CN102093000A - 一种crts ii型板式无砟轨道ca砂浆 - Google Patents
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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，由水泥、细砂、膨胀剂、铝粉、水、聚羧酸高性能减水剂、乳化沥青、硅溶胶和消泡剂混合制备而成，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0.00275～0.005份，细砂38～57份，聚羧酸高性能减水剂0.8～1.1份，硅溶胶1.0～2.0份，消泡剂0.0038～0.0072份，水13.0～15.7份，乳化沥青13.9～16.9份，引气剂0～0.051份。本发明所述的CRTS II型板式无砟轨道CA砂浆通过掺加仅占干粉总用量1.0～2.0％的纳米硅溶胶作为CA砂浆纳米增稠剂，即可有效调节CA砂浆的流变行为，防止CA砂浆分层离析，提高CA砂浆的膨胀稳定性。
Description
(一)技术领域
本发明涉及一种CRTS II型板式无砟轨道CA砂浆，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。
目前采用乳化沥青、水泥、砂、发气剂、膨胀剂、高性能减水剂等基本原材料制备的CA砂浆存在分层离析严重、膨胀率不足等缺点，其原因是由于在CA砂浆搅拌过程中，其投料顺序是首先将高性能减水剂和乳化沥青加入水中搅拌，然后再加入干粉搅拌，干粉中的水泥和膨胀剂等对高性能减水剂和乳化沥青中的乳化剂存在竞争性吸附作用，但乳化剂的减水效果差，而高性能减水剂对乳化沥青的稳定效果差，因此，一方面，在生产乳化沥青时需提高乳化剂的用量才能防止在CA砂浆搅拌时乳化沥青破乳，另一方面，需提高高性能减水剂掺量才能保证CA砂浆的流动性。然而，乳化剂和减水剂掺量过大将导致CA砂浆搅拌过程中形成过多气泡，而各种原材料的密度和颗粒大小相差很大，存在很多气泡的CA砂浆流动性很好，但在灌注施工后很容易产生分层离析现象，其中的乳化沥青颗粒悬浮至表面，乳化沥青破乳后自由水蒸发，会导致CA砂浆表面产生较大体积收缩，最终影响CA砂浆的膨胀率和表面性状。ZL200610018440.5提供了一种可有效防止CA砂浆分层离析的复合添加剂，但 该复合添加剂在CA砂浆中掺量较大，约占其中水泥用量的20～40％，而其中约50％为非活性成分，其掺量较大可能对CRTS II型板式无砟轨道CA砂浆的强度等基本性能影响较大。
(三)发明内容：
本发明要解决的技术问题是提供一种通过掺加少量纳米增稠剂，调节CA砂浆流变行为，从而减小CA砂浆分离度，有效调控CA砂浆膨胀率的CRTS II型板式无砟轨道CA砂浆。
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，由水泥、细砂、膨胀剂、铝粉、水、聚羧酸高性能减水剂、乳化沥青、硅溶胶、引气剂和消泡剂混合制备而成，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0.00275～0.005份 细砂42～55份
聚羧酸高性能减水剂0.8～1.1份 硅溶胶1.0～2.0份
消泡剂0.0038～0.0072份 水13.0～15.7份
乳化沥青13.9～16.9份 引气剂0～0.051份
本发明所述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砂浆专用水泥砂浆干粉；
(2)按CA砂浆配方在水中依次加入聚羧酸高性能减水剂、消泡剂、硅溶胶、引气剂、乳化沥青，搅匀；然后加入CA砂浆专用水泥砂浆干粉，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，本发明所述的乳化沥青优选阴离子型乳化沥青，包括阴离子型普通乳化沥青或阴离子型改性沥青乳液，如阴离子型SBS改性沥青乳液、阴离子型SBR改性沥青乳液等。
进一步，本发明所述的水泥是强度等级为52.5的硅酸盐水泥或普通水泥。
进一步，本发明所述硅溶胶的pH为8.0～10.0，质量百分数为20～40％。
进一步，本发明优选所述的膨胀剂为硫铝酸盐类膨胀剂。
进一步，本发明所述的细砂是粒径在1.18以下的河砂。
本发明具体推荐所述的步骤(2)具体按照如下进行：按CA砂浆配方在水中依次加入聚羧酸高性能减水剂、消泡剂、硅溶胶、引气剂、乳化沥青，在60～80rpm的搅速下搅拌3～10s；然后加入CA砂浆专用水泥砂浆干粉，在60～80rpm的搅速下搅拌10～30s，再在100～120rpm的搅速下搅拌10～30s，然后在60～80rpm的搅速下搅拌5～10s，即可得到所述的CRTS II型板式无砟轨道CA砂浆。
本发明所述的CRTS II型板式无砟轨道CA砂浆的有益效果主要体现在可通过掺加仅占干粉总用量1.0～2.0％的纳米硅溶胶作为CA砂浆纳米增稠剂，即可有效调节CA砂浆的流变行为，防止CA砂浆分层离析，提高CA砂浆的膨胀稳定性。
(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：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砂浆用干粉，然后按表1中各实施例的配比在水中依次加入聚羧酸高性能减水剂、消泡剂、硅溶胶、乳化沥青，低速(70rpm)搅拌5s；然后加入干粉，低速(70rpm)搅拌20s，再高速(110rpm)搅拌20s，然后低速(70rpm)搅拌5s，即可制备得到所述的CRTS II型板式无砟轨道CA砂浆，制备得到的CA砂浆性能见表1。
表1
| 对比例 | 实施例1 | |
| 水泥 | 40 | 40 |
| 膨胀剂 | 5 | 5 |
| 细砂 | 55 | 55 |
| 铝粉 | 0.0045 | 0.0045 |
| 干粉 | 100 | 100 |
| 水 | 13.0 | 13.0 |
| 高性能减水剂 | 0.87 | 0.87 |
| 硅溶胶 | 0 | 1.35 |
| 乳化沥青 | 15.0 | 15.0 |
| 消泡剂 | 0.005 | 0.005 |
| 引气剂 | 0 | 0 |
| 流动度/s | 105.6 | 103.2 |
| 膨胀率/％ | 泛浆 | 0.75 |
| 分离度/％ | / | 1.03 |
| 1d抗压强度/MPa | / | 2.8 |
| 7d抗压强度/MPa | / | 12.4 |
| 28d抗压强度/MPa | / | 19.5 |
| 28d弹性模量/MPa | / | 9482 |
实施例2～3：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、硫铝酸盐膨胀剂、三萜皂甙类引气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，pH＝10.0，其质量浓度为40％；浙江兰亭高科有限公司生产的阴离子型SBS改性沥青乳液制 备CA砂浆。
所述CA砂浆制备方法如下：
首先将水泥、细砂、膨胀剂和铝粉按比例混合制备得到CA砂浆干粉，然后按表1中各实施例的配比在水中依次加入聚羧酸高性能减水剂、消泡剂、硅溶胶、引气剂、乳化沥青，低速(80rpm)搅拌3s；然后加入干粉，低速(80rpm)搅拌10s，再高速(120rpm)搅拌10s，然后低速(80rpm)搅拌5s，即可制备得到所述的CRTS II型板式无砟轨道CA砂浆。
表2
| 实施例2 | 实施例3 | |
| 水泥 | 50 | 55 |
| 膨胀剂 | 5 | 3 |
| 细砂 | 45 | 42 |
| 铝粉 | 0.00275 | 0.003 |
| 干粉 | 100 | 100 |
| 水 | 15.2 | 15.7 |
| 高性能减水剂 | 1.10 | 1.10 |
| 硅溶胶 | 1.50 | 1.00 |
| 乳化沥青 | 16.9 | 16.9 |
| 消泡剂 | 0.0072 | 0.0072 |
| 引气剂 | 0.042 | 0.051 |
| 流动度/s | 93.1 | 96.5 |
| 膨胀率/％ | 0.69％ | 0.87％ |
| 分离度/％ | 0.89％ | 1.32％ |
| 1d抗压强度/MPa | 3.7 | 4.3 |
| 7d抗压强度/MPa | 12.5 | 13.8 |
| 28d抗压强度/MPa | 18.5 | 20.1 |
| 28d弹性模量/MPa | 8476 | 7532 |
实施例4～5：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、硫铝酸盐膨胀剂、三萜皂甙类引气剂、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＝8.5；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3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砂浆用干粉，然后按表3中各实施例的配比在水中依次加入聚羧酸高性能减水剂、消泡剂、硅溶胶、引气剂、乳化沥青，低速(60rpm)搅拌10s；然后加入干粉，低速(60rpm)搅拌30s，再高速(100rpm)搅拌30s，然后低速(60rpm)搅拌10s，即可制备得到所述的CRTS II型板式无砟轨道CA砂浆，制备得到的CA砂浆性能见表3。
表3
| 实施例4 | 实施例5 | |
| 水泥 | 40 | 45 |
| 膨胀剂 | 7 | 5 |
| 细砂 | 53 | 50 |
| 铝粉 | 0.0035 | 0.005 |
| 干粉 | 100 | 100 |
| 水 | 13.0 | 13.3 |
| 高性能减水剂 | 0.80 | 0.95 |
| 硅溶胶 | 1.645 | 2.0 |
| 乳化沥青 | 14.4 | 13.9 |
| 消泡剂 | 0.005 | 0.0038 |
| 引气剂 | 0.036 | 0.024 |
| 流动度/s | 103.2 | 88.3 |
| 膨胀率/％ | 1.10 | 0.93 |
| 分离度/％ | 0.95 | 1.28 |
| 1d抗压强度/MPa | 2.9 | 3.6 |
| 7d抗压强度/MPa | 12.8 | 14.2 |
| 28d抗压强度/MPa | 18.5 | 21.4 |
| 28d弹性模量/MPa | 7338 | 8576 |
Claims (9)
1.一种CRTS II型板式无砟轨道CA砂浆，由水泥、细砂、膨胀剂、铝粉、水、聚羧酸高性能减水剂、乳化沥青、硅溶胶、引气剂和消泡剂混合制备而成，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0.00275～0.005份 细砂42～55份
聚羧酸高性能减水剂0.8～1.1份 硅溶胶1.0～2.0份
消泡剂0.0038～0.0072份 水13.0～15.7份
乳化沥青13.9～16.9份 引气剂0～0.051份。
2.如权利要求1所述的CRTS II型板式无砟轨道CA砂浆，其特征在于所述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砂浆专用水泥砂浆干粉；
(2)按CA砂浆配方在水中依次加入聚羧酸高性能减水剂、消泡剂、硅溶胶、引气剂、乳化沥青，搅匀；然后加入CA砂浆专用水泥砂浆干粉，搅拌均匀后即得到所述的CRTS II型板式无砟轨道CA砂浆。
3.如权利要求1或2所述的CRTS II型板式无碴轨道CA砂浆，其特征在于：所述的乳化沥青为阴离子型乳化沥青。
4.如权利要求3所述的CRTS II型板式无碴轨道CA砂浆，其特征在于：所述的乳化沥青为阴离子型普通乳化沥青、阴离子型SBS改性沥青乳液或阴离子型SBR改性沥青乳液。
5.如权利要求1或2所述的CRTS II型板式无碴轨道CA砂浆，其特征在于：所述的水泥是强度等级为52.5的硅酸盐水泥或普通水泥。
6.如权利要求1或2所述的CRTS II型板式无碴轨道CA砂浆，其特征在于：所述的硅溶胶的pH为8.0～10.0，质量百分数为20～40％。
7.如权利要求1或2所述的CRTS II型板式无碴轨道CA砂浆，其特征在于：所述的膨胀剂为硫铝酸盐类膨胀剂。
8.如权利要求1或2所述的CRTS II型板式无碴轨道CA砂浆，其特征在于：所述的细砂是粒径在1.18以下的河砂。
9.如权利要求2所述的CRTS II型板式无碴轨道CA砂浆，其特征在于所述的步骤(2)具体按照如下进行：按CA砂浆配方在水中依次加入聚羧酸高性能减水剂、消泡剂、硅溶胶、引气剂、乳化沥青，在60～80rpm的搅速下搅拌3～10s；然后加入CA砂浆专用水泥砂浆干粉，在60～80rpm的搅速下搅拌10～30s，再在100～120rpm的搅速下搅拌10～30s，然后在60～80rpm的搅速下搅拌5～10s，即可得到所述的CRTS II型板式无砟轨道CA砂浆。
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