CN103553412A - 一种高速铁路无砟轨道双块式轨枕专用增强型复合掺合料 - Google Patents

一种高速铁路无砟轨道双块式轨枕专用增强型复合掺合料 Download PDF

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Abstract

本发明属于建筑材料领域，具体涉及一种高速铁路无砟轨道双块式轨枕专用增强型复合掺合料，由下列组分按重量百分比配制而成：超细矿渣粉45~65%，高活性硅灰25~40%，激发剂2~10%，减水剂0.1~0.5%，增强剂0.2~1.0%，阻锈剂1~5%，纳米级活性增强成分1~6%。该掺合料应用于无砟轨道双块式轨枕制造中，部分替代水泥后，可改善轨枕混凝土的和易性，提高轨枕混凝土的脱模强度和后期强度，同时显著改善轨枕混凝土的耐久性，提高其服役寿命。

Description

一种高速铁路无砟轨道双块式轨枕专用增强型复合掺合料
技术领域
本发明涉及一种高速铁路无砟轨道双块式轨枕专用增强型复合掺合料，具体的讲，涉及一种适用于配制早强、高强轨枕混凝土用掺合料，属于建筑材料领域。
背景技术
近年来，基础设施处于高速建设时期，尤其是高速铁路、客运专线以迅猛的态势发展，因此在保证工程质量的同时对施工速率和提高基建工程的使用寿命提出了更高的要求。随着铁路重载、高速的要求日益提高，铁路线路也从现有的有砟向无砟转变，因而无砟轨枕的需求也就越来越多。轨枕是铁路轨道系统的重要承力部件。由于大部分轨枕露天服役且承受正、负双向弯矩，因而也是铁路混凝土结构中最容易被破坏的构件。双块式轨枕在生产过程中经常会出现在规定的时间脱模时强度低以致产生掉角、裂缝和后期的耐久性不良等问题。
国内已有人提出了早强型复合掺合料。中国专利CN 102503213A公开了一种早强复合掺合料及其制备方法，其特点是显著提高混凝土24h内强度，还可以提高混凝土的工作性、稳定性。但其不能提高混凝土后期强度，也没有说明对混凝土的耐久性的影响，不能提高混凝土的寿命。
双块式轨枕混凝土属于低水胶比干硬性高强混凝土，每立方混凝土中胶凝材料的用量大。如果按照传统的混凝土配合比进行设计，只用超细水泥或者掺加传统的混凝土掺合料，会产生以下问题：只用超细水泥会增加轨枕的生产成本，而且超细水泥不是大宗产品，可能会出现供不应求的危机，混凝土的胶凝材料全部用超细水泥会导致后期强度增长有限和混凝土耐久性不良等问题；如果使用传统的混凝土掺合料，由于传统的掺合料活性指数低，会出现脱模强度不够，后期强度也难达到标准要求，而且传统的掺合料质量波动较大，混凝土的质量也很难稳定。因此，在不影响轨枕混凝土工作性的前提下，开发一种具有较高活性，增强混凝土质量稳定性，改善混凝土耐久性的复合掺合料是非常有意义和价值的。
发明内容
本发明的目的是提供一种高活性（1d活性指数大于130%，28d活性指数大于110%），且可以改善轨枕混凝土耐久性的增强型复合掺合料。
本发明的技术方案是：一种高速铁路无砟轨道双块式轨枕专用增强型复合掺合料，其特征在于：其原料组成配比按重量计为：超细矿渣粉45~65%，高活性硅灰25~40%，激发剂2~10%，减水剂0.1~0.5%，增强剂0.2~1.0%，阻锈剂1~5%，纳米级活性增强成分1~6%。
按上述方案，所述的超细矿渣粉为比表面积为600~700m2/kg的矿粉。
按上述方案，所述的高活性硅灰为比表面积大于25000 m2/kg、硅含量大于98%的微硅粉。
按上述方案，所述的激发剂为硝酸钙。
按上述方案，所述的减水剂为聚羧酸系高效减水剂。
按上述方案，所述的增强剂为甲酸钙。
按上述方案，所述的阻锈剂为亚硝酸钠。
按上述方案，所述的纳米级活性增强成分为平均粒径5纳米的二氧化钛。
使用时，将本发明所配制的增强型复合掺合料按10%的比例替代轨枕混凝土中的水泥，和水泥同时投入混凝土拌和机中按正常的混凝土搅拌工艺搅拌即可。
本发明的优点在于：（1）充分利用超细矿渣粉和高活性硅灰颗粒效应、填充效应和火山灰效应，加速水泥矿物的水化速度，参与水化反应，填充孔隙结构，实现混凝土的早强性能；（2）在增强型复合掺合料中预混减水剂，改善了轨枕混凝土的工作性能；（3）采用激发剂和增强剂提高增强型复合掺合料的1d活性指数和28d活性指数，保障轨枕混凝土具有较高的早期强度，并且后期强度持续增长；（4）采用阻锈剂，防止轨枕中的钢筋桁架产生锈蚀，改善了钢筋与混凝土的界面性质，提高了界面粘结力，提高了轨枕的服役寿命；（5）引入平均粒径5纳米的二氧化钛作为纳米级活性增强组分，进一步保证了增强型复合掺合料的活性指数和轨枕混凝土的各龄期强度，并且利用二氧化钛的纳米效应，改善了轨枕混凝土的微纳米孔隙结构，提高了轨枕混凝土的抗有害离子渗透性、抗冻性和耐久性。
具体实施方式
以下结合具体实例对本发明做进一步说明。
实施例1：
称取各原料：超细矿渣粉45kg、高活性硅灰37.3kg、激发剂10kg、减水剂0.5kg、增强剂0.2kg、阻锈剂1.0kg、纳米级活性增强成分6.0kg。将矿渣粉、激发剂、减水剂、增强剂、阻锈剂和纳米级活性增强成分投入搅拌机中混合5分钟，再将高活性硅灰投入搅拌机中继续混合5分钟，包装成袋即可。
分别介绍各物质所采用的具体物质，比如：
所述的超细矿渣粉为比表面积为600~700m2/kg的矿粉；所述的高活性硅灰为比表面积大于25000 m2/kg、硅含量大于98%的微硅粉；所述的激发剂为硝酸钙；所述的减水剂为巴斯夫（中国）有限公司的2651F聚羧酸减水剂；所述的增强剂为甲酸钙；所述的阻锈剂为亚硝酸钠；所述的纳米级活性增强成分为平均粒径5纳米的二氧化钛。
使用时，将本发明所配制的增强型复合掺合料按10%的比例替代轨枕混凝土中的水泥，和水泥同时投入混凝土拌和机中按正常的混凝土搅拌工艺搅拌即可。
实施例2：
称取各原料：超细矿渣粉50kg、高活性硅灰34.2kg、激发剂8kg、减水剂0.4kg、增强剂0.4kg、阻锈剂2.0kg、纳米级活性增强成分5.0kg。将矿渣粉、激发剂、减水剂、增强剂、阻锈剂和纳米级活性增强成分投入搅拌机中混合5分钟，再将高活性硅灰投入搅拌机中继续混合5分钟，包装成袋即可。所述的超细矿渣粉为比表面积为600~700m2/kg的矿粉；所述的高活性硅灰为比表面积大于25000 m2/kg、硅含量大于98%的微硅粉；所述的激发剂为硝酸钙；所述的减水剂为巴斯夫（中国）有限公司的2651F聚羧酸减水剂；所述的增强剂为甲酸钙；所述的阻锈剂为亚硝酸钠；所述的纳米级活性增强成分为平均粒径5纳米的二氧化钛。
使用时，将本发明所配制的增强型复合掺合料按10%的比例替代轨枕混凝土中的水泥，和水泥同时投入混凝土拌和机中按正常的混凝土搅拌工艺搅拌即可。
实施例3：
称取各原料：超细矿渣粉55kg、高活性硅灰31.1kg、激发剂6kg、减水剂0.3kg、增强剂0.6kg、阻锈剂3.0kg、纳米级活性增强成分4.0kg。将矿渣粉、激发剂、减水剂、增强剂、阻锈剂和纳米级活性增强成分投入搅拌机中混合5分钟，再将高活性硅灰投入搅拌机中继续混合5分钟，包装成袋即可。所述的超细矿渣粉为比表面积为600~700m2/kg的矿粉；所述的高活性硅灰为比表面积大于25000 m2/kg、硅含量大于98%的微硅粉；所述的激发剂为硝酸钙；所述的减水剂为巴斯夫（中国）有限公司的2651F聚羧酸减水剂；所述的增强剂为甲酸钙；所述的阻锈剂为亚硝酸钠；所述的纳米级活性增强成分为平均粒径5纳米的二氧化钛。
使用时，将本发明所配制的增强型复合掺合料按10%的比例替代轨枕混凝土中的水泥，和水泥同时投入混凝土拌和机中按正常的混凝土搅拌工艺搅拌即可。
实施例4：
称取各原料：超细矿渣粉60kg、高活性硅灰28.0kg、激发剂4kg、减水剂0.2kg、增强剂0.8kg、阻锈剂4.0kg、纳米级活性增强成分3.0kg。将矿渣粉、激发剂、减水剂、增强剂、阻锈剂和纳米级活性增强成分投入搅拌机中混合5分钟，再将高活性硅灰投入搅拌机中继续混合5分钟，包装成袋即可。所述的超细矿渣粉为比表面积为600~700m2/kg的矿粉；所述的高活性硅灰为比表面积大于25000 m2/kg、硅含量大于98%的微硅粉；所述的激发剂为硝酸钙；所述的减水剂为巴斯夫（中国）有限公司的2651F聚羧酸减水剂；所述的增强剂为甲酸钙；所述的阻锈剂为亚硝酸钠；所述的纳米级活性增强成分为平均粒径5纳米的二氧化钛。
使用时，将本发明所配制的增强型复合掺合料按10%的比例替代轨枕混凝土中的水泥，和水泥同时投入混凝土拌和机中按正常的混凝土搅拌工艺搅拌即可。
实施例5：
称取各原料：超细矿渣粉65kg、高活性硅灰25.8kg、激发剂2kg、减水剂0.1kg、增强剂1.0kg、阻锈剂5.0kg、纳米级活性增强成分2.0kg。将矿渣粉、激发剂、减水剂、增强剂、阻锈剂和纳米级活性增强成分投入搅拌机中混合5分钟，再将高活性硅灰投入搅拌机中继续混合5分钟，包装成袋即可。所述的超细矿渣粉为比表面积为600~700m2/kg的矿粉；所述的高活性硅灰为比表面积大于25000 m2/kg、硅含量大于98%的微硅粉；所述的激发剂为硝酸钙；所述的减水剂为巴斯夫（中国）有限公司的2651F聚羧酸减水剂；所述的增强剂为甲酸钙；所述的阻锈剂为亚硝酸钠；所述的纳米级活性增强成分为平均粒径5纳米的二氧化钛。
使用时，将本发明所配制的增强型复合掺合料按10%的比例替代轨枕混凝土中的水泥，和水泥同时投入混凝土拌和机中按正常的混凝土搅拌工艺搅拌即可。
各实施例产品性能汇总结果如下表：
 [0029] 各实施例产品在轨枕混凝土中的应用效果汇总如下表：
 
Figure 2013105372788100002DEST_PATH_IMAGE003
 [0030] 注：复合掺合料和轨枕混凝土各项性能测试参照《科技基[2008]74号-客运专线铁路双块式无砟轨道双块式混凝土轨枕暂行技术条件》中的试验方法进行。轨枕混凝土的配合比为（kg/m3）：空白样：P·O42.5水泥480；中砂657；碎石1119；减水剂5.76；水134.4。实施例1~5：P·O42.5水泥432；增强型复合掺合料48；中砂657；碎石1119；减水剂5.76；水134.4。

Claims (8)

1.一种高速铁路无砟轨道双块式轨枕专用增强型复合掺合料，其特征在于：其原料组成配比按重量计为：超细矿渣粉45~65%，高活性硅灰25~40%，激发剂2~10%，减水剂0.1~0.5%，增强剂0.2~1.0%，阻锈剂1~5%，纳米级活性增强成分1~6%。
2.根据权利要求1所述的高速铁路无砟轨道双块式轨枕专用增强型复合掺合料，其特征在于：所述的超细矿渣粉为比表面积为600~700m2/kg的矿粉，符合国家标准GB/T 18046-2008中S105的指标要求。
3.根据权利要求1所述的高速铁路无砟轨道双块式轨枕专用增强型复合掺合料，其特征在于：所述的高活性硅灰为比表面积大于25000 m2/kg、硅含量大于98%的微硅粉。
4.根据权利要求1所述的高速铁路无砟轨道双块式轨枕专用增强型复合掺合料，其特征在于：所述的激发剂为分析纯硝酸钙。
5.根据权利要求1所述的高速铁路无砟轨道双块式轨枕专用增强型复合掺合料，其特征在于：所述的减水剂为粉状聚羧酸系高效减水剂。
6.根据权利要求1所述的高速铁路无砟轨道双块式轨枕专用增强型复合掺合料，其特征在于：所述的增强剂为甲酸钙。
7.根据权利要求1所述的高速铁路无砟轨道双块式轨枕专用增强型复合掺合料，其特征在于：所述的阻锈剂为亚硝酸钠。
8.根据权利要求1所述的高速铁路无砟轨道双块式轨枕专用增强型复合掺合料，其特征在于：所述的纳米级活性增强成分为采用物理气相沉积法制备的平均粒径5纳米的二氧化钛。
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