CN102863803A - 用于板式无砟轨道ca砂浆的乳化沥青及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于板式无砟轨道CA砂浆的乳化沥青技术，由以下质量百分比的原料组成：基质沥青50-70%、复合沥青乳化剂2-7%、复合乳化稳定剂0.1-1.0%和余量为水，首先将复合乳化稳定剂加入90℃的水中充分溶解后冷却至40℃，将复合沥青乳化剂加入15-40℃水中充分溶解后二者混合加热至45-60℃得到皂液；再将胶体磨温度设定在45-60℃，压力设定为0.1-0.3Mpa，将温度为135-155℃的基质沥青与温度为45-60℃的皂液加入胶体磨中经充分乳化分散制得。本发明乳化沥青贮存稳定性好，便于运输贮存，用于拌合板式无砟轨道CA砂浆后流动性好，施工时间适宜，拌合过程中砂浆不离析分层。

Description

用于板式无砟轨道CA砂浆的乳化沥青及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种用于城际轻轨或高速铁路板式无砟轨道CA砂浆的乳化沥青及其制备方法，属于高速铁路板式无砟轨道技术领域。 
背景技术
目前，高速铁路是我国铁路发展的主要趋势，其中板式无砟轨道结构由于其轨道的高稳定性和平顺性已成为高速铁路的主要结构形式。板式无砟轨道的主要技术弹性层为Cement Asphalt砂浆，简称CA砂浆，在列车运行中起稳定缓冲作用。CA砂浆是由乳化沥青、水泥砂干料、助剂等拌合而成，其利用水泥吸水后加速乳化沥青破乳的原理，由水泥水化物和沥青裹覆砂形成立体网络结构，由此具有混凝土的刚性和沥青的弹性。该技术要求乳化沥青在与水泥砂干料拌合过程中不能破乳，以保证砂浆的可工作时间，拌合完灌注轨道板后要快速破乳以保证砂浆的早期强度，只有破乳速度及时间适宜的乳化沥青才能达到二者兼顾的最好效果。中国专利ZL02139237.4公开了一种无砟轨道CA砂浆，但在秦沈客运专线狗河特大桥及双河特大桥进行试铺时，其实际应用效果并不理想。现有技术用于CA砂浆的乳化沥青，存在稳定性不好、不易长时间运输贮存的缺点，制备的CA砂浆存在流动性不好、可工作时间短等缺陷，因此CA砂浆用乳化沥青仍然有待改进。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于板式无砟轨道CA砂浆的乳化沥青，贮存稳定性好，便于运输贮存，用于拌合板式无砟轨道CA砂浆后流动性好，施工时间适宜，拌合过程中砂浆不离析分层。
本发明同时提供了其简单合理的制备方法。
本发明所述的用于板式无砟轨道CA砂浆的乳化沥青，由以下质量百分比的原料组成：基质沥青50-70%、复合沥青乳化剂2-7%、复合乳化稳定剂0.1-1.0%和余量为水。
其中：
基质沥青为重交沥青、普通道路沥青和建筑沥青中的一种或几种的混合物，在混合使用时建筑沥青在基质沥青中的质量分数为5%-20%，优选基质沥青为重交沥青。
复合沥青乳化剂由快裂型沥青乳化剂或中裂型沥青乳化剂与慢裂型沥青乳化剂复合而成，其复合比例为1：1-4：1，快裂型沥青乳化剂为烷基二甲基羟乙基氯化铵、十六烷基三甲基溴化铵、烷基羟基酰胺基多胺和多乙烯多胺中的至少一种；中裂型沥青乳化剂为牛脂酰胺基多胺、十八烷基三甲基氯化铵和N-烷基丙二胺中的至少一种；慢裂型沥青乳化剂为硬脂酸酰胺基多胺、烷基双季铵盐和木质素胺中的至少一种。采用不同破乳速度的乳化剂复合使用，可以将体系的破乳时间调节在适宜范围内。
复合乳化稳定剂由有机稳定剂与无机盐类稳定剂复合而成（复合比例1：2-1：5），有机稳定剂为甲基纤维素、聚乙二醇、明胶、淀粉、聚丙烯酰胺、羧甲基纤维素钠和羟丙基纤维素中的至少一种；无机盐类乳化稳定剂为钙盐、铵盐、铁盐和镁盐中的至少一种。有机稳定剂的加入可以调节乳液的粘度，无机稳定剂的加入不仅能够提高乳化能力，还能帮助提高CA砂浆的早期强度。
简单合理的制备方法，依次按照下列步骤进行：
（1）水平均分成2份，将复合乳化稳定剂加入90℃的水中充分溶解后冷却至40℃，将复合沥青乳化剂加入15-40℃水中充分溶解用盐酸调节PH值为4后二者混合加热至45-60℃得到皂液；
（2）将胶体磨温度设定在45-60℃，压力设定为0.1-0.3Mpa，将温度为135-155℃的基质沥青与温度为45-60℃的皂液加入胶体磨中经充分乳化分散得到乳化沥青。
胶体磨使用前最好事先用皂液冲洗一下，至少一遍。
本发明乳化沥青贮存稳定性好，用于拌合板式无砟轨道CA砂浆能够避免砂浆离析分层，由于其采用复合乳化剂，使得破乳速度可调，既能满足砂浆的可工作时间要求又能满足砂浆早期强度要求，具有制备方法简便，原料成本低，体系破乳速度可调等优点。
与现有技术相比本发明没有采用非离子乳化剂，且乳化剂使用量较少，达到节约成本的目的，同时借助不同破乳速度的阳离子乳化剂合理复配，使体系的破乳速度可调，达到CA砂浆的可工作时间与早期强度二者兼顾的最好效果。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步说明。
实施例1
用90℃的水充分溶解乳化稳定剂氯化钙0.25%与阳离子聚丙烯酰胺0.05%后冷却至40℃，再将其与复合沥青乳化剂十八烷基三甲基氯化铵1.5%和木质素胺0.5%加入15-40℃水中制得皂液，用盐酸调节皂液PH值为4；用多余皂液冲洗一遍胶体磨，将胶体磨温度设定在45℃，压力设定为0.2MPa，将温度为140℃的胜利70号沥青55%与温度为55℃的皂液45%加入胶体磨中经充分乳化分散制得乳化沥青。
实施例2
用90℃的水充分溶解乳化稳定剂氯化铵0.3%与聚乙二醇0.1%后冷却至40℃，再将其与复合沥青乳化剂十八烷基三甲基氯化铵1.0%、牛脂酰胺基多胺0.5%和硬脂酸酰胺基多胺1.0%加入15-40℃水中制得皂液，用盐酸调节皂液PH值为4；用多余皂液冲洗一遍胶体磨，将胶体磨温度设定在50℃，压力设定为0.1MPa，将温度为145℃的茂名90号沥青60%与温度为55℃的皂液40%加入胶体磨中经充分乳化分散制得乳化沥青。
实施例3
用90℃的水充分溶解乳化稳定剂氯化铁0.4%与羟丙基纤维素0.1%后冷却至40℃，再将其与复合沥青乳化剂烷基二甲基羟乙基氯化铵3.5%和烷基双季铵盐1.0%加入15-40℃水中制得皂液，用多余皂液冲洗一遍胶体磨，将胶体磨温度设定在55℃，压力设定为0.2MPa，将温度为150℃的济南100号沥青65%与温度为45℃的皂液35%加入胶体磨中经充分乳化分散制得乳化沥青。
实施例4
用90℃的水充分溶解乳化稳定剂氯化镁0.2%与羟丙基纤维素0.1%后冷却至40℃，再将其与复合沥青乳化剂烷基羟基酰胺基多胺4.0%、十六烷基三甲基溴化铵1.0%和烷基双季铵盐1.5%加入15-40℃水中制得皂液，用盐酸调节皂液PH值为4，用多余皂液冲洗一遍胶体磨，将胶体磨温度设定在60℃，压力设定为0.3MPa，将温度为155℃的胜利90号沥青70%与温度为45℃的皂液30%加入胶体磨中经充分乳化分散制得乳化沥青。
实施例5
用90℃的水充分溶解乳化稳定剂氯化镁0.2%与羧甲基纤维素钠0.1%后冷却至40℃，再将其与复合沥青乳化剂为N-烷基丙二胺2.0%和硬脂酸酰胺基多胺1.0%加入15-40℃水中制得皂液，用盐酸调节皂液PH值为4，用多余皂液冲洗一遍胶体磨，将胶体磨温度设定在60℃，压力设定为0.3MPa，将温度为135℃的10号建筑沥青3%、胜利90号沥青47%与温度为60℃的皂液50%加入胶体磨中经充分乳化分散制得乳化沥青。
对比实施例
采用现有技术制备CA砂浆专用乳化沥青，其方法为：
将甲基纤维素2.0份溶于沸水中冷却至60℃，加入阳离子表面活性剂十八烷基二甲基乙基氯化铵及木质素胺各1.0份，非离子表面活性剂硬脂酸二甘油酯3.0份，氯化银0.1份，余量为水制得乳液，加入盐酸调节乳液PH值为2，将90号重交沥青加热至165℃与乳液一同进入胶体磨乳化分散制得乳化沥青。
试验对比情况见表1。  
表1、本发明乳化沥青拌合CA砂浆性能表
试验项目 技术指标 单位 实施例1 实施例2 实施例3 实施例4 实施例5 对比实施例
流动度 16-26 S 20 24 22 25 18 21
可工作时间 ≥60 min 100 85 75 70 110 65
抗压强度1d ＞0.1 MPa 0.2 0.26 0.3 0.37 0.18 0.16
膨胀率 1-3 % 1.4 1.2 1.3 1.2 1.6 1.9
从表1数据看出，本发明乳化沥青拌合的CA砂浆可工作时间与砂浆早期强度较优，且性能明显优于现有技术，证明本发明的乳化沥青具有拌合CA砂浆性能优异的特点。

Claims (12)

1.一种用于板式无砟轨道CA砂浆的乳化沥青，其特征在于由以下质量百分比的原料组成：基质沥青50-70%、复合沥青乳化剂2-7%、复合乳化稳定剂0.1-1.0%和余量为水。
2.根据权利要求1所述的用于板式无砟轨道CA砂浆的乳化沥青，其特征在于基质沥青为重交沥青、普通道路沥青和建筑沥青中的一种或几种的混合物。
3.根据权利要求2所述的用于板式无砟轨道CA砂浆的乳化沥青，其特征在于基质沥青为重交沥青。
4.根据权利要求1所述的用于板式无砟轨道CA砂浆的乳化沥青，其特征在于复合沥青乳化剂由快裂型沥青乳化剂或中裂型沥青乳化剂与慢裂型沥青乳化剂复合而成，其复合比例为1：1-4：1。
5.根据权利要求4所述的用于板式无砟轨道CA砂浆的乳化沥青，其特征在于快裂型沥青乳化剂为烷基二甲基羟乙基氯化铵、十六烷基三甲基溴化铵、烷基羟基酰胺基多胺和多乙烯多胺中的至少一种。
6.根据权利要求4所述的用于板式无砟轨道CA砂浆的乳化沥青，其特征在于中裂型沥青乳化剂为牛脂酰胺基多胺、十八烷基三甲基氯化铵和N-烷基丙二胺中的至少一种。
7.根据权利要求4所述的用于板式无砟轨道CA砂浆的乳化沥青，其特征在于慢裂型沥青乳化剂为硬脂酸酰胺基多胺、烷基双季铵盐和木质素胺中的至少一种。
8.根据权利要求1所述的用于板式无砟轨道CA砂浆的乳化沥青，其特征在于复合乳化稳定剂由有机稳定剂与无机盐类稳定剂复合而成，复合比例为1：2-1：5。
9.根据权利要求8所述的用于板式无砟轨道CA砂浆的乳化沥青，其特征在于有机稳定剂为甲基纤维素、聚乙二醇、明胶、淀粉、聚丙烯酰胺、羧甲基纤维素钠和羟丙基纤维素中的至少一种。
10.根据权利要求8所述的用于板式无砟轨道CA砂浆的乳化沥青，其特征在于无机盐类乳化稳定剂为钙盐、铵盐、铁盐和镁盐中的至少一种。
11.一种权利要求1所述的用于板式无砟轨道CA砂浆的乳化沥青的制备方法，其特征在于依次按照下列步骤进行：
（1）水平均分成2份，将复合乳化稳定剂加入90℃的水中充分溶解后冷却至40℃，将复合沥青乳化剂加入15-40℃水中充分溶解用盐酸调节PH值为4后，二者混合加热至45-60℃得到皂液；
（2）将胶体磨温度设定在45-60℃，压力设定为0.1-0.3Mpa，将温度为135-155℃的基质沥青与温度为45-60℃的皂液加入胶体磨中经充分乳化分散得到乳化沥青。
12.根据权利要求11所述的用于板式无砟轨道CA砂浆的乳化沥青的制备方法，其特征在于胶体磨需要事先用皂液冲洗。
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