CN111875330A - 一种基于胶凝材料的高铁无砟轨道自密实混凝土及制备方法 - Google Patents

一种基于胶凝材料的高铁无砟轨道自密实混凝土及制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于胶凝材料的高铁无砟轨道自密实混凝土及制备方法，属于自密实混凝土技术领域。该高铁无砟轨道自密实混凝土由水泥、胶凝材料、细骨料、粗骨料、粉煤灰、外加剂和适量的水制成。本发明所述自密实混凝土配方中，加入了以漂珠与石英砂为原料，经过高温熔融、水淬、研磨制成的胶凝材料，胶凝材料以其较大的比表面积和活性，从而增加了胶凝材料与其它拌合物之间的粘性，改善界面结构,增加密实度，也就相当于增加了胶凝材料与拌合物之间的摩擦力，从而能够有效地防止轻骨料上浮，克服了现有技术中轻骨料用于自密实混凝土中时存在离析、泌水的问题。

Description

一种基于胶凝材料的高铁无砟轨道自密实混凝土及制备方法
技术领域
本发明涉及高铁无砟轨道自密实混凝土技术领域，尤其涉及一种基于胶凝材料的高铁无砟轨道自密实混凝土及制备方法。
背景技术
无砟轨道是铁路桥梁、隧道及路基中经常采用的无砟道床技术，其结构主要包括钢轨、弹性常阻力扣件、轨道板、自密实混凝土层、隔离层和弹性缓垫层、底座板等组成。
目前，我国常用的轨道板有P5600型、P4925型和P4856型，自密实混凝土厚度一般为9cm，是设置在底座板与轨道板之间的混凝土层，起到传力和缓冲作用，施工时由于空间狭小，无法通过常规方法振捣密实，通过自行流动达到密实状态，
自密实混凝土是指在自身重力作用下，能够流动、密实，即使存在致密钢筋也能完全填充模板，同时获得很好均质性，并且不需要附加振动，就能自由流淌并充分填充模板内的空间，形成密实且均匀的胶凝结构。而现有技术的自密实混凝土部分存在流动性较差，易出现离析和泌水等问题。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的自密实混凝土存在的问题，提供一种基于胶凝材料的高铁无砟轨道自密实混凝土。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
一种基于胶凝材料的高铁无砟轨道自密实混凝土，以重量份数计，包括：水泥10～20份、胶凝材料10～20、细骨料20～30份、粗骨料10～30份、粉煤灰1～5份、外加剂和适量的水；
所述粗骨料采用5～25mm连续粒级的碎石，表观密度为2.72g/cm 3 ，堆积密度为1.30g/cm 3 ，吸水率为0.46%。
所述细骨料为粒径为 0.5～2.0mm、细度模数为 3.1～4.0、堆积密度为800～900kg/m 3 的页岩陶砂。
所述水泥为P · O42.5普通硅酸盐水泥；
所述粉煤灰为I级粉煤灰。
所述外加剂包括减水剂0.02～0.03份、膨胀剂0.3～1.5份。
所述减水剂为萘系减水剂或三聚氰胺减水剂的一种或两种的混合物。
所述所述膨胀剂为硫铝酸钙类膨胀剂。
所述胶凝材料的制备方法：将漂珠与石英砂按质量比1:1的比例混合均匀，放入高温炉中进行高温熔融，熔化温度为1000～1200℃，然后急冷水淬得到水淬渣，将所述水淬渣进行粉碎成粒状玻璃颗粒，粒径为1～8mm，水淬渣粉碎前烘干至含水率2～5％，加入脱硫石膏，其脱硫石膏的加入量为水淬渣重量的2～45%，然后进行连续球磨至比表面积为300～700m2/g。
所述漂珠是粉煤灰珠状颗粒中的一种，它是薄壁的空心玻璃微珠，密度较小、能漂浮在水上。所述漂珠的粒径为 0.01～0.5mm，堆积密度为 350～450kg/m3 。
本发明的另一目的在于提供一种基于胶凝材料的高铁无砟轨道自密实混凝土的制备方法。
一种基于胶凝材料的高铁无砟轨道自密实混凝土的制备方法，包括以下步骤：
（1）将一定量的细骨料、粗骨料、胶凝材料混合均匀 ；
（2）将一定量的水泥、粉煤灰混合均匀 ；
（3）将所述步骤（2）中混合均匀的物料加入至所述步骤（1）混合均匀后的物料中，再混合均匀，得到拌合料 ；
（4）将一定量的减水剂和膨胀剂溶于一定量的水中，得到减水剂的水溶液 ；
（5）将所述步骤（4）中的减水剂的水溶液加入至所述拌合料中，搅拌均匀，得到自密实混凝土。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
以漂珠与石英砂为原料，经过高温熔融、水淬、研磨制成胶凝材料尚没见报道，以这种胶凝材料用于自密实混凝土的配料中更没见报道。
1、本发明所述自密实混凝土配方中，加入了以漂珠与石英砂为原料，经过高温熔融、水淬、研磨制成的胶凝材料，胶凝材料以其较大的比表面积和活性，从而增加了胶凝材料与其它拌合物之间的粘性，改善界面结构, 增加密实度，也就相当于增加了胶凝材料与拌合物之间的摩擦力，从而能够有效地防止轻骨料上浮，克服了现有技术中轻骨料用于自密实混凝土中时存在离析、泌水的问题。
2、本发明所述自密实混凝土，在本发明所述水泥、粉煤灰、胶凝材料、轻质骨料的共同作用下，在保证大塌落扩展度的同时，大大降低自密混凝土表观密度，具有高流动性、不离析、不泌水、微膨胀性低的优点。
3、制备方法简单、易操作，所得自密实混凝土性能稳定。
具体实施方式
以下结合实施例，对本发明作进一步具体描述，但不局限于此。
本发明所述实施例中所用原材料如非特制，均为市售产品。原材料具体选择如下 ：
水泥 ：市售 P·O42.5 水泥。
漂珠 ：市售。
页岩陶砂 ：为粒径为 0.5～2.0mm、细度模数为 3.1～4.0、堆积密度为800～900kg/m3，市售。
粉煤灰 ：为I级粉煤灰，市售。
实施例1
称取P·O42.5等级普通硅酸盐水泥10份、胶凝材料20份、页岩陶砂20份、碎石30份、粉煤灰1份、萘系减水剂0.02份，硫铝酸钙类膨胀剂0.3份和适量的水；制备时，（1）将20份页岩陶砂、30份碎石、20份胶凝材料混合均匀；（2）将10份普通硅酸盐水泥、1份粉煤灰混合均匀；（3）将所述步骤（2）中混合均匀的物料加入至所述步骤（1）混合均匀后的物料中，再混合均匀，得到拌合料；（4）将0.02份的萘系减水剂和0.3份硫铝酸钙类膨胀剂溶于适量的水中，得到外加剂的水溶液；（5）将所述步骤（4）中的外加剂的水溶液加入至所述拌合料中，搅拌均匀，得到自密实混凝土。
由此制成的高铁无砟轨道自密实混凝土，经过检测，其性能指标为：坍落度261mm，扩展度625mm，压蒸膨胀率0.31％，7d抗压强度为36.0MPa，28d抗压强度56.2MPa。
实施例2
称取P·O42.5等级普通硅酸盐水泥20份、胶凝材料10份、页岩陶砂30份、碎石10份、粉煤灰5份、萘系减水剂0.03份，硫铝酸钙类膨胀剂1.2份和适量的水；制备时，（1）将30份页岩陶砂、10份碎石、10份胶凝材料混合均匀；（2）将20份普通硅酸盐水泥、5份粉煤灰混合均匀；（3）将所述步骤（2）中混合均匀的物料加入至所述步骤（1）混合均匀后的物料中，再混合均匀，得到拌合料；（4）将0.03份的萘系减水剂和1.2份硫铝酸钙类膨胀剂溶于适量的水中，得到外加剂的水溶液；（5）将所述步骤（4）中的外加剂的水溶液加入至所述拌合料中，搅拌均匀，得到自密实混凝土。
由此制成的高铁无砟轨道自密实混凝土，经过检测，其性能指标为：坍落度265mm，扩展度612mm，压蒸膨胀率0.30％，7d抗压强度为42.0MPa，28d抗压强度56.2MPa。
实施例3
称取P·O42.5等级普通硅酸盐水泥15份、胶凝材料15份、页岩陶砂25份、碎石20份、粉煤灰3份、萘系减水剂0.02份，硫铝酸钙类膨胀剂0.8份和适量的水；制备时，（1）将25份页岩陶砂、20份碎石、15份胶凝材料混合均匀；（2）将15份普通硅酸盐水泥、3份粉煤灰混合均匀；（3）将所述步骤（2）中混合均匀的物料加入至所述步骤（1）混合均匀后的物料中，再混合均匀，得到拌合料 ；（4）将0.02份的萘系减水剂和0.8份硫铝酸钙类膨胀剂溶于适量的水中，得到外加剂的水溶液；（5）将所述步骤（4）中的外加剂的水溶液加入至所述拌合料中，搅拌均匀，得到自密实混凝土。
由此制成的高铁无砟轨道自密实混凝土，经过检测，其性能指标为：坍落度254mm，扩展度620mm，压蒸膨胀率0.32％，7d抗压强度为40.5MPa，28d抗压强度60.6MPa。
实施例4
称取P·O42.5等级普通硅酸盐水泥17份、胶凝材料13份、页岩陶砂27份、碎石25份、粉煤灰2份、三聚氰胺减水剂0.03份，硫铝酸钙类膨胀剂0.6份和适量的水；制备时，（1）将27份页岩陶砂、25份碎石、13份胶凝材料混合均匀 ；（2）将17份普通硅酸盐水泥、2份粉煤灰混合均匀；（3）将所述步骤（2）中混合均匀的物料加入至所述步骤（1）混合均匀后的物料中，再混合均匀，得到拌合料；（4）将0.03份的三聚氰胺减水剂和0.6份硫铝酸钙类膨胀剂溶于适量的水中，得到外加剂的水溶液 ；（5）将所述步骤（4）中的外加剂的水溶液加入至所述拌合料中，搅拌均匀，得到自密实混凝土。
由此制成的高铁无砟轨道自密实混凝土，经过检测，其性能指标为：坍落度262mm，扩展度630mm，压蒸膨胀率0.34％，7d抗压强度为39.5MPa，28d抗压强度57.5MPa。
实施例5
称取P·O42.5等级普通硅酸盐水泥12份、胶凝材料16份、页岩陶砂22份、碎石17份、粉煤灰3份、三聚氰胺减水剂0.02份，硫铝酸钙类膨胀剂0.9份和适量的水；制备时，（1）将22份页岩陶砂、17份碎石、16份胶凝材料混合均匀；（2）将12份普通硅酸盐水泥、3份粉煤灰混合均匀；（3）将所述步骤（2）中混合均匀的物料加入至所述步骤（1）混合均匀后的物料中，再混合均匀，得到拌合料；（4）将0.02份的三聚氰胺减水剂和0.9份硫铝酸钙类膨胀剂溶于适量的水中，得到外加剂的水溶液；（5）将所述步骤（4）中的外加剂的水溶液加入至所述拌合料中，搅拌均匀，得到自密实混凝土。
由此制成的高铁无砟轨道自密实混凝土，经过检测，其性能指标为：坍落度255mm，扩展度615mm，压蒸膨胀率0.30％，7d抗压强度为49.5MPa，28d抗压强度68.5MPa。

Claims (9)

1.一种基于胶凝材料的高铁无砟轨道自密实混凝土，其特征在于以重量份数计，包括：水泥10～20份、胶凝材料10～20、掺合料细骨料20～30份、粗骨料10～30份、粉煤灰1～5份、外加剂和适量的水。
2.如权利要求1所述的一种基于胶凝材料的高铁无砟轨道自密实混凝土，其特征在于所述粗骨料采用5～25mm连续粒级的碎石，表观密度为2.72g/cm 3 ，堆积密度为1.30g/cm 3，吸水率为0.46%。
3.如权利要求1所述的一种基于胶凝材料的高铁无砟轨道自密实混凝土，其特征在于所述细骨料为粒径为 0.5～2.0mm、细度模数为 3.1～4.0、堆积密度为800～900kg/m3 的页岩陶砂。
4.如权利要求1所述的一种基于胶凝材料的高铁无砟轨道自密实混凝土，其特征在于所述外加剂包括减水剂0.02～0.03份、膨胀剂0.3～1.5份。
5.如权利要求1所述的一种基于胶凝材料的高铁无砟轨道自密实混凝土，其特征在于所述减水剂为萘系减水剂或三聚氰胺减水剂的一种或两种的混合物。
6.如权利要求1所述的一种基于胶凝材料的高铁无砟轨道自密实混凝土，其特征在于所述所述膨胀剂为硫铝酸钙类膨胀剂。
7.如权利要求1所述的一种基于胶凝材料的高铁无砟轨道自密实混凝土，其特征在于所述胶凝材料的制备方法：将漂珠与石英砂按质量比1:1的比例混合均匀，放入高温炉中进行高温熔融，熔化温度为1000～1200℃，然后急冷水淬得到水淬渣，将所述水淬渣进行粉碎成粒状玻璃颗粒，粒径为1～8mm，水淬渣粉碎前烘干至含水率2～5％，加入脱硫石膏，其脱硫石膏的加入量为水淬渣重量的2～45%，然后进行连续球磨至比表面积为300～700m2/g。
8.如权利要求7所述的一种基于胶凝材料的高铁无砟轨道自密实混凝土，其特征在于所述漂珠是粉煤灰珠状颗粒中的一种，所述漂珠的粒径为 0.01～0.5mm，堆积密度为 350～450kg/m3 。
9.一种基于胶凝材料的高铁无砟轨道自密实混凝土的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
（1）将一定量的细骨料、粗骨料、胶凝材料混合均匀；
（2）将一定量的水泥、粉煤灰混合均匀；
（3）将所述步骤（2）中混合均匀的物料加入至所述步骤（1）混合均匀后的物料中，再混合均匀，得到拌合料；
（4）将一定量的减水剂和膨胀剂溶于一定量的水中，得到减水剂的水溶液；
（5）将所述步骤（4）中的减水剂的水溶液加入至所述拌合料中，搅拌均匀，得到自密实混凝土。
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