CN102910878B

CN102910878B - 一种水泥沥青砂浆用干粉料

Info

Publication number: CN102910878B
Application number: CN201210365244.0A
Authority: CN
Inventors: 钱炳; 胡潮胡; 王玉树; 梁勇; 杨杨
Original assignee: CHENGDU JIAXIN TECHNOLOGY CO LTD
Current assignee: CHENGDU JIAXIN TECHNOLOGY CO LTD
Priority date: 2012-09-26
Filing date: 2012-09-26
Publication date: 2014-05-21
Anticipated expiration: 2032-09-26
Also published as: CN102910878A

Abstract

一种水泥沥青砂浆用干粉料，由A组分和B组分混合而成，所述A组分由以下组分组成：普通硅酸盐水泥30%~35%，42.5级快硬硫铝酸盐水泥1%~3%，微硅粉0.6%~0.7%，一级粉煤灰1.5%~1.75%，硫铝酸钙类膨胀剂2%~3%，聚合硫酸铁0.01%~0.05%，余量为河沙；所述B组分为铝粉和聚丙烯纤维，且每吨A组分含有B组分的量为：铝粉12~18g，聚丙烯纤维0.6~1.2kg。本发明以普通硅酸盐,和快硬硫铝盐酸水泥作为水泥乳化沥青干粉料的胶凝材料，掺加微硅粉和一级粉煤灰，配以高效破乳剂聚合硫酸铁，使得砂浆初期具有较好的流动度，优异的早期强度，以及极佳的耐久性，还能够降低一定的生产成本。

Description

一种水泥沥青砂浆用干粉料

技术领域

本发明涉及混凝土技术领域，具体涉及一种水泥沥青砂浆用干粉料。

背景技术

水泥沥青砂浆（cement asphalt mortar，简称CA砂浆）是高速铁路CRTS型板式无砟轨道的核心技术，是一种由水泥干粉料、乳化沥青、水和多种外加剂等原材料组成，经水泥水化硬化与沥青破乳胶结共同作用而形成的一种新型有机无机复合材料。水泥沥青砂浆是一种利用水泥吸水后水化加速乳化沥青破乳，由水泥水化物和沥青裹砂形成的立体网络。它以乳化沥青和水泥这两种性质差异很大的材料作为结合料，其刚度和强度比普通沥青混凝土高，但是比水泥混凝土低。其特点在于刚柔并济，以柔性为主，兼具刚性。水泥沥青砂浆填充于厚度约为50mm的轨道板与混凝土底座之间，作用是支承轨道板、缓冲高速列车荷载与减震等作用，其性能的好坏对板式无砟轨道结构的平顺性、耐久性和列车运行的舒适性与安全性以及运营维护成本等有着重大影响。CA砂浆已逐渐成为板式无砟轨道道床材料的最佳选择。

水泥沥青砂浆有三大性能：工作性能、力学性能和耐久性。其中工作性能的优劣主要体现在流动度、扩展度和可工作时间三个方面；力学性能则通过测量其抗折强度、抗压强度和弹性模量来衡量；耐久性的指标是抗冻性和耐疲劳性。

虽然经过在秦沈线、郑西线、武广线和京津城际等路段的铺设实验，得出了一些具体的研究成果，取得了一定的实验数据和相关经验。但是，总体来说我国CA砂浆研究仍处于起步阶段。存在有如下几个主要问题：

1、我国幅员辽阔，地质环境千差外别，在北方，室外最低温度能达到-40℃，当温度低于冰点以后，残留在水泥沥青砂浆内的毛细管中的游离水会结冰，这会产生大约9.9%的体积膨胀，产生的应力会使得砂浆内部结构遭到破坏，从而影响到砂浆的耐久性。

2、水泥沥青砂浆体系的胶结材料是水泥和乳化沥青，是二者共同的作用，无论是早期强度还是后期强度都无法和纯水泥砂浆强度相比，而且由于当前国内水泥沥青砂浆设计技术和体系研究不透彻，出现了早期强度过低，不符合水泥沥青砂浆的力学性能，也会导致无法及时撤销轨道板上的精调抓，延误施工进度。

发明内容

传统水泥沥青砂浆干粉料的主要成分有普通硅酸盐水泥、膨胀剂、河沙等组成。本发明水泥沥青砂浆干粉料在传统干粉料的基础上又添加了特种水泥、微硅粉、一级粉煤灰、聚合硫酸铁。能够增强水泥沥青砂浆的多项性能。

微硅粉是铁合金在冶炼硅铁和工业硅时，矿热电炉内产生大量挥发性很很强的SiO2和Si气体，气体排放后与空气迅速氧化冷凝沉淀而成。其细度小于1um的占80%以上，平均粒径在0.1～0.3um，比表面积为:20～28m²/g，细度和比表面积约为水泥的80～100倍。本发明中所采用的微硅粉中的二氧化硅含量不小于85%，含水率小于3%，烧失量小于6%，火山灰活性指数大于85%，比表面积不小于22 m²/g。微硅粉能够填充水泥颗粒间的孔隙，同时与水化产物生成凝胶体，使得孔隙游离水分散减少，能够提高砂浆的耐久性，同时微硅粉比表面积很大，活性很高，能够起到保水、防离析和提高抗折、抗压强度。

一级粉煤灰是从煤燃烧的烟灰中收捕下来的细灰，主要成分为二氧化硅、三氧化二铝、三氧化二铁、氧化钙和未燃尽碳。一级粉煤灰是以珠状颗粒的形态存在的，在砂浆中掺加粉煤灰节约了大量的水泥和细骨料，能够改善砂浆拌合物的和易性，增加砂浆的流动性，降低水化热。本发明所选用的一级粉煤灰其比表面积≥1m²/g,28d抗压强度比≥65%。

特种水泥选用强度等级为42.5的快硬硫铝酸盐水泥，快硬硫铝水泥不仅具有很高地早期强度，而且有不断增长的后期强度。快硬硫铝酸盐水泥的水泥石结构致密，能够提高砂浆硬化后的抗渗性。

聚合硫酸铁无毒无害、化学性质稳定、易溶水。聚合硫酸铁中的Fe在水溶液中极易水解，能产生大量疏水性的氢氧化物聚合体，能够吸附乳化液中的油珠，通过粘附、架桥、交联作用，促使油珠凝聚。同时还发生物理化学变化，中和油珠表面电荷，降低其动电位，使油珠相互吸引聚集，引起乳化沥青的破乳，使得乳化沥青的破乳时间能够提前3~4h。由于聚合硫酸铁的破乳效果很强，掺入量需要严格控制，本发明水泥沥青砂浆干粉料中聚合硫酸铁掺入量约占整个干粉总量的0.01%~0.05%。

综上所述，本发明的技术方案为：

一种水泥沥青砂浆用干粉料，其特征在于该干粉料由A组分和B组分混合而成，

所述A组分按重量百分比计由以下组分组成：

普通硅酸盐水泥30%~35%，42.5级快硬硫铝酸盐水泥1%~3% ，微硅粉0.6%~0.7%，一级粉煤灰1.5%~1.75%，硫铝酸钙类膨胀剂2%~3%，聚合硫酸铁0.01%~0.05%，余量为河沙；

所述B组分为铝粉和聚丙烯纤维，且每吨A组分含有B组分的量为：铝粉12~18g，聚丙烯纤维0.6~1.2kg。

最优的，所述干粉料按质量计由以下组分组成：

普通硅酸盐水泥330kg；42.5级快硬硫铝盐酸水泥20kg；微硅粉7kg；一级粉煤灰16kg；膨胀剂25kg；聚合硫酸铁0.3kg；河沙601.7kg；铝粉15g，聚丙烯纤维0.9kg。

进一步的，所述膨胀剂选自硫铝酸钙类膨胀剂，硫铝酸钙类膨胀剂中的碱含量不大于0.75%，限制膨胀率水中7d≥0.025%，空气中21d≥-0.020%，在掺量小的情况下不影响砂浆早期和后期强度，可等量取代水泥。

所述UEA膨胀剂还可以选用UEA膨胀剂。

进一步的，所述微硅粉中的二氧化硅含量不小于85%，含水率小于3%，烧失量小于6%，火山灰活性指数大于85%，比表面积不小于22 m²/g。

进一步的，所述一级粉煤灰其比表面积≥1m²/g,28d抗压强度比≥65%。

本发明的有益效果在于：为了克服现有水泥沥青砂浆的几个缺陷，申请人研发的一种新型水泥沥青砂浆干粉料，在普通硅酸盐水泥中加入了能够极大干粉料提高早期强度的特种水泥，并且加入了一定量的微硅粉，大大增强了水泥沥青砂浆硬化后的耐久性，特别是抗冻性，在干粉料中添加了一级粉煤灰，不仅能够增加砂浆拌合后的流动性，也能够节约水泥，降低生产成本，干粉料还添加了聚合硫酸铁，聚合硫酸铁能够加速乳化沥青的破乳，增加水泥沥青砂浆的早期强度。本发明以普通硅酸盐水泥和快硬硫铝盐酸水泥作为水泥乳化沥青干粉料的胶凝材料，掺加一定量的微硅粉和一级粉煤灰，配以高效破乳剂聚合硫酸铁，使得砂浆初期具有较好的流动度，优异的早期强度，以及极佳的耐久性，并且能够降低一定的生产成本。

本发明制得的水泥沥青砂浆干粉料，与沥青拌合后，除能够满足《客运专线铁路CRTSⅡ型板式无砟轨道水泥乳化沥青砂浆暂行技术条例》外，对比于以前，还有流动度好，早期强度和耐久性有了较大提升，并且成本便宜，工艺研制方法简化可行。

具体实施方式

实施例1

称取普通硅酸盐水泥330kg，42.5级快硬硫铝盐酸水泥20kg，微硅粉（二氧化硅含量不小于85%，含水率小于3%，烧失量小于6%，火山灰活性指数大于85%，比表面积不小于22 m²/g）7kg，一级粉煤灰（比表面积≥1m²/g,28d抗压强度比≥65%）16kg，硫铝酸钙类膨胀剂（碱含量不大于0.75%，限制膨胀率水中7d≥0.025%，空气中21d≥-0.020%）25kg，聚合硫酸铁0.3kg，河沙601.7kg，铝粉15g，聚丙烯纤维0.9kg，混合均匀即得本发明水泥沥青砂浆干粉料。

实施例2

称取普通硅酸盐水泥300kg，42.5级快硬硫铝盐酸水泥10kg，微硅粉6kg，一级粉煤灰15kg，硫铝酸钙类膨胀剂（碱含量不大于0.75%，限制膨胀率水中7d≥0.025%，空气中21d≥-0.020%）20kg，聚合硫酸铁0.1kg，河沙648.9kg，铝粉15g，聚丙烯纤维0.9kg，混合均匀即得本发明水泥沥青砂浆干粉料。

实施例3

称取普通硅酸盐水泥350kg，42.5级快硬硫铝盐酸水泥30kg，微硅粉6.5kg，一级粉煤灰17.5kg，硫铝酸钙类膨胀剂（碱含量不大于0.75%，限制膨胀率水中7d≥0.025%，空气中21d≥-0.020%）30kg，聚合硫酸铁0.5kg，河沙565.5kg，铝粉15g，聚丙烯纤维0.9kg，混合均匀即得本发明水泥沥青砂浆干粉料。

实施例4

称取普通硅酸盐水泥330kg，42.5级快硬硫铝盐酸水泥20kg，微硅粉（二氧化硅含量不小于85%，含水率小于3%，烧失量小于6%，火山灰活性指数大于85%，比表面积不小于22 m²/g）7kg，一级粉煤灰（比表面积≥1m²/g,28d抗压强度比≥65%）16kg，UEA膨胀剂25kg，聚合硫酸铁0.3kg，河沙601.7kg，铝粉15g，聚丙烯纤维0.9kg，混合均匀即得本发明水泥沥青砂浆干粉料。

本发明制得的水泥沥青砂浆干粉料相比于之前普通水泥沥青砂浆干粉料，同乳化沥青拌合后，砂浆在同样的用水量条件下，流动度和扩展度都有所提高，砂浆硬化后早期强度得到明显提升。抗冻性和抗疲劳性也得到提高。以下表1-表3是在不同水泥沥青砂浆配合比下，两种干粉料的适配效果：

表1 不同干粉料适配效果一

Figure 2012103652440100002DEST_PATH_IMAGE001

表2 不同干粉料适配效果二

表3 不同干粉料适配效果三

Figure 2012103652440100002DEST_PATH_IMAGE003

同样的，对实施例2、3和4也做了相应的适配效果评价试验，试验结果与实施例1的适配效果评价试验结果无明显差别，故在此不作敷述。

Claims

1.一种水泥沥青砂浆用干粉料，其特征在于该干粉料由以下制备方法制备而成：

称取普通硅酸盐水泥330kg；42.5级快硬硫铝盐酸水泥20kg；二氧化硅含量不小于85%，含水率小于3%，烧失量小于6%，火山灰活性指数大于85%，比表面积不小于22m²/g的微硅粉7kg；比表面积≥1m²/g，28d抗压强度比≥65%的一级粉煤灰16kg；碱含量不大于0.75%，限制膨胀率水中7d≥0.025%，空气中21d≥-0.020%的硫铝酸钙类膨胀剂25kg；聚合硫酸铁0.3kg；河沙601.7kg；铝粉15g；聚丙烯纤维0.9kg；混合均匀即得水泥沥青砂浆干粉料。

2.一种水泥沥青砂浆用干粉料，其特征在于该干粉料由以下制备方法制备而成：

称取普通硅酸盐水泥300kg；42.5级快硬硫铝盐酸水泥10kg；微硅粉6kg；一级粉煤灰15kg；碱含量不大于0.75%，限制膨胀率水中7d≥0.025%，空气中21d≥-0.020%的硫铝酸钙类膨胀剂20kg；聚合硫酸铁0.1kg；河沙648.9kg；铝粉15g；聚丙烯纤维0.9kg；混合均匀即得水泥沥青砂浆干粉料。

3.一种水泥沥青砂浆用干粉料，其特征在于该干粉料由以下制备方法制备而成：

称取普通硅酸盐水泥350kg；42.5级快硬硫铝盐酸水泥30kg；微硅粉6.5kg；一级粉煤灰17.5kg；碱含量不大于0.75%，限制膨胀率水中7d≥0.025%，空气中21d≥-0.020%的硫铝酸钙类膨胀剂30kg；聚合硫酸铁0.5kg；河沙565.5kg；铝粉15g；聚丙烯纤维0.9kg；混合均匀即得水泥沥青砂浆干粉料。

4.一种水泥沥青砂浆用干粉料，其特征在于该干粉料由以下制备方法制备而成：

称取普通硅酸盐水泥330kg；42.5级快硬硫铝盐酸水泥20kg；二氧化硅含量不小于85%，含水率小于3%，烧失量小于6%，火山灰活性指数大于85%，比表面积不小于22m²/g的微硅粉7kg；比表面积≥1m²/g，28d抗压强度比≥65%的一级粉煤灰16kg；UEA膨胀剂25kg；聚合硫酸铁0.3kg；河沙601.7kg；铝粉15g；聚丙烯纤维0.9kg；混合均匀即得水泥沥青砂浆干粉料。