CN104150836A - 一种轨道板封锚砂浆及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种轨道板封锚砂浆及其制备方法，所述轨道板封锚砂浆包含：水泥100份；粉煤灰0～20份；聚合物乳液5～30份；细骨料50～150份；膨胀剂1～20份；引气剂0.05-0.5份；减水剂0.2～3份；水10～70份；消泡剂0.05～1份；流变改性剂5～20份，促凝剂0～1份；缓凝剂0～1份。该砂浆具有可挤出、易收面、施工效率高、密实性、抗渗性、耐久性和抗冻性的优良特性。

Description

一种轨道板封锚砂浆及其制备方法

技术领域

本发明属于建筑材料领域，具体涉及一种轨道板封锚砂浆及其制备方法。

背景技术

CRTSⅢ型板式无砟轨道系统是我国自主研发的新型无砟轨道结构型式，经过成都至都江堰铁路、武汉城市圈城际铁路、盘营客专、沈丹客专和成绵乐客专眉乐段的工程应用，已基本形成设计理论、结构设计、工程材料、建造技术和养护维修等成套技术。

在前期研究和工程实践中，预应力轨道板均采用后张法生产工艺。而为了丰富预应力混凝土轨道板体系和完善我国无砟轨道技术，2012年铁道部立项对先张法预应力轨道板结构设计、制造工艺和性能试验开展了系统研究。

目前，新型轨道结构采用了先张法预应力轨道板结构设计，而先张法轨道板预应力钢筋中采用的张拉杆脱模后，形成的锚穴小，采用封锚砂浆填压则存在困难，降低了封锚作业效率；通过对比先后张法轨道板可知，其锚穴数量由后张法轨道板的40个增加为先张法轨道板的80个，施工时间大大延长。因此，为了满足新的设计要求，提高施工效率，研究新的封锚材料十分必要。

发明内容

为了克服现有技术的缺陷，本发明提供了一种轨道板封锚砂浆，该砂浆用于先张法生产的轨道板的封锚，具有可挤出、易收面和施工效率高的特性。可挤出性指本砂浆可以采用结构胶枪挤出，而原有封锚砂浆为干硬性砂浆采用气锤振捣成型。本发明还提供一种上述轨道板封锚砂浆的制备方法。

用于实现上述目的的技术方案如下：

一种轨道板封锚砂浆，按质量份数计，所述轨道板封锚砂浆包含：水泥100份；粉煤灰0～20份；聚合物乳液5～30份；细骨料50～150份；膨胀剂1～20份；引气剂0.05～0.5份；减水剂0.2～3份；水10～70份；消泡剂0.05～1份；流变改性剂5～20份，促凝剂0～1份；缓凝剂0～1份；

优选地，所述轨道板封锚砂浆包含：水泥100份；粉煤灰10～20份；聚合物乳液5～20份；细骨料110～150份；膨胀剂5～20份；引气剂0.05～0.1份；减水剂0.2～0.6份；水10～40份；消泡剂0.2～1份；流变改性剂5～10份，促凝剂0.1～0.5份；缓凝剂0.1～0.3份。

所述水泥选自硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥或硫铝酸盐水泥中的一种或多种；优选地，所述普通硅酸盐水泥选自42.5级普通硅酸盐水泥、52.5级普通硅酸盐水泥或62.5级普通硅酸盐水泥中的一种或多种；优选地，所述硫铝酸盐水泥选自42.5级硫铝酸盐水泥、52.5级硫铝酸盐水泥中的一种或多种。

所述聚合物乳液选自丙烯酸乳液、苯丙乳液、丁苯胶乳、SBR胶乳、水性环氧乳液、羧基丁苯乳液或醋酸乙烯胶乳中的一种或多种；本发明通过添加聚合物乳液增加了所述封锚砂浆的界面粘结性，乳液微小颗粒可以填充和封闭封锚砂浆内部孔隙，能够显著提高封锚砂浆自身的密实性、抗渗性、耐久性和抗冻性。优选地，所述聚合物乳液的固含量为30～55％。

所述细骨料为河砂、机制砂或山砂；优选地，所述细骨料的粒径为0.15mm～2.36mm。

所述膨胀剂选自UEA膨胀剂、CSA膨胀剂、石灰类膨胀剂、MgO类膨胀剂、石膏中的一种或多种。本发明采用膨胀剂能够增加所述封锚砂浆的稳定性，同时使封锚砂浆更好地与先张法轨道板密切贴合，施工效果优良。

所述引气剂选自三萜皂苷类、松香类、木质素类引气剂中的一种或多种。

所述减水剂选自聚羧酸减水剂、萘系减水剂或氨基磺酸盐减水剂中的一种或多种。

所述消泡剂选自有机硅类、金属皂类或磷酸丁酯类中的一种或多种。本发明采用消泡剂，达到消除在搅拌过程中引入的大气泡的目的，且固化后的微小空隙能够在受冻环境下为自由水结晶膨胀提供应力释放空间，显著提高了所述封锚砂浆的抗冻性。

所述流变改性剂选自纤维素醚、淀粉醚、无机触变改性剂中的一种或多种。本发明采用流变改性剂改善了所述封锚砂浆的流变特性，使封锚砂浆实现通过结构胶枪挤入锚穴，保证砂浆不离析泌水。

所述促凝剂选自甲酸钙、三乙醇胺、三异丙醇胺、碳酸锂、氢氧化锂中的一种或多种。

所述缓凝剂选自葡萄糖酸钠、柠檬酸、酒石酸、硼酸、四硼酸钠或白糖中的一种或多种。

所述轨道板封锚砂浆的制备方法包括以下步骤：

先将水泥、粉煤灰、细骨料、膨胀剂、引气剂、减水剂、消泡剂、流变改性剂、促凝剂和缓凝剂搅拌混合，再加入聚合物乳液和水搅拌混合。

优选地，所述制备方法包括以下步骤：

向搅拌机内加入水泥、粉煤灰、细骨料、膨胀剂、引气剂、减水剂、消泡剂、流变改性剂、促凝剂和缓凝剂，搅拌混合，搅拌速度不小于180r/min，搅拌时间为30～60秒；再加入聚合物乳液和水，搅拌混合，搅拌速度不小于180r/min，搅拌时间为60～120秒。

或者，所述轨道板封锚砂浆的制备方法包括以下步骤：

向搅拌机内加入水泥、粉煤灰、聚合物乳液、细骨料、膨胀剂、引气剂、减水剂、水、消泡剂、流变改性剂、促凝剂和缓凝剂并搅拌；搅拌速度为不小于180r/min，搅拌60～300秒。

本发明的目的是针对目前先张法轨道板封锚砂浆的现状，研制出了一种用于先张法制备的轨道板的封锚砂浆新材料及其制备方法，以满足先张法轨道板封锚技术的要求。该先张法轨道板封锚砂浆是根据先张法轨道板的性能特点和施工要求，选用流变改性剂、消泡剂、膨胀剂和聚合物乳液等组分，通过合理的配比和工艺，使砂浆具有可挤出、易收面和施工效率高的特性。

具体来说，本发明根据所述封锚砂浆的特点和性能要求，选用流变改性剂、消泡剂、膨胀剂和聚合物乳液等组分，增加了与封锚砂浆其他组分的相容性，并产生协同效应，赋予封锚砂浆优良的可挤出性、密实性、抗渗性、耐久性和抗冻性，完全可以满足先张法轨道板封锚的工作需要。此外，添加流变改性剂可以使砂浆在推力作用下更易挤出，且保证砂浆不会在压力作用下发生离析泌水现象，选用消泡剂达到消除在搅拌过程中引入大气泡的目的，且固化后的微小空隙能够在受冻环境下为自由水结晶膨胀提供应力释放空间，显著提高了所述封锚砂浆的抗冻性；选用膨胀剂能够增加所述封锚砂浆的稳定性，同时使封锚砂浆更好地与先张法轨道板密切贴合，施工效果优良。

具体实施方式

以下参照具体的实施例来说明本发明。本领域技术人员能够理解，这些实施例仅用于说明本发明，其不以任何方式限制本发明的范围。

下述实施例中的实验方法，如无特殊说明，均为常规方法。下述实施例中所用的原料、试剂材料等，如无特殊说明，均为市售购买产品。

本发明所述的先张法轨道板封锚砂浆的制备工艺如下：

第一种方法：向搅拌机内加入水泥、粉煤灰、聚合物乳液、细骨料、膨胀剂、引气剂、减水剂、水、消泡剂、流变改性剂、促凝剂和缓凝剂并搅拌；搅拌速度为不小于180r/min，搅拌60～300秒。

第二种方法：向搅拌机内加入水泥、粉煤灰、细骨料、膨胀剂、引气剂、减水剂、消泡剂、流变改性剂、促凝剂和缓凝剂并搅拌，搅拌速度为不小于180r/min，搅拌30～60秒；后加入聚合物乳液和水，搅拌速度为不小于180r/min，搅拌60～120秒。

加入或不加入流变改性剂，制备先张法轨道板封锚砂浆，作为实施例1至4，然后通过胶枪测试，测定流变改性剂的作用。砂浆的组成及其性能测定结果见表1：

表1：流变改性剂对砂浆性能的改善效果

表1中的测试方法采用最大推力160N胶枪测试。其中，所述水泥为42.5级硫铝酸盐水泥，所述聚合物乳液为丙烯酸乳液；所述细骨料为砂、机制石英砂；所述膨胀剂为UEA普通型膨胀剂；所述引气剂为松香类引气剂；所述减水剂为聚羧酸类高性能减水剂；所述消泡剂为有机硅类；所述流变改性剂为纤维素类醚类和无机触变改性剂的混合物；所述促凝剂为碳酸锂；所述缓凝剂为酒石酸与硼酸的混合物。

从表1的数据可知，加入流变改性剂可以使砂浆在推力作用下更易挤出，即使在水量提高的情况下，也不易发生泌水现象，提高了砂浆的和易性。

此外，制备多种本发明的先张法轨道板封锚砂浆，并测试其主要性能指标。砂浆的组成及其性能测定结果见表2：

表2：采用聚合物乳液、消泡剂和流变改性剂等的封锚砂浆性能

表2中的测试方法抗压强度按照GB17671-1999标准试验方法进行，电通量采用GB/T50082-2009标准试验方法进行，收缩率按照DL/T5126-2001中收缩率的测试方法进行。其中，所述水泥为42.5级硫铝酸盐水泥，所述聚合物乳液为丙烯酸乳液；所述细骨料为机制石英砂；所述膨胀剂为UEA普通型膨胀剂；所述引气剂为松香类引气剂；所述减水剂为聚羧酸类高性能减水剂；所述消泡剂为有机硅类；流变改性剂为纤维素醚类和无机触变改性剂的混合物；所述促凝剂为碳酸锂；所述缓凝剂为酒石酸与硼酸的混合物。

为了保证封锚砂浆在不同施工温度下的可工作时间需要对封锚砂浆的凝结时间进行调整，并且为了保证封锚后的轨道板能够在3小时入水养护，需要使砂浆在锚入锚穴后及时硬化。通过促凝剂和缓凝剂的复合调节可以实现以上效果。

表3：采用促凝剂、缓凝剂对封锚砂浆的性能影响

表3中所述水泥为42.5级普通硅酸盐水泥和42.5级硫铝酸盐水泥的混合物，所述聚合物乳液为丙烯酸乳液；所述细骨料为机制石英砂；所述膨胀剂为UEA普通型膨胀剂；所述引气剂为松香类引气剂；所述减水剂为聚羧酸类高性能减水剂；所述消泡剂为有机硅类；流变改性剂为纤维素醚类和无机触变改性剂的混合物；所述促凝剂为甲酸钙与碳酸锂混合物；所述缓凝剂为酒石酸。

另外，将本发明的先张法轨道板封锚砂浆与现有同类砂浆进行比较，结果见表4：

表4：本封锚砂浆同原干硬性封锚砂浆的施工效率对比

经现场验证，采用本发明可挤入式快速封锚砂浆封锚单块轨道板的时间比采用原干硬性封锚砂浆大大缩短，施工效率提高明显，且采用本发明砂浆封锚后的轨道板锚穴外观更平整美观，施工效果良好。

总之，以上对本发明具体实施方式的描述并不限制本发明，本领域技术人员可以根据本发明作出各种改变或变形，只要不脱离本发明的精神，均应属于本发明所附权利要求的范围。

Claims (13)

1.一种轨道板封锚砂浆，按质量份数计，所述轨道板封锚砂浆包含：水泥100份；粉煤灰0～20份；聚合物乳液5～30份；细骨料50～150份；膨胀剂1～20份；引气剂0.05～0.5份；减水剂0.2～3份；水10～70份；消泡剂0.05～1份；流变改性剂5～20份，促凝剂0～1份；缓凝剂0～1份；

优选地，所述轨道板封锚砂浆包含：水泥100份；粉煤灰10～20份；聚合物乳液5～20份；细骨料110～150份；膨胀剂5～20份；引气剂0.05～0.1份；减水剂0.2～0.6份；水10～40份；消泡剂0.2～1份；流变改性剂5～10份，促凝剂0.1～0.5份；缓凝剂0.1～0.3份。

2.根据权利要求1所述的轨道板封锚砂浆，其特征在于，所述水泥选自硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥或硫铝酸盐水泥中的一种或多种；

优选地，所述普通硅酸盐水泥选自42.5级普通硅酸盐水泥、52.5级普通硅酸盐水泥或62.5级普通硅酸盐水泥中的一种或多种；

优选地，所述硫铝酸盐水泥选自42.5级硫铝酸盐水泥、52.5级硫铝酸盐水泥中的一种或多种。

3.根据权利要求1或2所述的轨道板封锚砂浆，其特征在于，所述聚合物乳液选自丙烯酸乳液、苯丙乳液、丁苯胶乳、SBR胶乳、水性环氧乳液、羧基丁苯乳液或醋酸乙烯胶乳中的一种或多种；

优选地，所述聚合物乳液的固含量为30～55％。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的轨道板封锚砂浆，其特征在于，所述细骨料为河砂、机制砂或山砂；

优选地，所述细骨料的粒径为0.15mm～2.36mm。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的轨道板封锚砂浆，其特征在于，所述膨胀剂选自UEA膨胀剂、CSA膨胀剂、石灰类膨胀剂、MgO类膨胀剂、石膏中的一种或多种。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的轨道板封锚砂浆，其特征在于，所述引气剂选自三萜皂苷类、松香类、木质素类引气剂中的一种或多种。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的轨道板封锚砂浆，其特征在于，所述减水剂选自聚羧酸减水剂、萘系减水剂或氨基磺酸盐减水剂中的一种或多种。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的轨道板封锚砂浆，其特征在于，所述消泡剂选自有机硅类、金属皂类或磷酸丁酯类中的一种或多种。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的轨道板封锚砂浆，其特征在于，所述流变改性剂选自纤维素醚、淀粉醚、无机触变改性剂中的一种或多种。

10.根据权利要求1至9中任一项所述的轨道板封锚砂浆，其特征在于，所述促凝剂选自甲酸钙、三乙醇胺、三异丙醇胺、碳酸锂、氢氧化锂中的一种或多种。

11.根据权利要求1至10中任一项所述的轨道板封锚砂浆，其特征在于，所述缓凝剂选自葡萄糖酸钠、柠檬酸、酒石酸、硼酸、四硼酸钠或白糖中的一种或多种。

12.如权利要求1至11中任一项所述的轨道板封锚砂浆的制备方法，该制备方法为：

先将水泥、粉煤灰、细骨料、膨胀剂、引气剂、减水剂、消泡剂、流变改性剂、促凝剂和缓凝剂搅拌混合，再加入聚合物乳液和水搅拌混合；

优选地，所述制备方法包括以下步骤：

向搅拌机内加入水泥、粉煤灰、细骨料、膨胀剂、引气剂、减水剂、消泡剂、流变改性剂、促凝剂和缓凝剂，搅拌混合，搅拌速度为不小于180r/min，搅拌时间为30～60秒；再加入聚合物乳液和水，搅拌混合，搅拌速度为不小于180r/min，搅拌时间为60～120秒。

13.如权利要求1至11中任一项所述的轨道板封锚砂浆的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：

向搅拌机内加入水泥、粉煤灰、聚合物乳液、细骨料、膨胀剂、引气剂、减水剂、水、消泡剂、流变改性剂、促凝剂和缓凝剂并搅拌；搅拌速度为不小于180r/min，搅拌60～300秒。