CN104829160A

CN104829160A - 一种crtsⅲ型板自密实混凝土专用黏度改性材料

Info

Publication number: CN104829160A
Application number: CN201510131323.9A
Authority: CN
Inventors: 黄海; 陈钱宝; 徐涛; 陈雷; 梅晓君; 宿万; 汪志勇; 许立
Original assignee: Anjui Engineering Material Technology Co Ltd of CTCE Group
Current assignee: China Tiesiju Civil Engineering Group Co Ltd CTCE Group; Anjui Engineering Material Technology Co Ltd of CTCE Group
Priority date: 2015-03-24
Filing date: 2015-03-24
Publication date: 2015-08-12
Anticipated expiration: 2035-03-24
Also published as: CN104829160B

Abstract

本发明公开了一种CRTSⅢ型板新型自密实混凝土专用黏度改性材料的制备方法，其由气相二氧化硅、碳酸钙、低黏型羟乙基纤维素、高黏型羟乙基纤维素、触变改性剂和水溶性聚合物胶粉均匀混合而成，按质量百分数计，各组分比例依次为：气相二氧化硅45～55%、纳米级碳酸钙43～55%、低黏型羟乙基纤维素0～0.5%、高黏型羟乙基纤维素0～0.5%、触变改性剂0～2%、水溶性聚合物胶粉2～4%。

Description

一种CRTSⅢ型板自密实混凝土专用黏度改性材料

[技术领域]

本发明属混凝土新材料技术领域，具体涉及一种CRTSⅢ型板自密实混凝土专用黏度改性材料的制备。

[背景技术]

CRTS Ⅲ型无砟轨道结构作为我国铁路客运专线轨道类型之一，是在CRTS I型、CRTS II型板式无砟轨道的基础上优化创新出来，是我国拥有自主知识产权的板式无砟轨道结构形式。CRTSⅢ型无砟轨道结构的核心技术是在轨道结构充填层中灌注自密实混凝土。与CA砂浆施工复杂、成本高，材料性能受环境影响显著等不足相比，自密实混凝土具有原材料来源广泛、力学性能稳定、成本低等优势，现场铺设施工和方便维修的优势。CRTSⅢ型无砟轨道结构形式将是我国今后高速铁路建设中首选的无砟轨道结构形式，也是我国高铁技术将来出口时无砟轨道的核心技术。

CRTSⅢ型板式无砟轨道，作为一种新颖的无砟轨道结构形式，充填层自密实混凝土灌注的施工是板式无砟轨道施工中技术难度最大的一部分。对自密实混凝土性能提出非常严格的要求，与传统的自密实混凝土施工及控制不同的是，板式无砟轨道充填层用自密实混凝土必须具有高自流平性能、高的抗离析能力、高的间隙通过能力、超长距离流动能力、高的体积稳定性和优越的耐久性的特点，这与CRTSⅢ板式无砟轨道结构有关，具体表现在：1)CRTSⅢ板式无砟轨道充填层属于狭长的封闭板腔，标准板的长宽为5.6m×2.5m，密闭空间高度仅为9～10cm，施工空间极为狭窄，无法进行振捣密实，为实现自密实混凝土在浇注时能长距离流动在结构空间中的自填充和自密实，其拌合物性能要求包括高流动性和抗离析性；2)轨道结构具有特殊的高密集配筋结构，包括板底的门形筋和充填层中的复杂钢筋网络，这就要求CRTSⅢ板式无砟轨道自密实混凝土必须具有高的间隙通过能力和高的浆体稳定性；3)充填层板底土工布加大了CRTSⅢ板式无砟轨道充填层用自密实混凝土的灌注阻力，流态混凝土必须具备尽可能低的屈服剪切应力和适当的塑性粘度系数，以保证在流动和充模密实成型过程的均匀性和超长距离流动能力；4)自密实混凝土由于长时和长距离运动，当混凝土体系稳定性较差时，极易在表面形成富浆层和气泡聚集层，凝结硬化后降低了充填层与轨道板底面的粘结强度，影响列车荷载作用下轨道结构反应的一致性，易出现离缝等损伤，降低了整体结构的耐久性；5)自密实混凝土需具有优异的体积稳定性，保证充填层的膨胀收缩与轨道板一致，避免温度离缝的产生，同样有助提高结构的耐久性。

为保证自密实混凝土性能的稳定性，满足灌注施工要求，提高施工灌注质量，提升无砟轨道结构整体的耐久性，需配置出流动性好、间隙透过能力强、浆体工作性能长时稳定、触变变化小、内部气泡小而稳定的高流态CRTSⅢ型板专用自密实混凝土。国内针对CRTSⅢ型板专用自密实混凝土研究陆续展开，CN103043943A中公开了一种高速铁路板式无砟轨道充填层自密实混凝土专用改性材料的制备方法，以粉煤灰、碳酸钙石粉、可分散乳胶粉、羟丙基甲基纤维素、硅酸铝镁为主要原料，制备出改性材料用于自密实混凝土的配制，仅仅再尝试解决其离析、泌水和表面浮浆等问题，然后还要求自密实混凝土具有大的扩展度，才可用于施工灌注，这个技术方案实施起来难度较大，不利于现场施工自密实混凝土灌注质量的控制，同时对于浆体性能长时稳定、触变稳定和体积稳定性问题的解决也并未提及，获得的混凝土性能尚有很大的技术局限性。CN 102503229A提及解决自密实混凝土易于离析、泌水、表面浮浆的问题，同样只是关注混凝土工作性能，对于混凝土耐久性的解决并未提及，且制备出的混凝土流动性损失较快，无法满足真正灌注施工的时间要求。

本发明旨在通过多组分功能的协调互补，发明出一种CRTSⅢ型板自密实混凝土专用黏度改性材料，用其制备出的混凝土具有：流动性好、间隙透过能力强、浆体工作性能长时稳定、触变经时变化小、内部气泡小而稳定和耐久性好等优势，可专用于CRTSⅢ型板充填层的灌注施工。

[发明内容]

本发明要解决的就是CRTSⅢ型板充填层以及其他薄壁结构中自密实混凝土的施工难题，提供种CRTSⅢ型板自密实混凝土专用黏度改性材料，可在不改变混凝土屈服应力的情况下增加混凝土的塑性黏度，解决了自密实混凝土在低扩展度(600～630mm)条件下，流动性差、间隙通过性不强、体系稳定性差、用水量敏感性高等问题，同时兼具改善自密实混凝土触变特性和内部气泡结构的作用。尤为重要的是减少了浮浆浮泡和大水灰比浆体层等软弱联接层的出现，提高了自密实混凝土硬化后与轨道板的粘结强度，增大了结构耐久性，为CRTSⅢ型板用自密实混凝土的制备提供了技术保障。

为实现上述目的本发明采用以下技术方案

一种CRTSⅢ型板自密实混凝土专用黏度改性材料的制备方法，其特征在于：

所述黏度改性材料由气相二氧化硅、碳酸钙、低黏型羟乙基纤维素醚、高黏型羟乙基纤维素醚、触变改性剂和水溶性聚合物胶粉均匀混合而成，按质量百分数计，各组分比例依次为：气相二氧化硅45～55％、纳米级碳酸钙43～55％、低黏型羟乙基纤维素0～0.5％、高黏型羟乙基纤维素0～0.5％、触变改性剂0～2％、水溶性聚合物胶粉2～4％。2、根据权利要求1所述的一种CRTSⅢ型板自密实混凝土专用缓释可控型聚羧酸减水剂的制备方法，其特征在于：

所述气相二氧化硅的比表面积大于100m²/g，水分低于1％；

所述纳米级碳酸钙要求100nm粒径颗粒所占质量比例为5～10％；

所述低黏型羟乙基纤维素分子量低于2万，常温水中溶解度大于1.0wt％；

所述高黏型羟乙基纤维素分子量20万，常温水中溶解度大于1.0wt％；

所述触变改性剂包括聚酰胺、纳米级有机改性膨润土和二脲类中的一种或两种；

所述水溶性聚合物胶粉包括聚乙烯醇干胶粉和阿拉伯树胶粉中的一种或两种；

所述各种材料的氯离子含量均要求低于0.05％；

本发明与现有技术成果相比，具有以下积极成果：

(1)无机和有机改性组分的复配使用，在不改变自密实混凝土体系屈服应力的条件下适当的增大了塑性黏度，获得了扩展度小(600～630mm)，流速快的自密实混凝土，避免了大掺量减水剂的使用，有助于解决了自密实混凝土易离析、用水量敏感的问题。

(2)引入气相二氧化硅和球形粒径纳米级碳酸钙，起到了滚珠和微填充效应，增大了自密实混凝土流动性，同时提高了自密实混凝土硬化后结构的密实度。有助于提高自密实混凝土的耐久性。

(3)胶粉的掺入，起到一定的增塑润滑作用，可显著地提高自密实混凝土的流动性。

(4)引入低黏型羟乙基纤维素和高黏型羟乙基纤维素，分别起到保水和增稠作用，克服了单掺纤维素用量过大，引起混凝土过黏和含气量过大的问题，保证混自密实混凝土在黏度适中，增大了骨料重力沉降和气泡上升阻力，提高了混凝土体系稳定性，避免了浮浆浮泡层和大水灰比浆体层的出现，提高了自密实混凝土硬化后与轨道板的粘结强度，增大了耐久性。

(5)独创性的引入触变改性剂，保证自密实混凝土能够在5h内触变性能恒定，减少了由于触变大导致的堵板情况的出现，增大了灌注密实的成功率。

(6)纳米颗粒的存在，具有细化浆体内部气泡的效用，改善了自密实混凝土的内部孔结构，有助于提升混凝土的体积稳定性，增大其耐久性。

(7)粘改材料多组分的互补效应，有效地解决了自密实混凝土流动性差、间隙通过性不强、体系稳定性差、用水量敏感性高等问题，同时兼具改善自密实混凝土触变特性和内部气泡结构的作用。尤为重要的是减少了浮浆浮泡和大水灰比浆体层等软弱联接层的出现，提高了自密实混凝土硬化后与轨道板的粘结强度，增大了结构耐久性，为CRTSⅢ型板用自密实混凝土的制备提供了技术保障。

[具体实施的方法]

实施例1

CRTSⅢ型板新型自密实混凝土专用黏度改性材料的配比如表1：

表1 CRTSⅢ型板新型自密实混凝土专用黏度改性材料的配比

组分	比例(％)	组分	比例(％)
				气相二氧化硅	47	低黏型羟乙基纤维素	0.3
纳米级碳酸钙	49.1	高黏型羟乙基纤维素	0.4
				聚酰胺	1.2	水溶性聚合物胶粉	2

拌制自密实混凝土使用配合比如表2。

表2 试验用自密实混凝土配合比(单位kg/m³)

采用实施例1中黏度改性材料和表1中混凝土配比拌制自密实混凝土性能如表3。

表3 采用实施例1中黏度改性材料的自密实混凝土性能

实施例2

CRTSⅢ型板新型自密实混凝土专用黏度改性材料的配比如表4：

表4 CRTSⅢ型板新型自密实混凝土专用黏度改性材料的配比

组分	比例(％)	组分	比例(％)
				气相二氧化硅	46.1	低黏型羟乙基纤维素	0.2
纳米级碳酸钙	50	高黏型羟乙基纤维素	0.2
				聚酰胺	1.5	水溶性聚合物胶粉	2

采用实施例2中黏度改性材料和表2中混凝土配比拌制自密实混凝土，性能如表5。

表5 采用实施例1中黏度改性材料的自密实混凝土性能

实施例3

CRTSⅢ型板新型自密实混凝土专用黏度改性材料的配比如表6：

表6 CRTSⅢ型板新型自密实混凝土专用黏度改性材料的配比

组分	比例(％)	组分	比例(％)
				气相二氧化硅	48.6	低黏型羟乙基纤维素	0.2
纳米级碳酸钙	47	高黏型羟乙基纤维素	0.2
				二脲类	2	水溶性聚合物胶粉	2

采用实施例3中黏度改性材料和表2中混凝土配比拌制自密实混凝土，性能如表7。

表7 采用实施例1中黏度改性材料的自密实混凝土性能

实施例4

CRTSⅢ型板新型自密实混凝土专用黏度改性材料的配比如表8：

表8 CRTSⅢ型板新型自密实混凝土专用黏度改性材料的配比

组分	比例(％)	组分	比例(％)
				气相二氧化硅	48	低黏型羟乙基纤维素	0.3
纳米级碳酸钙	47.4	高黏型羟乙基纤维素	0.3
				纳米级有机改性膨润土	1	水溶性聚合物胶粉	3

采用实施例4中黏度改性材料和表2中混凝土配比拌制自密实混凝土，性能如表9。

表9 采用实施例1中黏度改性材料的自密实混凝土性能

Claims

1.一种CRTSⅢ型板自密实混凝土专用黏度改性材料，其特征在于：所述黏度改性材料由气相二氧化硅、碳酸钙、低黏型羟乙基纤维素醚、高黏型羟乙基纤维素醚、触变改性剂和水溶性聚合物胶粉均匀混合而成，按质量百分数计，各组分比例依次为：气相二氧化硅45～55%、纳米级碳酸钙43～55%、低黏型羟乙基纤维素0～0.5%、高黏型乙基纤维素0～0.5%、触变改性剂0～2%、水溶性聚合物胶粉2～4%。

2.根据权利要求1所述的一种CRTSⅢ型板自密实混凝土专用黏度改性材料，其特征在于：气相二氧化硅比表面积大于100m²/g、其水分含量低于1%。

3.根据权利要求1所述的一种CRTSⅢ型板自密实混凝土专用黏度改性材料，其特征在于,所述的纳米级碳酸钙中的100nm粒径颗粒所占质量比例为5～10%。

4.根据权利要求1所述的一种CRTSⅢ型板自密实混凝土专用黏度改性材料，其特征在于：所述的低黏型羟乙基纤维素分子量低于2万，常温水中溶解度大于1.0wt%。

5.根据权利要求1所述的一种CRTSⅢ型板自密实混凝土专用黏度改性材料，其特征在于：高黏型羟乙基纤维素分子量20万，常温水中溶解度大于1.0wt%。

6.根据权利要求1所述的一种CRTSⅢ型板自密实混凝土专用黏度改性材料，其特征在于：触变改性剂指的是聚酰胺、纳米级有机改性膨润土和二脲类中的一种或两种。

7.根据权利要求1所述的一种CRTSⅢ型板自密实混凝土专用黏度改性材料，其特征在于：水溶性聚合物胶粉包括聚乙烯醇干胶粉和阿拉伯树胶粉中的一种或两种。

8.根据权利要求1 所述的一种CRTSⅢ型板自密实混凝土专用黏度改性材料，其特征为：各种材料的氯离子含量均要求低于0.05%。