CN114351457A - 一种铁路预制轨枕用超缓凝露石材料及其施工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于建筑材料技术领域，具体涉及一种铁路预制轨枕用超缓凝露石材料及其施工方法。该材料将高性能缓凝剂、缓凝剂助剂、稳定剂、表面活性剂以及水按一定比例混合而成，各组分质量比为高性能缓凝剂(5～11.5份)：缓凝剂助剂(1.2～4.5份)：稳定剂(0.005～0.08份)：表面活性剂(0.5～3.5份)：水(80.42～93.295份)；充分混合后均匀喷涂在载体薄膜上，将载体烘干后形成卷材成品。使用时根据轨枕需露石面积进行裁剪，然后用水浸湿后贴覆于轨枕模板内侧，浇筑混凝土，待轨枕蒸养完毕脱模后去除载体，采用高压水冲刷轨枕侧面，直至露出骨料。本发明提出的一种铁路预制轨枕用超缓凝露石材料及其施工方法，其施工方便、操作简易、成本低廉，界面骨料凹凸均匀性好，露石范围精确，且不会影响混凝土力学性能，具有广泛应用前景。
Description
技术领域
本发明属于建筑材料技术领域，具体涉及一种铁路预制轨枕用超缓凝露石材料及其施工方法。
背景技术
目前，我国高速铁路主要采用无砟轨道结构，无砟轨道结构分为板式无砟轨道和双块式无砟轨道结构两类。双块式无砟轨道结构主要由钢轨、扣件、双块式轨枕、道床板、隔离层、底座、凹槽周围弹性垫层等部件组成，具有施工工艺简单、效率高，工程造价低等优点，但也存在预制轨枕与后浇道床混凝土结合面粘结强度不足，容易出现收缩离缝的问题。
通过对双块式轨枕与道床混凝土结合的侧面部位进行凿毛处理，可增加轨枕混凝土表面粗糙度，大幅提高与后浇道床混凝土的粘结力，从而有效抑制后期离缝产生的几率。一般而言，混凝土凿毛露石的方式有机械凿毛、酸洗以及表面缓凝工艺等，其中采用表面缓凝工艺是比较经济、高效和环保的方法。但是采用传统在混凝土模板上涂刷缓凝剂的工艺，由于缓凝剂在模板上的流淌现象，导致表面露石范围控制困难，容易出现上部缓凝效果差，下部缓凝过度的问题，并且缓凝剂涂刷厚度也不易控制，造成压力水冲蚀后露石不均匀。当混凝土露石范围超过控制面积范围后，会导致混凝土露石面直接与环境介质接触，导致混凝土耐久性急剧降低。专利文献CN 108947583 A公开了一种混凝土露石剂及其制备方法，其中露石剂由白糖、柠檬酸钠等缓凝剂组成，再将羟丙甲基纤维素钠、渗透剂、防锈剂、杀菌剂与水混合而成。专利仅通过掺加一定量的增稠剂无法保证露石剂在混凝土垂直面模板上稳定停留，同时也无法保证涂刷的范围整齐。专利文献CN 107840630 A公开了一种环保无污染的混凝土露石剂及其制备方法，露石剂主要由羟丙基甲基纤维素、液态硅酸钠、羟基羧酸盐、蛋白质、脂肪酸、葡萄糖、尿素、硅酸三钙、硅酸二钙、铝酸三钙、铁铝酸四钙、降凝剂等材料组成，该露石剂组分繁多、并且诸如硅酸三钙、硅酸二钙、铝酸三钙、铁铝酸四钙等物质单一矿相不易获取，成本极高，实际生产难度很大。
本发明提出的一种铁路预制轨枕用超缓凝露石材料及其施工方法，将发明的超缓凝露石材料与载体薄膜进行复合，解决了传统工艺缓凝剂易流淌的问题，且能有效控制混凝土露石面积，其施工方便、操作简易、成本低廉，界面骨料凹凸均匀性好，露石范围控制更加精确，具有广泛应用前景。
发明内容
本发明针对传统露石工艺露石效果差、露石范围控制不准确等问题进行改进与创新，因而提出了一种铁路预制轨枕用超缓凝露石材料及其施工方法。
一种铁路预制轨枕用超缓凝露石材料及其施工方法，其特征在于将高性能缓凝剂、缓凝剂助剂、稳定剂、表面活性剂以及水充分混合后均匀喷涂在载体薄膜上，将载体烘干后形成卷材成品。各组分所占质量比为：
高性能缓凝剂：5～11.5份；
缓凝剂助剂：1.2～4.5份；
稳定剂：0.005～0.08份；
表面活性剂：0.5～3.5份；
水：80.42～93.295份；
该材料使用方法如下：
一种铁路预制轨枕用超缓凝露石剂在使用时根据轨枕需露石面积进行裁剪，然后用水浸湿后贴覆于轨枕模板内侧，浇筑混凝土，待轨枕蒸养完毕脱模后去除载体，采用高压水冲刷轨枕侧面，直至露出骨料。
所述的高性能缓凝剂为双1,6-亚己基三胺五甲叉磷酸钠(BHMTPH·PN·Na2)、2-膦酸丁烷-1,2,4三羧酸四钠(PBTCA·Na4)、聚合硫酸铁、聚合氯化铝的一种或两种组合物。
所述的缓凝剂助剂为葡萄糖酸钠、酒石酸钠、壳聚糖的一种或两种组合物。
所述的稳定剂为羟丁基纤维素醚、3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵纤维素醚、羟甲基化木质素纤维的一种。
所述的表面活性剂为2-(4-烷基-1,4-二氮杂二环[2.2.2]辛烷、烷基葡萄糖酰胺、聚醚改性有机硅的一种。其中，所述的聚醚改性有机硅为BYK-345或BYK-180中的一种。
所述的载体薄膜为高吸水高韧性无纺布，其厚度不超过0.25mm，由40％涤纶与60％木浆加工而成；载体薄膜上吸附溶液质量为240g/m2～280g/m2。
所述的烘干过程采用常压连续式干燥设备，其中干燥介质为空气，干燥温度不超过80℃。
本发明提出的一种铁路预制轨枕用超缓凝露石材料及其施工方法，具有以下有益效果：
1、高性能缓凝剂与缓凝剂助剂的掺加，使得配制的溶液能保证各种蒸养制度下轨枕混凝土与缓凝组分接触部分产生强烈的缓凝作用，便于脱模后压力水冲蚀。
2、稳定剂的掺加能提高溶液的粘度，表面活性剂的掺加提高了溶液的HLB值，增加了溶液的稳定性和粘聚性，使得溶液喷涂在载体薄膜上不易流淌，且贴覆在模板上具有一定粘合力。
3、采用载体薄膜工艺，使得露石范围控制更加精准，极大的降低了人为因素导致涂刷厚度不均匀、涂刷范围不准确等问题。
具体实施方式
实施例详细说明：本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
具体实施例1
将5kg双1,6-亚己基三胺五甲叉磷酸钠、1.2kg葡萄糖酸钠、0.005kg羟丁基纤维素醚、0.5kg 2-(4-烷基-1,4-二氮杂二环[2.2.2]辛烷以及93.295kg水充分混合后均匀的喷涂在高吸水高韧性无纺布上，无纺布烘干后粘贴在双块式轨枕混凝土模板侧面，待轨枕混凝土蒸养完毕脱模后去除无纺布，进行高压水冲蚀轨枕侧面，直至露出骨料。
具体实施例2
将11.5kg 2-膦酸丁烷-1,2,4三羧酸四钠、4.5kg酒石酸钠、0.08kg 3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵纤维素醚、3.5kg烷基葡萄糖酰胺以及80.42kg水充分混合后均匀的喷涂在高吸水高韧性无纺布上，无纺布烘干后粘贴在双块式轨枕混凝土模板侧面，待轨枕混凝土蒸养完毕脱模后去除无纺布，进行高压水冲蚀轨枕侧面，直至露出骨料。
具体实施例3
将6.2kg聚合硫酸铁、1.5kg聚合氯化铝、3.3kg壳聚糖、0.04kg羟甲基化木质素纤维、 2.2kg BYK-345以及86.76kg水充分混合后均匀的喷涂在高吸水高韧性无纺布上，无纺布烘干后粘贴在双块式轨枕混凝土模板侧面，待轨枕混凝土蒸养完毕脱模后去除无纺布，进行高压水冲蚀轨枕侧面，直至露出骨料。
具体实施例4
将3.3kg 2-膦酸丁烷-1,2,4三羧酸四钠、4.8kg聚合氯化铝、2.8kg葡糖糖酸钠、0.009kg羟丁基纤维素醚、3.1kg BYK-180以及85.991kg水充分混合后均匀的喷涂在高吸水高韧性无纺布上，无纺布烘干后粘贴在双块式轨枕混凝土模板侧面，待轨枕混凝土蒸养完毕脱模后去除无纺布，进行高压水冲蚀轨枕侧面，直至露出骨料。
具体实施例5
将3.5kg葡糖糖酸钠、0.01kg 3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵纤维素醚、3.4kg烷基葡萄糖酰胺以及93.09kg水充分混合后均匀的喷涂在高吸水高韧性无纺布上，无纺布烘干后粘贴在双块式轨枕混凝土模板侧面，待轨枕混凝土蒸养完毕脱模后去除无纺布，进行高压水冲蚀轨枕侧面，直至露出骨料。
具体实施例6
将10.8kg双1,6-亚己基三胺五甲叉磷酸钠、0.007kg羟丁基纤维素醚、0.9kg BYK-180以及88.293kg水充分混合后均匀的喷涂在高吸水高韧性无纺布上，无纺布烘干后粘贴在双块式轨枕混凝土模板侧面，待轨枕混凝土蒸养完毕脱模后去除无纺布，进行高压水冲蚀轨枕侧面，直至露出骨料。
具体实施例7
将3.6kg 2-膦酸丁烷-1,2,4三羧酸四钠、3.2kg聚合氯化铝、3.6kg壳聚糖、2.8kgBYK-345 以及86.8kg水充分混合后均匀的喷涂在高吸水高韧性无纺布上，无纺布烘干后粘贴在双块式轨枕混凝土模板侧面，待轨枕混凝土蒸养完毕脱模后去除无纺布，进行高压水冲蚀轨枕侧面，直至露出骨料。
具体实施例8
将11.1kg聚合硫酸铁、2.2kg酒石酸钠、0.009kg羟甲基化木质素纤维以及86.691kg水充分混合后均匀的喷涂在高吸水高韧性无纺布上，无纺布烘干后粘贴在双块式轨枕混凝土模板侧面，待轨枕混凝土蒸养完毕脱模后去除无纺布，进行高压水冲蚀轨枕侧面，直至露出骨料。
具体实施例9
将5.5kg聚合硫酸铁、4.7kg聚合氯化铝、3.1kg壳聚糖、0.05kg羟甲基化木质素纤维、 2.1kg 2-(4-烷基-1,4-二氮杂二环[2.2.2]辛烷以及84.55kg水充分混合后喷涂在双块式轨枕混凝土模板侧面，待轨枕混凝土蒸养完毕脱模后进行高压水冲蚀轨枕侧面，直至露出骨料。
实施效果：
外观质量：待轨枕混凝土蒸养完毕脱模后采用高压水冲蚀轨枕四周，将混凝土转移至通风处，待混凝土四周水分挥发后观察四周骨料露出情况，其中水泥为金隅P·O42.5，矿物掺合料为S95级矿粉，细骨料为细度模数2.8的河砂，粗骨料为5-10mm、10-20mm级配碎石，减水剂为固含量为20％的聚羧酸型减水剂，混凝土配合比见表1，具体试验结果见表2。
表1轨枕混凝土配合比(单位kg)
| 水泥 | 矿粉 | 砂 | 5-10mm | 10-20mm | 水 | 减水剂 |
| 432 | 48 | 670 | 357 | 833 | 125 | 4.9 |
其中混凝土坍落度为20±10mm，含气量不超过3％；蒸养制度为：静停期的环境温度为 5～30℃，成型后静置时间为2h；升温期的升温速度不得大于15℃/h，升温时间为2h；恒温期的蒸汽温度不得超过45℃，混凝土芯部温度不得超过55℃，恒温时间为6h；降温期的降温速度不得大于10℃/h，脱模时，轨道板表面与环境温差不超过15℃，降温时间为2h。
表2采用各实施例混凝土四周冲蚀外观质量
通过表2发现，采用实施例1～实施例4的轨枕四周骨料露出优异；而实施例5中由于未掺加高性能缓凝剂，使得混凝土表面缓凝效果差，无骨料露出；实施例6中未掺加缓凝剂助剂，使得混凝土表面缓凝作用下降，骨料部分露出；实施例7和实施例8中分别未掺加稳定剂和表面活性剂，使得整个液体的稳定性差，导致冲蚀的混凝土骨料未露出；实施例9中未在混凝土模板上粘贴无纺布，使得溶液的缓凝效果有限，骨料部分露出。
剥落量：待轨枕混凝土蒸养完毕脱模后采用高压水冲蚀轨枕四周，将混凝土转移至通风处，计算混凝土的剥落量，其中剥落量的计算如式1所示。具体测试结果如表3所示。
εpeel——300×300×50mm试件四周剥落量，单位％；
m0——300×300×50mm试件的初始质量，单位g；
m1——300×300×50mm试件的冲蚀完毕干燥的质量，单位g；
表3各实施例的混凝土剥落量
| 组号 | 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | 实施例4 | 实施例5 |
| 剥落量/％ | 2.6 | 2.8 | 2.4 | 2.4 | 0.05 |
| 组号 | 实施例6 | 实施例7 | 实施例8 | 实施例9 | 空白 |
| 剥落量/％ | 0.86 | 0.02 | 0.03 | 0.71 | 0.003 |
通过表3发现，采用实施例1～实施例4的轨枕剥落量最大，其中实施例2的剥落量>实施例1>实施例3＝实施例4；而实施例5、实施例7和实施例8分别未掺加高性能缓凝剂、稳定剂以及表面活性剂，混凝土的剥落量几乎没有；而实施例6和实施例9未掺加缓凝剂助剂、未使用无纺布，混凝土的剥落量明显小于实施例1～实施例4。
粘接强度：粘结强度参照GB 50081-2019《混凝土物理力学性能试验方法标准》1.3节的要求进行。分别成型150×150×150mm的混凝土试件，其中试件的一个侧面按照实施例1～9 成型，而后将试件切割为150×150×75mm(150×150mm的侧面为露石面)，再将新拌混凝土灌注至试模，新老混凝土的界面为露石面。按照相关标准测试混凝土的粘结强度，如表4 所示。
表4采用各实施例露石的混凝土粘结强度
通过表4发现，采用实施例1～实施例4的粘接强度最大，采用实施例6和实施例9的次之，而采用实施例5、实施例7和实施例8的粘接强度最小。其中实施例1～实施例4的混凝土粘接强度基本相同；采用实施例6和实施例9即未掺加缓凝助剂和未使用无纺布的混凝土粘结强度小于前者；而采用实施例5、实施例7和实施例8的混凝土粘结强度与未经露石处理的混凝土粘结强度相差不大，并没有提高粘结强度。
通过测试可得以下结论：将高性能缓凝剂、缓凝助剂、稳定剂以及表面活性剂有机结合，提高了溶液的稳定性，并显著降低了高温蒸养温度下的水泥水化速率；采用高吸水高韧性无纺布有效提高了露石表面的均匀性和露石范围的准确性，并防止溶液在模板垂直面受重力作用而流淌。通过测试露石面的混凝土粘结强度发现，采用本发明的一种双块式轨枕混凝土侧面露石技术，有着较大的混凝土剥落量，并显著增加了轨枕混凝土与道床混凝土界面的粘结强度，有效减少了轨枕四周与道床板离缝的产生。
以上对本发明的实施方式做了详细说明。但是本发明并不限于上述实施方式，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下做出各种变化。
Claims (7)
1.一种铁路预制轨枕用超缓凝露石剂及其施工方法，其特征在于将高性能缓凝剂、缓凝剂助剂、稳定剂、表面活性剂以及水充分混合后均匀喷涂在载体薄膜上，将载体烘干后形成卷材成品。各组分所占质量比为：
高性能缓凝剂：5～11.5份；
缓凝剂助剂：1.2～4.5份；
稳定剂：0.005～0.08份；
表面活性剂：0.5～3.5份；
水：80.42～93.295份；
该材料使用方法如下：
一种铁路预制轨枕用超缓凝露石剂在使用时根据轨枕需露石面积进行裁剪，然后用水浸湿后贴覆于轨枕模板内侧，浇筑混凝土，待轨枕蒸养完毕脱模后去除载体，采用高压水冲刷轨枕侧面，直至露出骨料。
2.根据权利要求1所述的一种铁路预制轨枕用超缓凝露石剂及其施工方法，其特征在于：所述的高性能缓凝剂为双1,6-亚己基三胺五甲叉磷酸钠(BHMTPH·PN·Na2)、2-膦酸丁烷-1,2,4三羧酸四钠(PBTCA·Na4)、聚合硫酸铁、聚合氯化铝的一种或两种组合物。
3.根据权利要求1所述的一种铁路预制轨枕用超缓凝露石剂及其施工方法，其特征在于：所述的缓凝剂助剂为葡萄糖酸钠、酒石酸钠、壳聚糖的一种或两种组合物。
4.根据权利要求1所述的一种铁路预制轨枕用超缓凝露石剂及其施工方法，其特征在于：所述的稳定剂为羟丁基纤维素醚、3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵纤维素醚、羟甲基化木质素纤维的一种。
5.根据权利要求1所述的一种铁路预制轨枕用超缓凝露石剂及其施工方法，其特征在于：所述的表面活性剂为2-(4-烷基-1,4-二氮杂二环[2.2.2]辛烷、烷基葡萄糖酰胺、聚醚改性有机硅的一种；其中，所述的聚醚改性有机硅为BYK-345或BYK-180中的一种。
6.根据权利要求1所述的一种铁路预制轨枕用超缓凝露石剂及其施工方法，其特征在于：所述的载体薄膜为高吸水高韧性无纺布，其厚度不超过0.25mm，由40％涤纶与60％木浆加工而成；载体薄膜上吸附溶液质量为240g/m2～280g/m2。
7.根据权利要求1所述的一种铁路预制轨枕用超缓凝露石剂及其施工方法，其特征在于：所述的烘干过程采用常压连续式干燥设备，其中干燥介质为空气，干燥温度不超过80℃。
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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