CN111333385A - 接缝修补材料及crtsⅱ型轨道板宽接缝的修补方法 - Google Patents

接缝修补材料及crtsⅱ型轨道板宽接缝的修补方法 Download PDF

Info

Publication number
CN111333385A
CN111333385A CN202010149073.2A CN202010149073A CN111333385A CN 111333385 A CN111333385 A CN 111333385A CN 202010149073 A CN202010149073 A CN 202010149073A CN 111333385 A CN111333385 A CN 111333385A
Authority
CN
China
Prior art keywords
parts
component
concrete
joint
repair material
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202010149073.2A
Other languages
English (en)
Inventor
龙作虹
冯志林
马建宁
周尧
邓旭
曾晓辉
潘璋
朱华胜
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sichuan Haolong High Tech Rail Transport New Material Technology Co ltd
Original Assignee
Sichuan Haolong High Tech Rail Transport New Material Technology Co ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sichuan Haolong High Tech Rail Transport New Material Technology Co ltd filed Critical Sichuan Haolong High Tech Rail Transport New Material Technology Co ltd
Priority to CN202010149073.2A priority Critical patent/CN111333385A/zh
Publication of CN111333385A publication Critical patent/CN111333385A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B28/00—Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements
    • C04B28/02—Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements containing hydraulic cements other than calcium sulfates
    • C04B28/04—Portland cements
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E01—CONSTRUCTION OF ROADS, RAILWAYS, OR BRIDGES
    • E01B—PERMANENT WAY; PERMANENT-WAY TOOLS; MACHINES FOR MAKING RAILWAYS OF ALL KINDS
    • E01B29/00—Laying, rebuilding, or taking-up tracks; Tools or machines therefor
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2111/00—Mortars, concrete or artificial stone or mixtures to prepare them, characterised by specific function, property or use
    • C04B2111/00241—Physical properties of the materials not provided for elsewhere in C04B2111/00
    • C04B2111/00293—Materials impermeable to liquids
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2111/00—Mortars, concrete or artificial stone or mixtures to prepare them, characterised by specific function, property or use
    • C04B2111/76—Use at unusual temperatures, e.g. sub-zero
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2201/00—Mortars, concrete or artificial stone characterised by specific physical values
    • C04B2201/50—Mortars, concrete or artificial stone characterised by specific physical values for the mechanical strength

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Architecture (AREA)
  • Civil Engineering (AREA)
  • Curing Cements, Concrete, And Artificial Stone (AREA)

Abstract

本申请涉及新材料领域，具体而言，涉及一种接缝修补材料及CRTSⅡ型轨道板宽接缝的修补方法。接缝修补材料主要包括以下组分：水泥、细骨料、石灰石、可再分散聚合物乳液或乳胶、减水剂、引气剂、纤维材料、第一组分、第二组分以及第三组分。其中，纤维材料包括聚乙烯醇纤维和/或聚乙烯纤维。第一组分选自粉煤灰、煤矸石或者粉煤灰‑矿渣复合超细粉中的任意一个。第二组分选自矿粉或者偏高岭土。第三组分选自火山灰或者硅灰。本申请实施例提供的接缝修补材料具有准应变硬化行为和稳态多缝开裂的特点，制成的混凝土具有高强和高韧的特点，可以用于修补CRTSⅡ型板式无砟轨道板宽接缝。

Description

接缝修补材料及CRTSⅡ型轨道板宽接缝的修补方法
技术领域
本申请涉及新材料领域，具体而言，涉及一种接缝修补材料及CRTSⅡ型轨道板宽接缝的修补方法。
背景技术
CRTSⅡ型板式无砟轨道(CRTSⅡs)CRTSⅡSlab Ballastless Track；又称纵连板式无砟轨道预制轨道板通过水泥沥青砂浆调整层。II型板轨道结构整体纵连，宽接缝作为轨道纵连的关键部位，出现损伤后会弱化轨道板之间的连接，裂缝截面成为整个纵连轨道结构的薄弱截面，其受力情况势必会生改变，甚至有可能由于轨道板的开裂而导致砂浆层、底座板或者纵连钢筋的连带破坏。
如果发现宽接缝处开裂较大，对于裂缝宽度超过标准的地方，则需要采用修补材料进行修补。目前，主要用于混凝土构件裂缝修补的浆液材料是环氧树脂，但是存在抗冲击性能差的缺点。
发明内容
本申请实施例的目的在于提供一种接缝修补材料及CRTSⅡ型轨道板宽接缝的修补方法，其旨在改善现有的接缝修补材料抗冲击性能差的问题。
本申请第一方面提供一种接缝修补材料，接缝修补材料主要包括按重量份数计的以下组分：
水泥170～180份、细骨料170～190份、石灰石75～90份、可再分散聚合物乳液或乳胶5～20份、减水剂1～6份、引气剂0.0001～1份、纤维材料1.5～7份、第一组分175～185份、第二组分40～100份以及第三组分20～80份。
其中，纤维材料包括聚乙烯醇纤维和/或聚乙烯纤维。
第一组分选自粉煤灰、煤矸石或者粉煤灰-矿渣复合超细粉中的任意一个。
第二组分选自矿粉或者偏高岭土。
第三组分选自火山灰或者硅灰。
本申请实施例的修补材料与水混合固化后具有一定变形能力，让原本脆性极高的混凝土材料具备一定的韧性，28天抗压强度均＞80MPa，抗折强度＞18.4Mpa，极限变形＞3％；能在轨道板发生翘曲变形和产生翘曲应力时，可通过微小韧性变形吸收消耗一部分能量。还可有效阻止混凝土塑性收缩、干缩及温度变化而引起裂缝的发生。同时对材料抗冻性、抗渗性、抗冲击性和韧性均具有良好的改善作用。
上述提供的接缝修补材料制成的混凝土，具有准应变硬化行为和稳态多缝开裂的特点，同时实现混凝土的高强和高韧，可以用于修补CRTSⅡ型轨道板宽接缝。
在本申请第一方面的一些实施例中，上述接缝修补材料主要包括按重量份数计的以下组分：
水泥172～178份、细骨料176～183份、石灰石76～86份、可再分散聚合物乳液或乳胶12～16份、减水剂1.1～1.8份、引气剂0.2～0.8份、纤维材料2.4～3.6份、第一组分178～181份、第二组分48～54份以及第三组分20～36份。
在本申请第一方面的一些实施例中，纤维材料包括弹性模量大于等于48.5Gpa、长径比为280～530的聚乙烯醇纤维。
弹性模量大于等于48.5Gpa、长径比为280～530的聚乙烯醇纤维抗拉强度，弹性模量高；与水泥基材良好的化学相容性；具有亲水性，纤维表面能较好的吸附水化产物，产生摩擦粘结；基体与纤维之间有良好的界面化学粘结力。
在本申请第一方面的一些实施例中，减水剂选自聚羧酸系高性能减水剂。
通过用一定量的聚羧酸系高性能减水剂及引气剂，使所制作的砂浆在拌和后保持一定的流动度，且能使纤维能接触到足够的自由水，再加上强制搅拌提供的高剪切力，保证了纤维的分散性，也保证了混凝土具备良好的工作性。
引气剂可以改善混凝土和易性、工作性；防止混凝土泌水离析，改善混凝土的保水性，减少混凝土泌水沉降收缩；改善混凝土的界面缺陷，以利于混凝土强度提高；以及提高混凝土抗渗、抗冻、抗碳化等耐久性能。
在本申请第一方面的一些实施例中，可再分散聚合物乳液或乳胶选自：乙烯-乙酸乙烯酯共聚乳液、丁苯胶乳、氯丁胶乳、聚丙烯酸酯乳液、苯丙乳液、聚乙酸乙烯酯乳液、醋酸乙烯酯与乙烯共聚胶粉、乙烯与氯乙烯及月硅酸乙烯酯三元共聚胶粉、醋酸乙烯酯与乙烯及高级脂肪酸乙烯酯三元共聚胶粉、醋酸乙烯酯与高级脂肪酸乙烯酯共聚胶粉、丙烯酸酯与苯乙烯共聚胶粉、醋酸乙烯酯与丙烯酸酯及高级脂肪酸乙烯酯三元共聚胶粉、醋酸乙烯酯均聚胶粉或者苯乙烯与丁二烯共聚胶粉中的至少一种。
上述可再分散聚合物乳液或乳胶具有高粘结能力和独特的性能抗水性，施工性及隔热性等；并且加入可再分散聚合物乳或乳胶粉不仅可细化混凝土的空隙结构，使孔隙结构的细化使得其内部微观连通孔隙减少，还可以增强材料的保水性，防止水泥砂浆过快硬化、干燥和开裂现象。
在本申请第一方面的一些实施例中，细骨料包括70～140目的石英砂。
在本申请第一方面的一些实施例中，细骨料的二氧化硅含量大于等于99％，莫氏硬度大于等于7，含水率小于等于0.2％。
通过优化粗、细骨料的颗粒级配，使得颗粒间达到最大密实堆积，提高混凝土的体积稳定性。
在本申请第一方面的一些实施例中，粉煤灰为一级粉煤灰。
本申请第二方面提供一种CRTSⅡ型轨道板宽接缝的修补方法，CRTSⅡ型轨道板宽接缝的修补方法包括：
采用本申请第一方面提供的接缝修补材料制备成混凝土，将混凝土填补于CRTSⅡ型轨道板宽接缝。
上述提供的接缝修补材料制成的混凝土，与CRTSⅡ型轨道板宽接缝的混凝土具有相近的弹性模量，且线膨胀系数差异极小。
在本申请第二方面的一些实施例中，采用本申请第一方面提供接缝修补材料制备成混凝土的步骤包括：
取45-55％质量份的干料、水以及全部减水剂混合，然后再混合余下的干料混合均匀，然后再加入纤维材料混合得到所述混凝土；
其中，干料包括水泥、细骨料、石灰石、可再分散聚合物乳液或乳胶、引气剂、第一组分、第二组分以及第三组分。
减水剂使所制作的砂浆在拌和后保持一定的流动度，且能使纤维能接触到足够的自由水，再加上强制搅拌提供的高剪切力，保证了纤维的分散性，也保证了混凝土具备良好的工作性。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1和图2示出了实施例1提供的接缝修补材料制备的混凝土的SEM电镜扫描图；
图3示出了纤维从基体中被拔出后混凝土的SEM电镜扫描图；
图4示出了纤维被拉断后混凝土的SEM电镜扫描图；
图5示出了纤维被拔出后混凝土的SEM电镜扫描图；
图6示出了纤维被拔出后混凝土的SEM电镜扫描图。
具体实施方式
为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
下面对本申请实施例的接缝修补材料及CRTSⅡ型轨道板宽接缝的修补方法进行具体说明。
一种接缝修补材料，接缝修补材料主要包括按重量份数计的以下组分：
水泥170～180份、细骨料170～190份、石灰石75～90份、可再分散聚合物乳液或乳胶5～20份、减水剂1～6份、引气剂0.0001～1份、纤维材料1.5～7份、第一组分175～185份、第二组分40～100份以及第三组分20～80份。
其中，纤维材料包括聚乙烯醇纤维和/或聚乙烯纤维。
第一组分选自粉煤灰、煤矸石或者粉煤灰-矿渣复合超细粉中的任意一个。
第二组分选自矿粉或者偏高岭土。
第三组分选自火山灰或者硅灰。
在本申请中，水泥可以是基准水泥，道路水泥及复合水泥中的任意一种。进一步地，水泥的重量份为170-180份，例如可以为170份、172份、174份、175份、176份、178份或者180份。
细骨料的重量份为170～190份，例如可以为170份、172份、173份、175份、176份、178份、180份、182份、185份、188份或者190份。
在本申请中，细骨料包括70～140目的石英砂。石英砂的粒径例如可以为70～90目、80～100目、90～120目、110～140目等。进一步地，细骨料的二氧化硅含量大于等于99％，莫氏硬度大于等于7，含水率小于等于0.2％。
通过优化粗、细骨料的颗粒级配，使得颗粒间达到最大密实堆积，提高混凝土的体积稳定性。
石灰石75～90份，例如可以为75份、78份、80份、82份、83份、85份、88份或者90份。
可再分散聚合物乳液或乳胶5～20份，例如可以为5份、6份、8份、10份、12份、14份、15份、18份或者20份。
可再分散聚合物乳液或乳胶具有高粘结能力和独特的性能，如：抗水性，施工性及隔热性等；并且加入可再分散聚合物乳或乳胶粉不仅可细化混凝土的空隙结构，使孔隙结构的细化使得其内部微观连通孔隙减少，还可以增强材料的保水性，防止水泥砂浆过快硬化、干燥和开裂现象。
在本申请的一些实施例中，可再分散聚合物乳液或乳胶为粉料，进一步地，可再分散聚合物乳液或乳胶选自：乙烯-乙酸乙烯酯共聚乳液、丁苯胶乳、氯丁胶乳、聚丙烯酸酯乳液、苯丙乳液、聚乙酸乙烯酯乳液、醋酸乙烯酯与乙烯共聚胶粉、乙烯与氯乙烯及月硅酸乙烯酯三元共聚胶粉、醋酸乙烯酯与乙烯及高级脂肪酸乙烯酯三元共聚胶粉、醋酸乙烯酯与高级脂肪酸乙烯酯共聚胶粉、丙烯酸酯与苯乙烯共聚胶粉、醋酸乙烯酯与丙烯酸酯及高级脂肪酸乙烯酯三元共聚胶粉、醋酸乙烯酯均聚胶粉或者苯乙烯与丁二烯共聚胶粉中的至少一种。
例如，在本实施例中，可再分散聚合物乳液或乳胶选用乙烯-乙酸乙烯酯共聚乳液。
减水剂1～6份；减水剂的重量份例如可以为1.0份、1.2份、1.3份、1.5份、1.6份、1.7份、1.8份、2份、3份、4份或者6份等。
在本申请的一些实施例中，减水剂选自聚羧酸系高性能减水剂。聚羧酸系高性能减水剂减水率不小于30％，其他性能指标满足GB8076标准要求；减水剂可通过降低用水量减少而达到减少混凝土内部孔隙、减少收缩、防止开裂和提高抗渗性的目的。
通过用一定量的聚羧酸系高性能减水剂及引气剂，使所制作的砂浆在拌和后保持一定的流动度，且能使纤维能接触到足够的自由水，再加上强制搅拌提供的高剪切力，保证了纤维的分散性，也保证了混凝土具备良好的工作性。
在使用普通减水剂时，发现搅拌时间长达20min，及标准砂浆搅拌机搅拌20min才能将砂浆搅拌到流动度不发生变化，这是由于本配比中用水量很少，且普通减水剂活性低，发挥效果需要时间较长，而搅拌时间过长会影响后期大生产的工作效率，故不能使用。
使用聚羧酸系高效减水剂可以在减水剂用量相同的情况下有效的减少用水量，聚羧酸系高效减水剂可在保证流动度230的前提下，将用水量降到195,静养一天即可脱模，基本不会影响生产效率与模具的周转，强度为抗压103MPa，抗折20.8MPa，对强度也没有影响，可用于高强高韧性混凝土大生产用。
引气剂0.0001～1份；引气剂的重量份例如可以为0.0001份、0.0008份、0.004份、0.009份、0.05份、0.4份、0.5份、0.8份或者1份。
引气剂选自烷基磺酸钠或烷基苯磺酸钠中的一种或两种。引气剂能够改善接缝修补材料的耐久性能，且其具有增加混凝土浆体的流动性的效果，使用时便于施工。
纤维材料1.5～7份；纤维材料的重量份例如可以为1.5份、1.8份、2.0份、2.3份、2.5份、2.6份、2.8份、3.0份、3.3份、3.6份、3.9份、4.5份、5.0份或者7份。
纤维材料包括聚乙烯醇纤维和/或聚乙烯纤维。进一步地，纤维材料包括聚乙烯醇纤维和/或聚乙烯纤维是指：纤维材料可以包括聚乙烯醇纤维，或者纤维材料可以包括聚乙烯纤维，或者纤维材料可以包括聚乙烯醇纤维和聚乙烯纤维。
纤维材料使混凝土在达到裂纹宽度0.2mm时，仍然可以继续承载。聚乙烯醇纤维或聚乙烯纤维与混凝土有良好的粘结性，且纤维材料抗拉强度高，能在混凝土产生微裂纹以后起到桥接的作用。
纤维材料不仅与水泥基体存在摩擦粘结，又具有一定的亲水性，并且与水泥基材料还存在极大的化学粘结，这两种粘结作用下使得纤维与基体在受力过程中，不断发生纤维拔出拉断和应力传递，获得稳定的多缝开裂过程，提高复合材料的韧性，这就使得纤维在混凝土结构内具有了桥接的作用。在此作用下将能量和应力传递分散，从而在平行于第一条裂缝的基体周围产生新的裂缝，达到多缝开裂的效果。由于多缝开裂作用，使得本申请实施例的修补材料具有一定变形能力，让原本脆性极高的混凝土材料具备一定的韧性，能在轨道板发生翘曲变形和产生翘曲应力时，可通过微小韧性变形吸收消耗一部分能量。还可有效阻止混凝土塑性收缩、干缩及温度变化而引起裂缝的发生。同时对材料抗冻性、抗渗性、抗冲击性和韧性均具有良好的改善作用。在本申请中，修补材料中的各个成分均为粉料，在其他实施例中，修补材料各个成分也可以为大颗粒的物料，可以再使用之前根据情况磨粉。
进一步地，在本申请中，纤维材料的弹性模量≥48.5Gpa，直径25～35μm，长度10～13mm。进一步地，纤维材料的弹性模量为48.5Gpa、50Gpa、52Gpa、55Gpa、60Gpa、65Gpa或者78Gpa。纤维材料直径为25～28μm、26～30μm、30～32μm或者31～35μm。纤维材料的长度例如为10mm、11mm、12mm或者13mm。
弹性模量≥48.5Gpa，直径25～35μm，长度10～13mm的纤维材料至少具有以下优点：
1)抗拉强度和弹性模量高；2)与水泥基材良好的化学相容性；3)具有亲水性，纤维表面能较好的吸附水化产物，产生摩擦粘结；4)基体与纤维之间有良好的界面化学粘结力。
在本申请的其他实施例中，纤维材料的弹性模量也可以小于48.5Gpa，例如为47Gpa，纤维材料的直径也可以为20μm、22μm等；相应地，纤维材料的长度也可以为8mm或者15mm等。
第一组分175～185份；例如，第一组分的重量份可以为175份、176份、178份、180份、182份、184份或者185份。进一步地，第一组分选自粉煤灰、煤矸石或者粉煤灰-矿渣复合超细粉中的任意一个。
进一步地，在本申请的一些实施例中，第一组分包括一级粉煤灰。
第二组分40～100份；例如，第二组分的重量份可以为40份、42份、45份、48份、50份、53份、55份、58份、60份、70份、80份或者100份。第二组分选自矿粉或者偏高岭土。
第三组分20～80份；例如，第三组分的重量份可以为20份、23份、26份、29份、32份、35份、38份、40份、60份或者80份。第三组分选自火山灰或者硅灰。
作为示例性地，在本实施例中，接缝修补材料在使用时，还需要与水混合，水的重量份可以为90-110份，例如为90份、95份、100份、105份或者110份。
粉煤灰掺入混凝土中可以和水泥发生水化反应时产生的氢氧化钙再次反应，提高了混凝土的后期强度；粉煤灰掺入到混凝土可改善混凝土拌合物的工作性能，降低水的用量；会大大降低渗透系数，提升抗渗能力。
硅灰：硅灰具有比表面积大、颗粒小、火山灰活性强和SiO2纯度高等特点，在混凝土中掺加可大大改善混凝土工作性能，减小混凝土的离析和泌水度，提高混凝土的密实度，增强其抗压强度、耐久性等。
偏高岭土：偏高岭土能够促进混凝土早期强度，且对混凝土抗折强度的提高更显著；随着偏高岭土增加，混凝土氯离子扩散系数显著下降，提高抗渗能力，偏高岭土能够降低有效混凝土干缩。
采用本实施例提供的接缝修补材料制作160*40*40mm的标准砂浆试块，测得砂浆试块的抗压强度为80MPa以上，抗折强度为18MPa以上，变形挠度大于0.6％。
同时制作了444*494*25mm的电缆槽盖板，采用标准混凝土井盖测试方法，测得极限承载力达到5.46KN，极限变形挠度3mm。
本申请实施例提供的接缝修补材料至少具有以下优点：
1)接缝修补材料与水混合后具有准应变硬化行为和稳态多缝开裂的特点，并改变了混凝土高强与高韧不可兼得的情况，在保证混凝土高强的同时，又兼具了混凝土的高韧，具有极限变形≥3％的特点。组分配比有利于提高密实度，阻塞混凝土内部的气孔通道，防止水分和有害物质侵入混凝土内部。
2)具有相对较低的砂灰比和较高的水灰比，可以降低基体强度，以使得接缝修补材料容易满足强度准则。
3)纤维材料的桥接作用使本申请提供的接缝修补材料制成的混凝土相比旧混凝土有更好的粘结性，不仅使界面粘结区的微观结构更加密实，且由于接缝修补材料制成的混凝土本身高强高韧的特点，提高了新旧混凝土的整体强度和变形性能。纤维的存在可以有效抑制水泥基材微裂缝的出现和扩展，即使裂缝出现也能使复合材料保持一定承载力，提高复合材料承受变形的能力。
4)接缝修补材料与水混合制成的混凝土通过蒸养的方式加速水化反应后，能促进活性粉末与细骨料的反应，改善复合材料的微观结构，包括减小部分毛细孔直径和数量。降低水分从混凝土中蒸发的速率，减少混凝土的自身收缩。
5)本申请提供的接缝修补材料制成的混凝土块结构密实度更高，强度更高，且使其抗渗能力较同强度等级的普通混凝土更强，且随着龄期的增长，抗渗性逐渐增强。
6)申请提供的接缝修补材料的颗粒粒径分布更加合理，改善了内部结构的均匀性，减少了材料的内部缺陷。
7)接缝修补材料与水混合制成的混凝土与轨道板宽接缝材料同为混凝土，具有相近的弹性模量，且线膨胀系数差异极小。
本申请还提供一种CRTSⅡ型轨道板宽接缝的修补方法，包括：
采用上述提供的接缝修补材料制备成混凝土，将混凝土填补于CRTSⅡ型轨道板宽接缝。
上述提供的接缝修补材料制成的混凝土，与CRTSⅡ型轨道板宽接缝的混凝土具有相近的弹性模量，且线膨胀系数差异极小。
此外，上述提供的接缝修补材料制成的混凝土，具有准应变硬化行为和稳态多缝开裂的特点，同时实现混凝土的高强和高韧，可以用于修补CRTSⅡ型轨道板宽接缝。
进一步地，在本申请的一些实施例中，接缝修补材料制成混凝土的步骤包括：
取45-55％质量份的干料、水以及全部减水剂混合，然后再混合余下的干料混合均匀，然后再加入纤维材料混合得到混凝土。
其中，干料包括水泥、细骨料、石灰石、可再分散聚合物乳液或乳胶、引气剂、第一组分、第二组分以及第三组分。
取45-55％质量份的干料、水以及全部减水剂混合，可以使其混合均匀，再与余下的干料混合得到混凝土。减水剂使所制作的砂浆在拌和后保持一定的流动度，且能使纤维能接触到足够的自由水，再加上强制搅拌提供的高剪切力，保证了纤维的分散性，也保证了混凝土具备良好的工作性。
以下结合实施例对本申请的特征和性能作进一步的详细描述。
实施例1
本实施例提供了一种接缝修补材料，接缝修补材料主要包括按重量份数计的以下组分：
水100份，普通硅酸盐水泥175份，70-140目石英砂180份，高性能减水剂5份，PVA纤维(聚乙烯醇纤维)6.6份，粉煤灰175份，硅灰75份，偏高岭土75份，引气剂(烷基磺酸钠)0.005份，可再分散聚合物乳液或乳胶粉10份。
采用本实施例提供的接缝修补材料修补CRTSⅡ型轨道板宽接缝，主要包括以下步骤：
先将50％的干料和100％的减水剂添加于强制式搅拌机中，加100％的水搅拌40s，直至干料已搅拌均匀。
再将剩余50％干料加入搅拌机，湿拌60s至基体材料搅拌均匀，最后将分散好的纤维缓慢加入搅拌机，搅拌120s，至纤维分散均匀，混凝土流动性尚好，无成团无纤维成束现象。
其中，上述干料是指接缝修补材料除了减水剂、水以及纤维材料之外的原料。
将上述混凝土用于CRTSⅡ型轨道板宽接缝处。
对上述混凝土进行检测：1.28d抗压强度均＞80MPa，抗折强度＞18.4Mpa，极限变形＞3％；2.快速冻融循环300次合格；3.抗渗等级P12合格。
本实施例提供的接缝修补材料制备的混凝土的SEM电镜扫描如图1和图2所示。
从图1和图2可以看出纤维的分散性良好，没有出现纤维铰接成团和在基体中成束等分散不良的现象，说明本文采用的纤维预分散处理和搅拌工艺对纤维分散性是合理的。
实施例2
本实施例提供了一种接缝修补材料，接缝修补材料主要包括按重量份数计的以下组分：
水100份，基准硅酸盐水泥175份，70-140目石英砂180份，高性能减水剂5份，PE纤维(聚乙烯纤维)5.0份，煤矸石175份，矿粉90份，石灰石粉60份，引气剂(烷基苯磺酸钠)0.005份，可再分散聚合物乳液或乳胶粉5份。
采用本实施例提供的接缝修补材料修补CRTSⅡ型轨道板宽接缝，主要包括以下步骤：
先将50％的除纤维材料外的干料和全部减水剂添加于强制式搅拌机中，加全部的水搅拌40s，直至干料已搅拌均匀。
再将剩余50％除纤维材料外的干料加入搅拌机，湿拌60s至基体材料搅拌均匀，最后将分散好的纤维缓慢加入搅拌机，搅拌110s，至纤维分散均匀，混凝土流动性尚好，无成团无纤维成束现象。
其中，上述干料是指接缝修补材料除了减水剂、水以及纤维材料之外的物料。
将上述混凝土用于CRTSⅡ型轨道板宽接缝处。
对上述混凝土进行检测：1.28d抗压强度均＞87MPa，抗折强度＞19.7Mpa，极限变形＞3％；2.快速冻融循环300次合格；3.抗渗等级P12合格。
实施例3
本实施例提供了一种接缝修补材料，接缝修补材料主要包括按重量份数计的以下组分：
水100份，普通硅酸盐水泥175份，100-140目石英砂180份，石灰石75份，高性能减水剂5份，烷基苯磺酸钠0.1份，PVA纤维1.5份，PE纤维3.5份，粉煤灰-矿渣复合超细粉175份，硅灰60份，偏高岭土90份，可再分散聚合物乳液或乳胶粉(乙烯-乙酸乙烯酯共聚乳液)12份。
采用本实施例提供的接缝修补材料修补CRTSⅡ型轨道板宽接缝，主要包括以下步骤：
先将50％的除纤维材料外的干料和全部减水剂添加于强制式搅拌机中，加全部的水搅拌40s，直至干料已搅拌均匀。
再将剩余50％除纤维材料外的干料加入搅拌机，湿拌60s至基体材料搅拌均匀，最后将分散好的纤维缓慢加入搅拌机，搅拌90s，至纤维分散均匀，混凝土流动性尚好，无成团无纤维成束现象。
其中，上述干料是指接缝修补材料除了减水剂、水以及纤维材料之外的物料。
将上述混凝土用于CRTSⅡ型轨道板宽接缝处。
对上述混凝土进行检测：1.28d抗压强度均＞85MPa，抗折强度＞19.3Mpa，极限变形＞3％；2.快速冻融循环300次合格；3.抗渗等级P12合格。
实施例4
本实施例提供了一种接缝修补材料，接缝修补材料主要包括按重量份数计的以下组分：
水100份，水泥170份，100-140目石英砂170份，石灰石75份，高性能减水剂0.2份，烷基苯磺酸钠0.1份，PVA纤维1.5份，PE纤维0.5份，粉煤灰175份，硅灰15份，偏高岭土40份，可再分散聚合物乳液或乳胶粉(乙烯-乙酸乙烯酯共聚乳液)5份。
采用本实施例提供的接缝修补材料修补CRTSⅡ型轨道板宽接缝，主要包括以下步骤：
先将45％的除纤维材料外的干料和全部减水剂添加于强制式搅拌机中，加全部的水搅拌50s，直至干料已搅拌均匀。
再将剩余的除纤维材料外的干料加入搅拌机，湿拌60s至基体材料搅拌均匀，最后将分散好的纤维缓慢加入搅拌机，搅拌150s，至纤维分散均匀，混凝土流动性尚好，无成团无纤维成束现象。
其中，上述干料是指接缝修补材料除了减水剂、水以及纤维材料之外的物料。
将上述混凝土用于CRTSⅡ型轨道板宽接缝处。
实施例5
本实施例提供了一种接缝修补材料，接缝修补材料主要包括按重量份数计的以下组分：
水140份，水泥190份，100-140目石英砂190份，石灰石90份，高性能减水剂2份，烷基磺酸钠1份，PVA纤维5.0份，粉煤灰185份，硅灰40份，偏高岭土60份，可再分散聚合物乳液或乳胶粉(乙烯-乙酸乙烯酯共聚乳液)20份。
采用本实施例提供的接缝修补材料修补CRTSⅡ型轨道板宽接缝，主要包括以下步骤：
先将45％的除纤维材料外的干料和全部减水剂添加于强制式搅拌机中，加全部的水搅拌50s，直至干料已搅拌均匀。
再将剩余的除纤维材料外的干料加入搅拌机，湿拌60s至基体材料搅拌均匀，最后将分散好的纤维缓慢加入搅拌机，搅拌150s，至纤维分散均匀，混凝土流动性尚好，无成团无纤维成束现象。
其中，上述干料是指接缝修补材料除了减水剂、水以及纤维材料之外的物料。
将上述混凝土用于CRTSⅡ型轨道板宽接缝处。
对比例1
本对比例提供一种材料，该材料与实施例1的区别在于，本对比例中不含有引气剂。
将本对比例提供的材料与水混合后制成混凝土，对该混凝土进行检测，本对比例的混凝土跳桌流动度为210mm，实施例1的混凝土的跳桌流动度为170mm。
对比例2
本对比例提供一种材料，该材料与实施例1的区别在于，本对比例中引气剂的重量份数为2份。
将本对比例提供的材料与水混合后制成混凝土，对该混凝土进行检测：1.28d抗压强度为70.5Mpa。
对比例3
本对比例提供一种材料，该材料与实施例1的区别在于，本对比例中不含有可再分散聚合物乳液或乳胶。
将本对比例提供的材料与水混合后制成混凝土，对该混凝土进行检测：1.28d抗压强度为65.5MPa、抗折强度降为13.3MPa。
对比例4
本对比例提供一种材料，该材料与实施例1的区别在于，本对比例中不含有偏高岭土。
将本对比例提供的材料与水混合后制成混凝土，对该混凝土进行检测：抗折强度降为12.5MPa，极限变形为2.3％。
试验例1
在本试验例中，选择了PVA短纤维(长度6mm，直径5um)、中石化PVA长纤维(长度12mm，直径38um)和中石化PVA特长纤维(长度18mm，直径38um)，以及一组素混凝土组，素混凝土组是指未添加纤维；其余原料均与实施例1中的原料相同。并检测其抗折强度、抗压强度以及极限变形。实验结果如下表1所示。
表1不同长径比的纤维材料的影响
Figure BDA0002400956040000171
从表1可以看出：特长PVA纤维在成型时，纤维缠绕在一起，形成致密的网状结构，导致搅拌机叶片卡死，无法成型。掺加PVA短纤维与PVA长纤维的混凝土，抗折强度分别提高37.7％，30.1％；抗压强度分别提高41.9％，60.5％；极限变形分别提高140％，180％。由此可见，掺加一定量的PVA纤维可以显著提高素混凝土的力学强度及变形能力，其中一定量的PVA短纤维对抗折强度的提升要高于一定量的PVA长纤维；虽然一定量的PVA短纤维的抗压强度却比一定量的PVA长纤维小12MPa，但是两者均将抗压强度提高到90MPa以上。
试验例2
按照国家标准GB/T50081-2002《普通混凝土力学性能试验方法标准》对实施例1提供的接缝修补材料与水混合后制成混凝土的性能进行测试，抗压强度为103.5MPa，抗折强度为19.4MPa。
韧性测试
采用GB/T15231-2008中的方法进行薄板四点弯曲试验。加载设备采用MTS试验机加载速率精确控制为0.2mm/min。
对400mm×100mm×15mm试件进行四点加载试验，最大跨中挠度可达46.25mm，具有良好的韧性，而普通混凝土板为脆性断裂。
普通混凝土的原料主要包括：普通硅酸盐水泥、水、碎石、河沙以及粉煤灰。
实施例1提供的接缝修补材料制成的混凝土与普通混凝土相比具有显著的抵抗开裂能力，在裂缝出现早期纤维能够充分发挥桥联作用，延缓裂缝的扩展速度并限制所产生的裂缝宽度。其次，试件弯曲过程中受拉部位出现多缝开裂的应变硬化特征，显著提高了构件的变形能力，有效延长了其在承受弯曲荷载时的疲劳寿命。二者综合作用使得实施例1提供的接缝修补材料制成的混凝土在承受弯曲荷载条件下具有更好的变形能力和弯曲韧性。
试验例3
本试验例就实施例1提供的接缝修补材料制备的混凝土内部纤维的增强增韧的作用。
图3-图6示出了四种纤维破坏模式后混凝土的SEM电镜扫描图；
图3示出了纤维从基体中被拔出后混凝土的SEM电镜扫描图；图4示出了纤维被拉断后混凝土的SEM电镜扫描图；图5示出了纤维被拔出后混凝土的SEM电镜扫描图；图6示出了纤维被拔出后混凝土的SEM电镜扫描图。
从图3-图6可以看出：纤维具有较长的伸出长度，破坏存在被拔出和拉断两种合理并存的模式。在纤维还没有被完全拔出或拉断的情况下，在混凝土基体裂缝的周围基体又会产生新的裂纹，从而，应力和能量分散在不同的截面上。由于纤维具有良好的延性，有很大的极限变形值，基体一旦开裂，横跨裂缝的纤维由于桥接作用，便阻止裂缝进一步张开、扩展。从图3-图6可以看出纤维以拔出破坏的模式居多，纤维能够提高混凝土的韧性。
试验例4
对普通混凝土与实施例1提供的混凝土进行渗透性能试验。结果见表2所示。
表2普通混凝土和实施例1的混凝土抗渗透试验结果
Figure BDA0002400956040000191
从表2可以看出，在龄期为28天时，实施例1的混凝土渗透系数为4.69×10-10cm/s，此时，同强度普通混凝土的渗透系数为8.86×10-10cm/s，是纤维增强混凝土的1.9倍；56天龄期时，普通混凝土和实施例1的混凝土渗透系数均有所降低，可见，实施例1的混凝土的抗渗能力较同强度等级的普通混凝土强，且随着龄期的增长，的抗渗性逐渐增强。
实施例1的混凝土掺加了活性矿物掺和料，水化反应后填充基体中的孔隙，增强结构密实性，减小孔隙率，从而提高抗渗性。而PVA纤维掺入实施例1的混凝土中，在基体中形成乱向的网络分布结构，产生纤维桥接作用，横跨裂缝的纤维拉扯周围的基体，能有效抑制扩展，从而有效提高其抗渗性能。
以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种接缝修补材料，其特征在于，所述接缝修补材料主要包括按重量份数计的以下组分：
水泥170～180份、细骨料170～190份、石灰石75～90份、可再分散聚合物乳液或乳胶5～20份、减水剂1～6份、引气剂0.0001～1份、纤维材料1.5～7份、第一组分175～185份、第二组分40～100份以及第三组分20～80份；
其中，所述引气剂包括烷基磺酸钠和/或烷基苯磺酸钠；
所述纤维材料包括聚乙烯醇纤维和/或聚乙烯纤维；
所述第一组分选自粉煤灰、煤矸石或者粉煤灰-矿渣复合超细粉中的任意一个；
所述第二组分包括矿粉或者偏高岭土；
所述第三组分包括火山灰或者硅灰。
2.根据权利要求1所述的接缝修补材料，其特征在于，所述接缝修补材料主要包括按重量份数计的以下组分：
所述水泥172～178份、所述细骨料176～183份、所述石灰石76～86份、所述可再分散聚合物乳液或乳胶12～16份、减水剂1.1～1.8份、所述引气剂0.2～0.8份、所述纤维材料2.4～3.6份、所述第一组分178～181份、所述第二组分48～54份以及所述第三组分20～36份。
3.根据权利要求1所述的接缝修补材料，其特征在于，所述纤维材料包括弹性模量大于等于48.5Gpa、长径比为280～530的聚乙烯醇纤维。
4.根据权利要求1所述的接缝修补材料，其特征在于，所述减水剂选自聚羧酸系高性能减水剂。
5.根据权利要求1所述的接缝修补材料，其特征在于，所述可再分散聚合物乳液或乳胶选自：乙烯-乙酸乙烯酯共聚乳液、丁苯胶乳、氯丁胶乳、聚丙烯酸酯乳液、苯丙乳液、聚乙酸乙烯酯乳液、醋酸乙烯酯与乙烯共聚胶粉、乙烯与氯乙烯及月硅酸乙烯酯三元共聚胶粉、醋酸乙烯酯与乙烯及高级脂肪酸乙烯酯三元共聚胶粉、醋酸乙烯酯与高级脂肪酸乙烯酯共聚胶粉、丙烯酸酯与苯乙烯共聚胶粉、醋酸乙烯酯与丙烯酸酯及高级脂肪酸乙烯酯三元共聚胶粉、醋酸乙烯酯均聚胶粉或者苯乙烯与丁二烯共聚胶粉中的至少一种。
6.根据权利要求1所述的接缝修补材料，其特征在于，所述细骨料包括70～140目的石英砂。
7.根据权利要求6所述的接缝修补材料，其特征在于，所述细骨料的二氧化硅含量大于等于99％，莫氏硬度大于等于7，含水率小于等于0.2％。
8.根据权利要求1所述的接缝修补材料，其特征在于，所述粉煤灰为一级粉煤灰。
9.一种CRTSⅡ型轨道板宽接缝的修补方法，其特征在于，所述CRTSⅡ型轨道板宽接缝的修补方法包括：
采用权利要求1-8任一项所述的接缝修补材料制备成混凝土，将所述混凝土填补于CRTSⅡ型轨道板宽接缝。
10.根据权利要求9所述的CRTSⅡ型轨道板宽接缝的修补方法，其特征在于，所述采用权利要求1-8任一项所述的接缝修补材料制备成混凝土的步骤包括：
取45-55％质量份的干料、水以及所述减水剂混合，然后搅拌均匀，然后再混合余下的干料混合均匀，然后再加入所述纤维材料混合得到所述混凝土；
其中，所述干料包括所述水泥、所述细骨料、所述石灰石、所述可再分散聚合物乳液或乳胶、所述引气剂、所述第一组分、所述第二组分以及所述第三组分。
CN202010149073.2A 2020-03-05 2020-03-05 接缝修补材料及crtsⅱ型轨道板宽接缝的修补方法 Pending CN111333385A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010149073.2A CN111333385A (zh) 2020-03-05 2020-03-05 接缝修补材料及crtsⅱ型轨道板宽接缝的修补方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010149073.2A CN111333385A (zh) 2020-03-05 2020-03-05 接缝修补材料及crtsⅱ型轨道板宽接缝的修补方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN111333385A true CN111333385A (zh) 2020-06-26

Family

ID=71178009

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202010149073.2A Pending CN111333385A (zh) 2020-03-05 2020-03-05 接缝修补材料及crtsⅱ型轨道板宽接缝的修补方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN111333385A (zh)

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103332909A (zh) * 2013-07-01 2013-10-02 中国建筑股份有限公司 一种高延性修补干粉砂浆及其制备方法
CN110330273A (zh) * 2019-05-31 2019-10-15 中国铁路总公司 纤维增强混凝土原料、纤维增强混凝土及其制备方法和应用

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103332909A (zh) * 2013-07-01 2013-10-02 中国建筑股份有限公司 一种高延性修补干粉砂浆及其制备方法
CN110330273A (zh) * 2019-05-31 2019-10-15 中国铁路总公司 纤维增强混凝土原料、纤维增强混凝土及其制备方法和应用

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
卢春房等: "《轨道工程》", 30 April 2015, 中国铁道出版社 *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Ling et al. Effect of PVA fiber on mechanical properties of cementitious composite with and without nano-SiO2
Khooshechin et al. Experimental and mechanical performance of shotcrete made with nanomaterials and fiber reinforcement
Turk et al. Coupled effects of limestone powder and high-volume fly ash on mechanical properties of ECC
Atewi et al. Fracture and permeability properties of glass fiber reinforced self-compacting concrete with and without nanosilica
Wang et al. Improving performance of recycled aggregate concrete with superfine pozzolanic powders
Gao et al. Mechanical properties of steel fiber-reinforced, high-strength, lightweight concrete
Wang et al. Ultra-lightweight engineered cementitious composite using waste recycled hollow glass microspheres
Nodehi et al. Ultra high performance concrete (UHPC): Reactive powder concrete, slurry infiltrated fiber concrete and superabsorbent polymer concrete
Khalaj et al. RETRACTED: Modeling split tensile strength of high strength self compacting concrete incorporating randomly oriented steel fibers and SiO2 nanoparticles
Aulia Effects of polypropylene fibers on the properties of high-strength concretes
Alvarez et al. Microstructure, electrical and mechanical properties of steel fibres reinforced cement mortars with partial metakaolin and limestone addition
Humur et al. Effects of hybrid fibers and nanosilica on mechanical and durability properties of lightweight engineered geopolymer composites subjected to cyclic loading and heating–cooling cycles
KR20090036952A (ko) 터널 라이닝용 콘크리트 조성물
Zhu et al. Effects of different mixing ratio parameters on mechanical properties of cost-effective green engineered cementitious composites (ECC)
Zhang et al. Mechanical properties of polyvinyl alcohol fiber-reinforced concrete composite containing fly ash and nano-SiO2
CN105060791A (zh) 一种适于钢锚梁索塔锚固结构的c60自密实补偿收缩抗裂混凝土及其制备方法
Meng et al. Mechanical properties and microstructure of ultra-high strength concrete with lightweight aggregate
CN114149229B (zh) 用于悬浮隧道管段的超高性能混凝土及其制备方法
Zhao et al. Comparative study on the effect of steel and plastic synthetic fibers on the dynamic compression properties and microstructure of ultra-high-performance concrete (UHPC)
Kim et al. Influence of curing conditions on the mechanical performance of ultra-high-performance strain-hardening cementitious composites
Chen et al. Physical, mechanical and microstructural properties of ultra-lightweight high-strength geopolymeric composites
Razak et al. Toughness characteristics of Arenga pinnata fibre concrete
Vishavkarma et al. Tension and bond characteristics of foam concrete for repair applications
Li et al. Experimental investigation of the interfacial bonding properties between polyurethane mortar and concrete under different influencing factors
Amed et al. Glass fibre reinforced precast concrete containing high content pozzolanic materials

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20200626