CN102070354A - 一种crts ii型板式无砟轨道ca砂浆的制备方法 - Google Patents

一种crts ii型板式无砟轨道ca砂浆的制备方法 Download PDF

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方明晖
孟涛
钱匡亮
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Abstract

本发明公开了一种CRTS II型板式无砟轨道CA砂浆的制备方法，包含以下步骤：(1)将水泥、细砂、膨胀剂和铝粉按比例混合制备得到CA砂浆干粉；(2)在水中依次加入聚羧酸高性能减水剂、消泡剂和硅溶胶，搅匀；加入CA砂浆干粉，搅匀；加入沥青乳液，搅拌均匀后即得到所述的CRTS II型板式无砟轨道CA砂浆。本发明的有益效果主要体现在：(1)可避免水泥颗粒对乳化沥青中乳化剂的竞争性吸附，防止CA砂浆中的乳化沥青破乳，出现泛浆现象；(2)可在保证流动性基础上，减少乳化沥青用量和用水量，在满足CA砂浆弹性模量基础上提高CA砂浆强度。

Description

一种CRTS II型板式无砟轨道CA砂浆的制备方法
(一)技术领域
本发明涉及一种CRTS II型板式无砟轨道CA砂浆的制备方法，属高速铁路建设工程材料技术领域。
(二)背景技术
随国民经济快速发展，我国将建设四纵四横客运专线高速铁路网，设计时速最高达350km/h以上。为提高列车高速运行稳定性和安全性，减少轨道维护工作量，国外发展多种形式无砟轨道，其中板式轨道是技术最为成熟轨道之一，在发达国家高铁上大量铺设已成发展趋势，其特点是在路基上铺设混凝土底座，底座上放置预制轨道板，其间预留40～50mm空隙，中间灌注水泥沥青砂浆(cement asphalt motar，CA砂浆)，固化后形成兼具一定刚性和弹性的填充垫层，具支承预制轨道板，为轨道提供必要强度和弹性的重要作用，是板式无砟轨道结构中弹性调整层关键组成部分，也是板式轨道核心技术之一。
目前实验室制备与实际工程中生产CRTS II型CA砂浆时，其搅拌工艺均为先将高性能减水剂、消泡剂、引气剂、乳化沥青和水拌合，然后将水泥、细砂、膨胀剂、发气剂预先混合而成的CA砂浆干粉加入搅拌，制备或生产得到CA砂浆。然而，研究发现，采用该工艺拌合而成的CA砂浆流动性要求相同时，其它条件相同情况下，其用水量和添加剂的用量均较高，且CA砂浆易出现泛浆现象；原材料配比相同条件下，拌制得到的CA砂浆流动性差，强度低。
(三)发明内容
本发明要解决的技术问题在于提供一种CRTS II型板式无砟轨道CA砂浆的制备方法。
为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
一种CRTS II型板式无砟轨道CA砂浆的制备方法，包含以下步骤：
(1)将水泥、细砂、膨胀剂和铝粉按比例混合制备得到CA砂浆干粉；
(2)在水中依次加入聚羧酸高性能减水剂、消泡剂和硅溶胶，搅匀；加入CA砂浆干粉，搅匀；加入沥青乳液，搅拌均匀后即得到所述的CRTS II型板式无砟轨道CA砂浆。
进一步，本发明所述CRTS II型板式无砟轨道CA砂浆的各原料组分以质量份数计表示如下：
水泥40～55份                    膨胀剂3～7份
铝粉0.00225～0.006份            细砂38～57份
聚羧酸高性能减水剂0.4～0.9份    硅溶胶0～0.4125份
消泡剂0.0025～0.0058份          水10.4～13.9份
乳化沥青15.0～16.9份
进一步，本发明所述的乳化沥青优选阴离子型普通乳化沥青或阴离子型SBS改性沥青乳液或阴离子型SBR改性沥青乳液。
进一步，本发明所述的水泥是强度等级为52.5以上的硅酸盐水泥或普通水泥。
进一步，本发明所述的膨胀剂优选硫铝酸盐类膨胀剂。
进一步，本发明所述的细砂是粒径在1.18以下的河砂。
进一步，本发明所述硅溶胶的pH为8.0～10.0，质量百分数为10～40％。
本发明具体推荐所述的步骤(2)具体如下：在水中依次加入聚羧酸高性能减水剂、消泡剂和硅溶胶，在60～80rpm的搅速下搅拌3～10s；加入CA砂浆干粉，在60～80rpm的搅速下搅拌10～30s；加入沥青乳液，在60～80rpm的搅速下搅拌10～30s，再在100～120rpm的搅速下搅拌10～30s；最后在60～80rpm的搅速下搅拌10～30s，即得到所述的CRTS II型板式无砟轨道CA砂浆。
本发明所述的一种板式无砟轨道CA砂浆制备方法的有益效果主要体现在：(1)可避免水泥颗粒对乳化沥青中乳化剂的竞争性吸附，防止CA砂浆中的乳化沥青破乳，出现泛浆现象；(2)可在保证流动性基础上，减少乳化沥青用量和用水量，在满足CA砂浆弹性模量基础上提高CA砂浆强度。
(四)具体实施方式
下面通过实施例对本发明作进一步说明，但不是对本发明的材料组成及工艺的限制。
实施例1～2：采用海螺水泥厂生产的52.5普通水泥，杭州市建筑构配件公司外加剂厂生产的聚羧酸高性能减水剂、AEA硫铝酸盐膨胀剂和有机硅类消泡剂、粒径为1.18mm的细砂、杭州加气混凝土厂提供的铝粉，浙江宇达化工有限公司生产的硅溶胶，其质量浓度为30％，pH＝9.0，浙江兰亭高科有限公司生产的阴离子型普通乳化沥青制备CA砂浆。所述CA砂浆制备方法如下：
首先按表1中各实施例的配比将水泥、膨胀剂、铝粉和细砂混合制备得到CA砂浆干粉，然后按表1中各实施例的配比在水中加入聚羧酸高性能减水剂、消泡剂和硅溶胶，慢速(60rpm)搅拌10s；加入CA砂浆干粉，慢速(80rpm)搅拌15s；加入乳化沥青，慢速(70rpm)搅拌20s，快速(110rpm)搅拌15s；慢速(70rpm)搅拌10s，即可制备得到本发明所述的CA砂浆。
为对比起见，表1中同时列出配合比相同条件下，采用目前工程中普遍采用的对比搅拌工艺制备的CA砂浆性能。对比搅拌工艺中，CA砂浆的搅拌工艺步骤如下：首先按表1中对比例的配比将水泥、膨胀剂、铝粉和细砂混合制备得到CA砂浆用干粉，然后按表1中对比例的配比在水中加入聚羧酸高性能减水剂、消泡剂、硅溶胶和沥青乳液，慢速(60rpm)搅拌10s；加入CA砂浆干粉，慢速(80rpm)搅拌15s，再快速(110rpm)搅拌15s；最后慢速(70rpm)搅拌10s，得到对比搅拌工艺制备的CA砂浆。
制备得到的CA砂浆按《铁路客运专线CRTS II型板式无砟轨道水泥乳化沥青砂浆暂行技术条件》检测其流动性、膨胀率和强度。
由表1可见，配比相同条件下，采用对比工艺拌制的CA砂浆流动性很差，其流出时间长达995.3s，而强度明显较低，28d强度仅为7.2MPa，而采用本发明工艺制备的CA砂浆流动性明显较好，其流出时间仅为87.0s，且其28d强度明显较大，可达17.8MPa。掺加少量纳米硅溶胶后，新拌CA砂浆流动性略下降，但影响不大，对28d强度的影响也不大。
表1
  对比例1   实施例1   实施例2
  水泥品种   海螺   海螺   海螺
  水泥   50   50   50
  膨胀剂   5   5   5
  细砂   45   45   45
  铝粉   0.0025   0.0025   0.0025
  水   10.4   10.4   10.4
  高性能减水剂   0.4   0.4   0.4
  硅溶胶   0   0   0.25
  乳化沥青   16.9   16.9   16.9
  消泡剂   0.004   0.004   0.004
  拌合工艺   对比工艺   本发明   本发明
  流动性/s   995.3   87.0   94.0
  28d强度/MPa   7.2   17.8   17.6
实施例3～7：采用海螺水泥厂生产的52.5普通水泥，杭州市建筑构配件公司外加剂厂生产的聚羧酸高性能减水剂、AEA硫铝酸盐膨胀剂和有机硅类消泡剂、粒径为1.18mm的细砂、杭州加气混凝土厂提供的铝粉，浙江宇达化工有限公司生产的硅溶胶，其质量浓度为20％，pH＝8.0，浙江兰亭高科有限公司生产的阴离子型SBS改性乳化沥青制备CA砂浆。所述CA砂浆制备方法如下：
首先按表2中各实施例的配比将水泥、膨胀剂、铝粉和细砂混合制备得到CA砂浆干粉，然后按表2中各实施例的配比在水中加入聚羧酸高性能减水剂、消泡剂和硅溶胶，慢速(80rpm)搅拌5s；加入CA砂浆干粉，慢速(60rpm)搅拌30s；加入乳化沥青，慢速(60rpm)搅拌30s，快速(120rpm)搅拌30s；最后慢速(60rpm)搅拌20s，即可制备得到本发明所述的CA砂浆。
为对比起见，表2中同时列出流动性要求相近条件下，采用目前工程中普遍采用的对比搅拌工艺制备的CA砂浆性能。对比搅拌工艺中，CA砂浆的搅拌工艺步骤如下：首先按表2中对比例的配比将水泥、膨胀剂、铝粉和细砂混合制备得到CA砂浆用干粉，然后按表2中对比例的配比在水中加入聚羧酸高性能减水剂、消泡剂、硅溶胶和沥青乳液，慢速(80rpm)搅拌10s；加入CA砂浆干粉，慢速(70rpm)搅拌30s，再快速(120rpm)搅拌30s；最后慢速(70rpm)搅拌20s，得到对比搅拌工艺制备的CA砂浆。
制备得到的CA砂浆按《铁路客运专线CRTS II型板式无砟轨道水泥乳化沥青砂浆暂行技术条件》检测其流动性、膨胀率和强度。
由表2中对比例2和实施例3可见，采用对比工艺制备CA砂浆时，其它条件相同情况下，为满足CA砂浆流动性要求，需增大用水量，但制备得到的CA砂浆很容易出现泛浆现象。采用本发明工艺则不仅可减少用水量，且无泛浆现象发生。对比实施例5、实施例6、实施例7可见，掺加纳米硅溶胶可提高CA砂浆的膨胀率，而对流动性和强度影响不大。
表2
  对比例2   实施例3   实施例4   实施例5   实施例6   实施例7
  水泥品种   海螺   海螺   海螺   海螺   海螺   海螺
  水泥   40   40   40   40   40   40
  膨胀剂   5   5   5   5   5   5
  细砂   55   55   55   55   55   55
  铝粉   0.00225   0.00225   0.00225   0.00225   0.00225   0.00225
  水   12.4   11.8   12.1   12.4   12.4   12.4
  高性能减水剂   0.58   0.58   0.58   0.58   0.58   0.58
  硅溶胶   0   0   0   0   0.1125   0.3375
  乳化沥青   16.2   16.2   15.6   15.0   15.0   15.0
  消泡剂   0.0029   0.0029   0.0029   0.0029   0.0029   0.0029
  拌合工艺   对比工艺   本发明   本发明   本发明   本发明   本发明
  流动性/s   94.0   104.1   95.8   96.7   117.2   113.8
  膨胀率/％   泛浆   0.46   0.75   0.80   1.01   1.42
  湿表观密度   1743   1733   1760   1753   1768   1768
  3d强度/MPa   /   3.9   4.6   4.9   4.6   4.8
  7d强度/MPa   /   12.4   12.8   14.3   12.8   12.6
  28d强度/MPa   /   18.6   19.4   21.2   20.7   19.8
  弹性模量/MPa   /   7920   8283   9480   8634   8530
实施例8～9：采用金峰水泥厂生产的52.5普通水泥，杭州市建筑构配件公司外加剂厂生产的聚羧酸高性能减水剂、AEA硫铝酸盐膨胀剂和有机硅类消泡剂、粒径为1.18mm的细砂、杭州加气混凝土厂提供的铝粉，浙江宇达化工有限公司生产的硅溶胶，其质量浓度为40％，pH＝10.0，浙江兰亭高科有限公司生产的阴离子型SBR改性沥青乳液制备CA砂浆。所述CA砂浆制备方法如下：
首先按表2中各实施例的配比将水泥、膨胀剂、铝粉和细砂混合制备得到CA砂浆干粉，然后按表2中各实施例的配比在水中加入聚羧酸高性能减水剂、消泡剂和硅溶胶，慢速(70rpm)搅拌3s；加入CA砂浆干粉，慢速(70rpm)搅拌15s；加入乳化沥青，慢速(70rpm)搅拌20s，快速(100rpm)搅拌20s；慢速(70rpm)搅拌10s，即可制备得到本发明所述的CA砂浆。
制备得到的CA砂浆按《铁路客运专线CRTS II型板式无砟轨道水泥乳化沥青砂浆暂行技术条件》检测其流动性、膨胀率和强度。
  实施例8   实施例9
  水泥品种   金峰   金峰
  水泥   55   50
  膨胀剂   5   5
  细砂   40   45
  铝粉   0.006   0.0055
  水   13.9   13.0
  高性能减水剂   0.90   0.77
  硅溶胶   0.30   0.4125
  乳化沥青   16.9   16.9
  消泡剂   0.0058   0.00435
  拌合工艺   本发明   本发明
  流动性/s   116.0   118.1
  膨胀率/％   1.28   1.69
  3d强度/MPa   5.4   3.0
  7d强度/MPa   12.4   11.5
  28d强度/MPa   20.4   16.5
  弹性模量/MPa   7435   8640

Claims (8)

1.一种CRTS II型板式无砟轨道CA砂浆的制备方法，所述的制备方法包含以下步骤：
(1)将水泥、细砂、膨胀剂和铝粉按比例混合制备得到CA砂浆干粉；
(2)在水中依次加入聚羧酸高性能减水剂、消泡剂和硅溶胶，搅匀；加入CA砂浆干粉，搅匀；加入乳化沥青，搅拌均匀后即得到所述的CRTS II型板式无砟轨道CA砂浆。
2.如权利要求1所述的CRTS II型板式无砟轨道CA砂浆的制备方法，其特征在于：所述CRTS II型板式无砟轨道CA砂浆的各原料组分以质量份数计表示如下：
水泥40～55份                    膨胀剂3～7份
铝粉0.00225～0.006份            细砂38～57份
聚羧酸高性能减水剂0.4～0.9份    硅溶胶0～0.4125份
消泡剂0.0025～0.0058份          水10.4～13.9份
乳化沥青15.0～16.9份。
3.如权利要求1或2所述的CRTS II型板式无砟轨道CA砂浆的制备方法，其特征在于：所述的乳化沥青为阴离子型普通乳化沥青或阴离子型SBS改性沥青乳液或阴离子型SBR改性沥青乳液。
4.如权利要求1或2所述的CRTS II型板式无砟轨道CA砂浆的制备方法，其特征在于：所述的水泥是强度等级为52.5以上的硅酸盐水泥或普通水泥。
5.如权利要求1或2所述的CRTS II型板式无砟轨道CA砂浆的制备方法，其特征在于：所述的膨胀剂为硫铝酸盐类膨胀剂。
6.如权利要求1或2所述的CRTS II型板式无砟轨道CA砂浆的制备方法，其特征在于：所述的细砂是粒径在1.18以下的河砂。
7.如权利要求1或2所述的CRTS II型板式无砟轨道CA砂浆的制备方法，其特征在于：所述硅溶胶的pH为8.0～10.0，质量百分数为10～40％。
8.如权利要求1或2所述的CRTS II型板式无砟轨道CA砂浆的制备方法，其特征在于所述的步骤(2)具体如下：在水中依次加入聚羧酸高性能减水剂、消泡剂和硅溶胶，在60～80rpm的搅速下搅拌3～10s；加入CA砂浆干粉，在60～80rpm的搅速下搅拌10～30s；加入沥青乳液，在60～80rpm的搅速下搅拌10～30s，再在100～120rpm的搅速下搅拌10～30s；最后在60～80rpm的搅速下搅拌10～30s，即得到所述的CRTS II型板式无砟轨道CA砂浆。
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