CN110668767A - 板式无砟轨道宽窄接缝快速修补用聚合物混凝土及其制法 - Google Patents

板式无砟轨道宽窄接缝快速修补用聚合物混凝土及其制法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种CRTSII型板式无砟轨道宽窄接缝快速修补用聚合物混凝土，其特征在于：包括以下组分，各组分按照重量份分别为：水泥38～58重量份；粉煤灰5～7重量份；石子42～62重量份；砂子10‑20重量份；膨胀剂10‑30重量份；水17～20重量份；减水剂5～9重量份；促凝剂0‑2重量份；缓凝剂0‑2重量份；混凝土改性剂0.5‑1.5重量份。该材料硬化快、粘结强度高、干缩率小，浇筑后与轨道板结合能力好、自身内部致密；同时，该材料小时强度高，能大大缩短施工工期，提高施工效率；克服了现有技术硬化慢、粘结力低以及耐久性差等不足。

Description

板式无砟轨道宽窄接缝快速修补用聚合物混凝土及其制法
技术领域
本发明属于无砟轨道建筑材料领域，具体涉及一种CRTSII型板式无砟轨道宽窄接缝快速修补用聚合物混凝土及其制备方法。
背景技术
为适应高速铁路的快速发展，我国通过引进、消化、吸收、再创新，形成了具有我国特色的成套无砟轨道系统技术，CRTSII型板式无砟轨道技术便是我国在对国外无砟轨道技术加以改进的基础上形成的无砟轨道系统。CRTSII型板式无砟轨道采用纵连结构，轨道板间通过6根精轧螺纹钢筋纵向连接，轨道板之间设置宽窄接缝。为放散纵连轨道板的温度应力并保护无砟轨道板间预应力钢筋，宽窄接缝处浇筑C55高强度混凝土。
混凝土承担着传递应力和保护纵向预应力钢筋的双重重要作用，混凝土破损宽接缝开裂，势必会减弱纵连钢筋和轨道板之间的协同工作，而且外部雨水及有害物质会进入板间致使预应力钢筋锈蚀，对纵连钢筋的受力产生不利影响，严重时甚至可能导致纵连钢筋的屈服破坏，大大降低无砟轨道的结构耐久性。
目前，混凝土普遍存在粘结强度不够高、干缩率较大，在外部荷载作用下易造成宽接缝新老混凝土连接处发生开裂、干缩导致混凝土内部产生裂纹，同时普通混凝土硬化时间长，无法满足天窗点维修施工作业的要求。针对CRTSII型板式无砟轨道宽窄接缝维修，急需开发出一种适用于天窗点快速修补用早强混凝土。
发明内容
针对现有技术以上缺陷或改进需求中的至少一种，本发明提供了一种CRTSII型板式无砟轨道宽窄接缝快速修补用聚合物混凝土，克服了现有技术硬化慢、粘结力低以及耐久性差等不足。该材料硬化快、粘结强度高、干缩率小，浇筑后与轨道板结合能力好、自身内部致密。同时，该材料小时强度高，能大大缩短施工工期，提高施工效率。
为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种CRTSII型板式无砟轨道宽窄接缝快速修补用聚合物混凝土，包括以下组分，各组分按照重量份分别为：
水泥38～58重量份；
粉煤灰5～7重量份；
石子42～62重量份；
砂子10-20重量份；
膨胀剂10-30重量份；
水17～20重量份；
减水剂5～9重量份；
促凝剂0-2重量份；
缓凝剂0-2重量份；
混凝土改性剂0.5-1.5重量份。
优选地，所述水泥可选用硫铝酸盐水泥、铝酸盐水泥中的一种，单独使用或与普通硅酸盐水泥、硅酸盐水泥中的一种复合使用。本发明的高性能聚合物混凝土中采用特种水泥能在短时间内迅速硬化凝结，产生较高的小时强度。
其中粉煤灰采用Ⅰ级粉煤灰，比表面积小于或等于600m2/Kg。本发明的高性能聚合物混凝土中采用了少量粉煤灰填料替代部分水泥，降低成本，且粉煤灰的微珠形态结构作用于混凝土能够能起到减水、致密和匀质效应。
优选地，所述石子选自卵石和碎石中的一种或几种。所述石子粒径为5-16mm。本发明的高性能聚合物混凝土中配以石子为混凝土的粗骨料，起着骨架作用，传递应力，同时抑制收缩、防止开裂。
优选地，所述砂子选用河砂、机制砂和山砂中的一种或几种。所述砂子细度模数为2.4-3.1。本发明的高性能聚合物混凝土中配以砂子为混凝土的细骨料，主要是填充石子的空隙，使混凝土更加密实，另外和水泥浆组成水泥砂浆，提高混凝土的和易性和流动性。
优选地，所述膨胀剂为U型膨胀剂、硫铝酸钙膨胀剂和氧化钙膨胀剂中的一种或几种。本发明的高性能聚合物混凝土中配以膨胀剂，使混凝土产生体积膨胀，对钢筋混凝土的体积收缩起到很好的补偿作用，提高混凝土的密实性。
优选地，所述减水剂为粉末聚羧酸减水剂、粉末萘系减水剂或粉末三聚氰胺中的一种。本发明的高性能聚合物混凝土中配以高效减水剂，在水胶比固定情况下，高效减水剂能保证浆液具有较好的流动性，使得浆液具有良好的工作性能。
优选地，所述促凝剂是碳酸锂、氢氧化锂和氯化锂的中的一种或几种的混合。本发明的高性能聚合物混凝土中配以促凝剂促进了浆液的凝结，用于保证混凝土获得高的小时强度。
优选地，所述缓凝剂可选用酒石酸、硼酸、柠檬酸或葡萄糖酸钠中的一种或几种的混合。本发明的高性能聚合物混凝土中配以缓凝剂用于保证混凝土具有一定的流动性保持，为施工提供相对宽松的时间。
优选地，所述混凝土改性剂可选用乳胶粉、聚丙烯酰胺、木质素和纤维素醚中的一种或几种。本发明的高性能聚合物混凝土中配以BL混凝土改性剂能够有效提高混凝土的保水能力、影响混凝土的稠度和触变性能、调整混凝土的流变性，在一定程度上还能提高混凝土的粘结强度。
为实现上述目的，按照本发明的另一方面，还提供了一种如前所述的CRTSII型板式无砟轨道宽窄接缝快速修补用聚合物混凝土的制备方法，包括如下步骤：
A、按照如前所述的重量份配比称取水泥、粉煤灰、石子、砂子、膨胀剂、减水剂、促凝剂、缓凝剂和混凝土改性剂，置于搅拌机搅拌混合均匀，搅拌时间控制在15-60秒；
B、向步骤A得到的搅拌产物中加入按照如前所述重量份配比称取的水，继续搅拌30-120秒，得到所述聚合物混凝土。
上述优选技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，具有以下有益效果：
1、本发明的CRTSII型板式无砟轨道宽窄接缝快速修补用聚合物混凝土，材料硬化快、粘结强度高、干缩率小，浇筑后与轨道板结合能力好、自身内部致密；克服了现有技术硬化慢、粘结力低以及耐久性差等不足。
2、本发明的CRTSII型板式无砟轨道宽窄接缝快速修补用聚合物混凝土，该材料小时强度高，能大大缩短施工工期，提高施工效率。
3、本发明所制备的CRTSII型板式无砟轨道宽窄接缝快速修补用聚合物混凝土，2h抗压强度大于30MPa、1d抗压强度大于40MPa、28d抗压强度大于55；28d劈拉粘结强度大于1.5；28d干缩率小于0.03。其各方面的性能指标均优于目前市售产品。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。下面结合具体实施方式对本发明进一步详细说明。
本发明提供一种CRTSII型板式无砟轨道宽窄接缝快速修补用聚合物混凝土，包括以下组分，各组分按照重量份分别为：
水泥38～58重量份；
粉煤灰5～7重量份；
石子42～62重量份；
砂子10-20重量份；
膨胀剂10-30重量份；
水17～20重量份；
减水剂5～9重量份；
促凝剂0-2重量份；
缓凝剂0-2重量份；
混凝土改性剂0.5-1.5重量份。
优选地，所述水泥可选用硫铝酸盐水泥、铝酸盐水泥中的一种，单独使用或与普通硅酸盐水泥、硅酸盐水泥中的一种复合使用。本发明的高性能聚合物混凝土中采用特种水泥能在短时间内迅速硬化凝结，产生较高的小时强度。
其中粉煤灰采用Ⅰ级粉煤灰，比表面积小于或等于600m2/Kg。本发明的高性能聚合物混凝土中采用了少量粉煤灰填料替代部分水泥，降低成本，且粉煤灰的微珠形态结构作用于混凝土能够能起到减水、致密和匀质效应。
优选地，所述石子选自卵石和碎石中的一种或几种。所述石子粒径为5-16mm。本发明的高性能聚合物混凝土中配以石子为混凝土的粗骨料，起着骨架作用，传递应力，同时抑制收缩、防止开裂。
优选地，所述砂子选用河砂、机制砂和山砂中的一种或几种。所述砂子细度模数为2.4-3.1。本发明的高性能聚合物混凝土中配以砂子为混凝土的细骨料，主要是填充石子的空隙，使混凝土更加密实，另外和水泥浆组成水泥砂浆，提高混凝土的和易性和流动性。
优选地，所述膨胀剂为U型膨胀剂、硫铝酸钙膨胀剂和氧化钙膨胀剂中的一种或几种。本发明的高性能聚合物混凝土中配以膨胀剂，使混凝土产生体积膨胀，对钢筋混凝土的体积收缩起到很好的补偿作用，提高混凝土的密实性。
优选地，所述减水剂为粉末聚羧酸减水剂、粉末萘系减水剂或粉末三聚氰胺中的一种。本发明的高性能聚合物混凝土中配以高效减水剂，在水胶比固定情况下，高效减水剂能保证浆液具有较好的流动性，使得浆液具有良好的工作性能。
优选地，所述促凝剂是碳酸锂、氢氧化锂和氯化锂的中的一种或几种的混合。本发明的高性能聚合物混凝土中配以促凝剂促进了浆液的凝结，用于保证混凝土获得高的小时强度。
优选地，所述缓凝剂可选用酒石酸、硼酸、柠檬酸或葡萄糖酸钠中的一种或几种的混合。本发明的高性能聚合物混凝土中配以缓凝剂用于保证混凝土具有一定的流动性保持，为施工提供相对宽松的时间。
优选地，所述混凝土改性剂可选用乳胶粉、聚丙烯酰胺、木质素和纤维素醚中的一种或几种。本发明的高性能聚合物混凝土中配以BL混凝土改性剂能够有效提高混凝土的保水能力、影响混凝土的稠度和触变性能、调整混凝土的流变性，在一定程度上还能提高混凝土的粘结强度。
为实现上述目的，按照本发明的另一方面，还提供了一种如前所述的CRTSII型板式无砟轨道宽窄接缝快速修补用聚合物混凝土的制备方法，包括如下步骤：
A、按照如前所述的重量份配比称取水泥、粉煤灰、石子、砂子、膨胀剂、减水剂、促凝剂、缓凝剂和混凝土改性剂，置于搅拌机搅拌混合均匀，搅拌时间控制在15-60秒；
B、向步骤A得到的搅拌产物中加入按照如前所述重量份配比称取的水，继续搅拌30-120秒，得到所述聚合物混凝土。
实施例1。
取硫铝酸盐水泥50重量份；粉煤灰5重量份；5-16mm粒径卵石50重量份；细度模数2.4-3.1的河砂20重量份；U型膨胀剂10份；粉末聚羧酸减水剂5重量份；混凝土改性剂聚丙烯酰胺1.2重量份。
将上述配料称量好后转移至搅拌机中，均匀搅拌60秒；再加入20重量份的水，继续搅拌60s，即制得本发明的高性能聚合物混凝土。其抗压强度依据GB/T 50081-2002《普通混凝土力学性能试验方法标准》中抗压强度试验方法进行测试，劈拉粘结强度依据JTJ/T271-99《港口工程混凝土粘接修补技术规程》中混凝土粘结劈裂抗拉强度测定方法进行测试，干缩率(28d)依据GB/T 50082-2009《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准》收缩试验方法进行测定。其性能指标数据参见表2。
实施例2。
取硫铝酸盐水泥40重量份；PO52.5普通硅酸盐18重量份；粉煤灰7重量份；5-16mm粒径卵石45重量份；细度模数2.4-3.1的机制砂20重量份；硫铝酸钙膨胀剂15份；粉末聚羧酸减水剂8重量份；促凝剂碳酸锂0.5重量份；缓凝剂硼酸0.5重量份、混凝土改性剂乳胶粉1.5重量份。
将上述配料称量好后转移至搅拌机中，均匀搅拌60秒；再加入15重量份的水，继续搅拌30s，即制得本发明的高性能聚合物混凝土。其抗压强度依据GB/T 50081-2002《普通混凝土力学性能试验方法标准》中抗压强度试验方法进行测试，劈拉粘结强度依据JTJ/T271-99《港口工程混凝土粘接修补技术规程》中混凝土粘结劈裂抗拉强度测定方法进行测试，干缩率(28d)依据GB/T 50082-2009《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准》收缩试验方法进行测定。其性能指标数据参见表2。
实施例3。
取铝酸盐水泥40重量份；PO52.5普通硅酸盐12重量份；粉煤灰7重量份；5-16mm粒径碎石45重量份；细度模数2.4-3.1的河砂18重量份；硫铝酸钙膨胀剂15份；粉末萘系减水剂9重量份；促凝剂碳酸锂1.0重量份；缓凝剂硼酸0.5重量份；混凝土改性剂羟甲基丙基纤维素醚1.5重量份。
将上述配料称量好后转移至搅拌机中，均匀搅拌60秒；再加入20重量份的水，继续搅拌90s，即制得本发明的高性能聚合物混凝土。其抗压强度依据GB/T 50081-2002《普通混凝土力学性能试验方法标准》中抗压强度试验方法进行测试，劈拉粘结强度依据JTJ/T271-99《港口工程混凝土粘接修补技术规程》中混凝土粘结劈裂抗拉强度测定方法进行测试，干缩率(28d)依据GB/T 50082-2009《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准》收缩试验方法进行测定。其性能指标数据参见表2。
实施例4。
取铝酸盐水泥50重量份；粉煤灰5重量份；5-16mm粒径卵石50重量份；细度模数2.4-3.1的河砂20重量份；U型膨胀剂10份；水18重量份；粉末聚羧酸减水剂7重量份；促凝剂碳酸锂1.0重量份；缓凝剂硼酸0.5重量份；混凝土改性剂聚丙烯酰胺1.2重量份。
将上述配料称量好后转移至搅拌机中，均匀搅拌60秒；再加入18重量份的水，继续搅拌60s，即制得本发明的高性能聚合物混凝土。其抗压强度依据GB/T 50081-2002《普通混凝土力学性能试验方法标准》中抗压强度试验方法进行测试，劈拉粘结强度依据JTJ/T271-99《港口工程混凝土粘接修补技术规程》中混凝土粘结劈裂抗拉强度测定方法进行测试，干缩率(28d)依据GB/T 50082-2009《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准》收缩试验方法进行测定。其性能指标数据参见表2。
上述各实施例中，主要材料的规格来源如表1所示。
表1各实例中的主要有关材料规格
材料名称 生产单位
快硬硫铝酸盐水泥 郑州市中泰快硬硫铝酸盐水泥有限公司
PO52.5普通硅酸盐水泥 华新水泥股份有限公司
粉煤灰 阳逻电厂
粉末聚羧酸减水剂 西卡
本发明制得的板间接缝处聚合物高强混凝土的主要性能指标数据如表2所示。
表2板间接缝处聚合物高强混凝土的主要性能
性能 指标
2h抗压强度(MPa) 35-45
1d抗压强度(MPa) 45-60
28d抗压强度(MPa) 60-80
28d劈拉粘结强度(MPa) 1.6-2.5
28d干缩率(％) -0.01-0.01
本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种CRTSII型板式无砟轨道宽窄接缝快速修补用聚合物混凝土，其特征在于：
包括以下组分，各组分按照重量份分别为：
水泥38～58重量份；
粉煤灰5～7重量份；
石子42～62重量份；
砂子10-20重量份；
膨胀剂10-30重量份；
水17～20重量份；
减水剂5～9重量份；
促凝剂0-2重量份；
缓凝剂0-2重量份；
混凝土改性剂0.5-1.5重量份。
2.如权利要求1所述的CRTSII型板式无砟轨道宽窄接缝快速修补用聚合物混凝土，其特征在于：
所述水泥为硫铝酸盐水泥、铝酸盐水泥中的一种，单独使用或与普通硅酸盐水泥、硅酸盐水泥中的一种复合使用。
3.如权利要求1所述的CRTSII型板式无砟轨道宽窄接缝快速修补用聚合物混凝土，其特征在于：
所述粉煤灰采用Ⅰ级粉煤灰，比表面积小于或等于600m2/Kg。
4.如权利要求1所述的CRTSII型板式无砟轨道宽窄接缝快速修补用聚合物混凝土，其特征在于：
所述石子为卵石和碎石中的一种或几种，所述石子粒径为5-16mm；
或者，所述砂子为河砂、机制砂和山砂中的一种或几种，所述砂子细度模数为2.4-3.1。
5.如权利要求1所述的CRTSII型板式无砟轨道宽窄接缝快速修补用聚合物混凝土，其特征在于：
所述膨胀剂为U型膨胀剂、硫铝酸钙膨胀剂和氧化钙膨胀剂中的一种或几种。
6.如权利要求1所述的CRTSII型板式无砟轨道宽窄接缝快速修补用聚合物混凝土，其特征在于：
所述减水剂为粉末聚羧酸减水剂、粉末萘系减水剂或粉末三聚氰胺中的一种。
7.如权利要求1所述的CRTSII型板式无砟轨道宽窄接缝快速修补用聚合物混凝土，其特征在于：
所述促凝剂为碳酸锂、氢氧化锂和氯化锂的中的一种或几种的混合。
8.如权利要求1所述的CRTSII型板式无砟轨道宽窄接缝快速修补用聚合物混凝土，其特征在于：
所述缓凝剂为酒石酸、硼酸、柠檬酸或葡萄糖酸钠中的一种或几种的混合。
9.如权利要求1所述的CRTSII型板式无砟轨道宽窄接缝快速修补用聚合物混凝土，其特征在于：
所述混凝土改性剂为乳胶粉、聚丙烯酰胺、木质素和纤维素醚中的一种或几种。
10.如权利要求1-9任一项所述的CRTSII型板式无砟轨道宽窄接缝快速修补用聚合物混凝土的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
A、按照权利要求1所述的重量份配比称取水泥、粉煤灰、石子、砂子、膨胀剂、减水剂、促凝剂、缓凝剂和混凝土改性剂，置于搅拌机搅拌混合均匀，搅拌时间控制在15-60秒；
B、向步骤A得到的搅拌产物中加入按照权利要求1所述重量份配比称取的水，继续搅拌30-120秒，得到所述聚合物混凝土。
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