，減少了工程量，縮短了施工工期，具有較好的經(jīng)濟(jì)性；現(xiàn)場施工操作簡單，可就地取材，價(jià)格合理，適用性強(qiáng)。
[0021]所述的膠凝材料組份由普通硅酸鹽水泥和粉煤灰組成，其質(zhì)量比為1: (0.5~
1.0)。通常,水泥采用P.042.5普通娃酸鹽水泥以上等級(jí),粉煤灰采用I級(jí)或II級(jí)。水摻量與膠凝材料組份摻量的質(zhì)量比為(0.7~1.0):1，通過減水劑調(diào)節(jié)工作性。
[0022]所述的砂土體系由河砂和低膨脹性土顆粒組成，其質(zhì)量比為1:(0.7~I)。通常，河砂采用中粗河砂，低膨脹性土顆粒土為紅粘土中弱膨脹土，顆粒粒徑小于20_。
[0023]實(shí)施例:
[0024]
【權(quán)利要求】
1.適用于膨脹土地區(qū)鐵路路塹基床的水泥基防水抗裂材料，其特征是:由膠凝材料組份、改性組份和砂土體系組成，其質(zhì)量比為1:(0.38-0.42):(5.0-5.3);所述的改性組份由彈性顆粒、聚丙烯纖維、乳化浙青或乳膠粉、輕質(zhì)碳酸鈣粉組成，其質(zhì)量比為1: (0.02-0.03):(0.6-1):(0.06-0.08):(0.3-0.5)，其中彈性顆粒粒徑為4-8目之間，聚丙烯纖維的長度為10-20mm。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的適用于膨脹土地區(qū)鐵路路塹基床的水泥基防水抗裂材料，其特征是:所述的膠凝材料組份由普通硅酸鹽水泥和粉煤灰組成，其質(zhì)量比為1: (0.5-1.0)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的適用于膨脹土地區(qū)鐵路路塹基床的水泥基防水抗裂材料，其特征是:所述的水泥為P.042.5普通硅酸鹽水泥以上等級(jí)，所述的粉煤灰為I級(jí)或II級(jí)。
4.根 據(jù)權(quán)利要求1所述的適用于膨脹土(巖)地區(qū)鐵路路基基床的水泥基防水抗裂材料，其特征是:所述的砂土體系由河砂和低膨脹性土顆粒組成，其質(zhì)量比為1: (0.7-I)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的適用于膨脹土(巖)地區(qū)鐵路路基基床的水泥基防水抗裂材料，其特征是:所述河砂為中粗河砂，低膨脹性土顆粒土為紅粘土中弱膨脹土，顆粒粒徑小于 20mm。
【文檔編號(hào)】C04B28/04GK103449784SQ201310389885
【公開日】2013年12月18日 申請日期:2013年8月31日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月31日
【發(fā)明者】馮俊德, 龍廣成, 馬昆林, 封志軍, 薛元 申請人:中鐵二院工程集團(tuán)有限責(zé)任公司