CN102503229A - 一种高速铁路无砟轨道自充填混凝土专用改性剂 - Google Patents

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Abstract

本发明属于交通工程中的混凝土新材料技术领域，具体涉及一种高速铁路无砟轨道自充填混凝土专用改性剂。其特征在于其由纳米二氧化硅、改性偏高岭土、超细矿渣粉、增稠组分、乳胶粉、沸石粉、高分子吸水树脂、缓凝组分和膨胀组分等混合而成，各组分所占比例为：纳米二氧化硅：10％～20％，改性偏高岭土：25％～40％，超细矿渣粉：20％～35％，增稠组分：0.1％～5％，乳胶粉：1％～10％，沸石粉：3％～15％，高分子吸水树脂：1％～3％，缓凝组分：0％～1％，膨胀组分：10％～20％。本发明具有改善自充填混凝土工作性和体积稳定性等功能，可在不降低混凝土流动性的前提下，增加混凝土拌和物塑性粘度，抑制泌水和离析，降低收缩变形，提高混凝土抗裂性和粘结强度。

Description

一种高速铁路无砟轨道自充填混凝土专用改性剂
技术领域
本发明涉及一种高速铁路无砟轨道自充填混凝土用改性剂，属于交通工程中的混凝土新材料技术领域，适用于高速铁路CRTS Ⅱ型无砟轨道岔区自充填混凝土和CRTSⅢ型无砟轨道自充填混凝土使用。
背景技术
高速铁路板式无砟轨道结构从上至下主要可分为钢轨、轨道板、充填层、隔离层和底座板等五部分，在道岔区则轨道板为道岔板。在这五部分结构中，充填层结构不但具有至关重要的作用，也是各部分结构中施工技术难度最大的一部分。一方面，充填层结构属于后施工结构，但却要求其与上层轨道板最终形成整体复合结构，共同起到承载和传力的作用，而轨道板属于预制混凝土结构，其制造时间远远早于充填层混凝土材料的施工，其自身变形性很小，这就要求充填层材料必须具有高的界面粘度强度和低的收缩变形性，这样才能与预制轨道板紧密结合，并保持协调的变形性。另一方面，充填层结构复杂，其空间高度仅为8～10cm，但结构空间长度却大于5m，宽度大于2.5m，属于典型的狭长板状空间结构，中间还有一层钢筋网片将结构分为上下两部分，且施工时充填层结构四周全部封闭，仅在结构中部位置有一孔径不足20cm的灌注孔可供混凝土材料进入。采用普通混凝土根本无法完全自行填充满整个充填层结构，要解决充填层结构施工难题，只有采用具有高流动性、高钢筋通过性和自充填性的新型自充填混凝土。
自充填混凝土具有高的流动能力、钢筋通过能力，且无需外部振捣，借助自身重力便能自行充填满整个充填层结构。但采用已有外加剂制备的自充填混凝土材料体系稳定性和施工可靠性差，由于要满足自充填功能，其胶凝材料用量大，混凝土拌和物流动性大，施工中极易出现离析、泌水和浮浆问题，且硬化混凝土体积稳定性差，收缩变形大，易造成充填层混凝土开裂，严重影响整个无砟轨道结构的稳定性和可靠度，不利于无砟轨道结构的耐久性和适用寿命。
发明内容
本发明的目的是为了解决高速铁路板式无砟轨道充填层结构自充填混凝土配制和施工中存在的种种问题，提供了一种自充填混凝土专用改性剂，能够在不改变自充填混凝土施工性能的前提下，解决自充填混凝土泌水、离析、浮浆和收缩变形大的问题。
本发明采用功能复合技术，其特征在于其由纳米二氧化硅、改性偏高岭土、超细矿渣粉、增稠组分、乳胶粉、沸石粉、高分子吸水树脂、缓凝组分和膨胀组分等混合而成，各组分所占比例为：纳米二氧化硅：10％～20％，改性偏高岭土：25％～40％，超细矿渣粉：20％～35％，增稠组分：0.1％～5％，乳胶粉：1％～10％，沸石粉：3％～15％，高分子吸水树脂：1％～3％，缓凝组分：0％～1％，膨胀组分：10％～20％。
所述的纳米二氧化硅为亲水性气相纳米二氧化硅，比表面积在200000～300000m2/kg之间，氯离子含量小于0.06％。
所述的偏高岭土为细度为2μm偏高岭土、4μm偏高岭土或其两种任意比例复配的混合物。
所述的超细矿渣粉为比表面积600～750m2/kg粉磨超细粒化高炉矿渣粉。
所述的增稠组分为粘度80000～100000Pa·s(5％水溶液)的化学改性淀粉。
所述的乳胶粉为聚醋酸乙烯可再分散粉。
所述的沸石粉为细度为40目～70目天然沸石粉、120目～200目天然沸石粉或其两种任意比例复配的混合物。
所述的高分子吸水树脂为80目～120目聚酰胺类高分子吸水树脂、淀粉类高分子吸水树脂或其两种任意比例复配的混合物。
所述的缓凝组分为葡萄糖酸钠、柠檬酸、三聚磷酸钠、硼酸钠、麦芽糖或其两种任意比例复配的混合物。
所述的膨胀组分为轻烧氧化镁膨胀剂、氧化钙膨胀剂或其两种任意比例复配的混合物。
本发明是为解决高速铁路板式无砟轨道充填层结构自充填混凝土拌和物体系稳定性差、硬化混凝土收缩变形大等问题所开发的专用改性剂，其优点在于：在不降低自充填混凝土高流动性和自填充性的前提下，提高混凝土拌和物体系塑性粘度，有效抑制混凝土拌和物泌水、离析、浮浆等问题，并能适当延长自充填混凝土可操作时间。同时，还能大幅提高自充填混凝土与轨道板的界面粘结强度，有效降低自充填混凝土收缩变形。
具体实施方式
实施例详细说明：本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
实施例1
将各组分材料按如下比例混合均匀即得本发明材料：纳米二氧化硅：20％，改性偏高岭土：35％，超细矿渣粉：20％，改性淀粉：1％，乳胶粉：2％，沸石粉：10％，聚酰胺高分子吸水树脂：1％，氧化镁膨胀剂：11％。
采用上述配方制得的本发明所配制的自充填混凝土配合比见表1：
表1 自充填混凝土配合比(kg/m3)
Figure BSA00000595762100031
采用上述配方制得的本发明所配制的自充填混凝土性能见表2：
表2 自充填混凝土性能
Figure BSA00000595762100032
实施例2
将各组分材料按如下比例混合均匀即得本发明材料：纳米二氧化硅：10％，改性偏高岭土：30％，超细矿渣粉：30％，改性淀粉：3.5％，乳胶粉：4％，沸石粉：10％，淀粉类吸水树脂：1％，三聚磷酸钠：0.5％，氧化镁膨胀剂：6％，氧化钙膨胀剂：5％。
采用上述配方制得的本发明所配制的自充填混凝土配合比见表3：
表3 自充填混凝土配合比(kg/m3)
采用上述配方制得的本发明所配制的自充填混凝土性能见表4：
表4 自充填混凝土性能
Figure BSA00000595762100034
实施例3
将各组分材料按如下比例混合均匀即得本发明材料：纳米二氧化硅：15％，改性偏高岭土：27％，超细矿渣粉：20％，改性淀粉：3.5％，乳胶粉：4％，沸石粉：12％，聚酰胺高分子吸水树脂：1.5％，葡萄糖酸钠：1.0％，氧化镁膨胀剂：10％，氧化钙膨胀剂：6％。
采用上述配方制得的本发明所配制的自充填混凝土配合比见表5：
表5 自充填混凝土配合比(kg/m3)
Figure BSA00000595762100041
采用上述配方制得的本发明所配制的自充填混凝土性能见表6：
表6自充填混凝土性能
Figure BSA00000595762100042
本发明的纳米二氧化硅、改性偏高岭土、超细矿渣粉、增稠组分、乳胶粉、沸石粉、高分子吸水树脂、缓凝组分和膨胀组分的上下限值以及区间值都能实现本发明，在此不一一列举实施例。

Claims (10)

1.一种高速铁路无砟轨道自充填混凝土专用改性剂。其特征在于其由纳米二氧化硅、改性偏高岭土、超细矿渣粉、增稠组分、乳胶粉、沸石粉、高分子吸水树脂、缓凝组分和膨胀组分等混合而成，各组分所占比例为：
Figure FSA00000595762000011
2.据权利要求1所述的一种高速铁路无砟轨道自充填混凝土专用改性剂，其特征在于：所述的纳米二氧化硅为亲水性气相纳米二氧化硅，比表面积在200000～300000m2/kg之间，氯离子含量小于0.06％。
3.据权利要求1所述的一种高速铁路无砟轨道自充填混凝土专用改性剂，其特征在于：所述的偏高岭土为细度为2μm偏高岭土、4μm偏高岭土或其两种任意比例复配的混合物。
4.据权利要求1所述的一种高速铁路无砟轨道自充填混凝土专用改性剂，其特征在于：所述的超细矿渣粉为比表面积600～750m2/kg粉磨超细粒化高炉矿渣粉。
5.据权利要求1所述的一种高速铁路无砟轨道自充填混凝土专用改性剂，其特征在于：所述的增稠组分为粘度80000～100000Pa·s(5％水溶液)的化学改性淀粉。
6.据权利要求1所述的一种高速铁路无砟轨道自充填混凝土专用改性剂，其特征在于：所述的乳胶粉为聚醋酸乙烯可再分散粉。
7.据权利要求1所述的一种高速铁路无砟轨道自充填混凝土专用改性剂，其特征在于：所述的沸石粉为细度为40目～70目天然沸石粉、120目～200目天然沸石粉或其两种任意比例复配的混合物。
8.据权利要求1所述的一种高速铁路无砟轨道自充填混凝土专用改性剂，其特征在于：所述的高分子吸水树脂为80目～120目聚酰胺类高分子吸水树脂、淀粉类高分子吸水树脂或其两种任意比例复配的混合物。
9.据权利要求1所述的一种高速铁路无砟轨道自充填混凝土专用改性剂，其特征在于：所述的缓凝组分为葡萄糖酸钠、柠檬酸、三聚磷酸钠、硼酸钠、麦芽糖或其两种任意比例复配的混合物。
10.据权利要求1所述的一种高速铁路无砟轨道自充填混凝土专用改性剂，其特征在于：所述的膨胀组分为轻烧氧化镁膨胀剂、氧化钙膨胀剂或其两种任意比例复配的混合物。
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