CN116409976A - 一种轨道板封锚砂浆及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及建筑工程材料技术领域，具体公开一种轨道板封锚砂浆，包括如下重量份数的原料各组分：水泥40‑60份、矿物掺合料0‑20份、细骨料40‑50份、减水剂0.1‑0.8份、保水剂0.2‑1份、抗裂纤维0.1‑0.5份、膨胀剂1‑3份、防水剂0.3‑1份、钢筋防腐剂0.2‑1份、缓凝剂0‑4份、改性聚合物乳液10‑18份。本发明提供的封锚砂浆通过各组分之间的协同作用，显著提升了封锚部位的抗冻融性，也保证了防腐效果，从而延长轨道板的耐久性，并且通过采用改性聚合物乳液，保证施工时操作时间的一致性。

Description

一种轨道板封锚砂浆及其制备方法

技术领域

本发明涉及建筑工程材料领域，尤其涉及一种轨道板封锚砂浆及其制备方法。

背景技术

随着我国高速铁路的发展，因无砟轨道具有平顺性好，稳定性好的特点，所以无咋轨道逐步替代了有砟轨道。目前应用最多的有CRTSⅠ型板式无砟轨道、CRTSⅡ型板式无砟轨道和CRTSⅢ型板式无砟轨道，上述几种预应力混凝土轨道板的预埋钢筋端部都保留有锚穴，轨道板经过成型、蒸养、拆模工序后需要用封锚砂浆对锚穴进行封堵，然后入水继续养护。锚穴封锚质量的好坏直接影响轨道板的质量，若锚穴封锚出现开裂或与基层脱离的现象，就会使预应力钢筋暴露在空气和水中，钢筋出现锈蚀现象就会影响轨道板的耐久性。

根据轨道板制作工艺，经过蒸养后的轨道板，拆模后就需要进行封锚施工，此时轨道板仍处40-50℃的高温状态，进行锚穴封锚作业后，封锚砂浆在凝固前会出现受热失水的问题，锚穴边缘部容易出现干缩开裂的现象。

现有的技术方案通常在配方中加入膨胀剂或者减缩剂，但这两种方法都是在砂浆凝固后起到膨胀或减缩的作用，对砂浆凝固前的失水干缩开裂问题未能解决；除此以外，由于水泥的水化反应速度与温度有关，封锚砂浆的凝固时间也会受到环境温度的影响，温度升高时凝固时间缩短，温度降低时凝固时间延长。实际施工时，凝固时间过短会导致可操作时间不够，凝固时间过长则会导致不能及时入水养护，并且很多地区一天中的温差较大，固定配合比的砂浆不能同时满足不同时间段的施工要求，因此，亟需一种新型的轨道板封锚砂浆。

发明内容

针对现有的封锚砂浆强度低、易开裂、凝固时间不稳定等缺点，本发明提供了一种轨道板封锚砂浆。

以外，本发明还提供一种轨道板封锚砂浆的制备方法。

第一方面，本发明提供了一种轨道板封锚砂浆，采用如下方案：

一种轨道板封锚砂浆，包括如下重量份数的原料各组分：水泥40-60份、矿物掺合料0-20份、细骨料40-50份、减水剂0.1-0.8份、保水剂0.2-1份、抗裂纤维0.1-0.5份、膨胀剂1-3份、防水剂0.3-1份、钢筋防腐剂0.2-1份、缓凝剂0-4份、改性聚合物乳液10-18份；

所述改性聚合物乳液包括如下重量份数的原料各组分：磷酸二氢铝3-8份、硅酸镁铝5-10份、玻璃微珠10-20份、水52-77份、硅烷偶联剂溶液5-10份、渗透剂1-3份、增塑剂10-20份。

本发明提供的封锚砂浆中加入了抗裂纤维和保水剂，保水剂可以降低封锚砂浆在高温环境下的失水率，抗裂纤维可在未凝固的砂浆内起到物理增强、增韧的作用，这两种组分的复合作用效果可以保证封锚砂浆在未凝固时的状态也不会因受到高温影响而失水收缩开裂。并且，在加入钢筋防腐剂的基础上，又加入了防水剂和渗透剂，其中防水剂可提高砂浆的耐水性能，可防止封锚后入水养护时，水分进入砂浆内部，渗透剂可增强砂浆与锚穴界面的结合更密实，封闭性更好，可以有效防止水分及空气从界面处侵入钢筋防腐剂、防水剂和渗透剂的协同作用，显著提高了封锚部位的抗冻融性，也保证了防腐效果，从而延长轨道板的耐久性。

本发明采用了改性聚合物乳液，其中玻璃微珠为微球结构，提供滚珠润滑效果，硅酸镁锂为层状结构，提供滑动润滑效应，磷酸二氢铝提供一定的增粘作用，三者的复合作用提供了优异的润滑效果，使封锚砂浆具有良好的挤出润滑性。添加的增塑剂可增强砂浆的触变性，起到防止封锚后下垂的作用。改性聚合物乳液本身具有了润滑和增塑的作用，因此与现有技术方案提供的聚合物乳液相比，可以在一定范围调整用量而不会影响封锚砂浆的可操作性。由于水泥的凝固时间受到加水量的影响，因此可通过改变流变改性聚合物乳液的用量，来改变封锚砂浆的拌合用水量，进而调整封锚砂浆的凝固时间。

优选地，所述减水剂为三聚氰胺系减水剂、氨基磺酸盐系减水剂或聚羧酸系减水剂中的至少一种；和/或

所述保水剂为纤维素醚、聚丙烯酰胺或木质纤维中的至少一种；和/或

所述抗裂纤维为聚丙烯纤维、玻璃纤维和玄武岩纤维中的至少一种；和/或

所述膨胀剂为UEA膨胀剂、硫铝酸钙膨胀剂或氧化镁膨胀剂中的至少一种；和/或

所述防水剂为改性片状硅酸盐、甲基硅酸钠、甲基硅酸钾或硬脂酸锌中至少一种；和/或

所述钢筋防锈剂为苯并三氮唑、亚硝酸钙或脂肪醇胺中的至少一种；和/或

所述缓凝剂为蔗糖、葡萄糖酸、硼酸、酒石酸或焦磷酸钠中的至少一种。

优选的，所述水泥为普通硅酸盐水泥、硫铝酸盐水泥或铝酸盐水泥中的至少一种；和/或

所述矿物掺合料为矿粉、尾矿粉、粉煤灰或硅微粉中的至少一种；和/或

所述细骨料为河砂、石英砂、矿砂或钙砂中的至少一种。

优选的，所述聚合物乳液为环氧乳液、聚氨酯乳液、酚醛树脂乳液、有机硅乳液、乙烯基树脂乳液、乳化橡胶、乳化沥青、硅丙乳液、苯丙乳液或纯丙乳液中的至少一种；和/或

所述玻璃微珠粒径尺寸为0.05-10μm；和/或

所述增塑剂为淀粉醚、聚乙烯醇或聚乙烯亚胺中的至少一种；和/或

所述渗透剂为渗透剂为OP-10、吐温-20、脂肪醇聚氧乙烯醚、琥珀酸二异辛酯磺酸钠中的至少一种。

优选地，所述改性聚合物乳液的制备方法包括以下步骤：

1)、将磷酸二氢铝、硅酸镁锂、玻璃微珠和离子水混合搅拌，得到凝胶状悬浮液；

2)、取硅烷偶联剂溶液在搅拌状态下添加至由步骤1)制得的凝胶状悬浮液中，加热并搅拌，然后静置，得到混合悬浮液；

3)、将渗透剂、增塑剂和聚合物乳液混合均匀，得到混合乳液，将步骤2)制得的混合悬浮液与混合乳液混合，得到改性聚合物乳液。

优选地，所述混合悬浮液和混合乳液的重量分比为2:1。

优选地，步骤2)中所述加热的温度为50-55℃，所述搅拌时间为30-40min。

第二方面，本发明还提供上述任一种轨道板封锚砂浆的制备方法，采用如下方案：

其制备步骤如下：将水泥、矿物掺合料、细骨料、减水剂、缓凝剂、膨胀剂、保水剂、抗裂纤维、防水剂、钢筋防腐剂混合均匀，再加入改性聚合物乳液、水搅拌混合均匀，得到封锚砂浆。

本发明提供的轨道板封锚砂浆的制备方法，通过采用分步的方式将各原料进行混合，增加各组分间的相容性，并且使得各组分均匀分散于涂料原料之中，充分发挥各组分的作用，从而保持制备封锚砂浆过程中的稳定性。

本发明的工作原理及有益效果为：

1、本发明中，通过采用改性聚合物乳液，来改变封锚砂浆的拌合用水量，进而调整封锚砂浆的凝固时间。在温差较大的地区使用时，当温度高时可适当增加流变改性聚合物乳液的用量，温度低时可适当降低流变改性聚合物乳液的用量，以抵消温差对封锚砂浆凝固时间的影响，保证施工时操作时间的一致性。

2、本发明中的改性聚合物乳液包括玻璃微珠、磷酸二氢铝和硅酸镁锂，玻璃微珠为微球结构，硅酸镁锂为层状结构，磷酸二氢铝提供一定的增粘作用下，从而使得改性聚合物乳液可增强封锚砂浆的润滑效果和挤出润滑性。

3、本发明中的封锚砂浆中加入了抗裂纤维和保水剂，抗裂纤维和保水剂的复合作用效果可以保证封锚砂浆在未凝固时的状态不会受到温度变化的影响，从而减少了自身失水收缩开裂的现象。

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。

原料：

磷酸二氢铝：生产厂家为石家庄鑫盛化工有限公司；

硅酸镁锂：生产厂家为毕克助剂(上海)有限公司；

玻璃微珠：生产厂家为河北溢磊矿业有限公司；

吐温-20：生产厂家为江苏省海安石油化工厂；

聚乙烯醇：生产厂家为长春化工(江苏)有限公司；

硅丙乳液：生产厂家为青岛大洋海得润建材有限公司；

硫铝酸盐水泥：生产厂家为登电集团水泥有限公司；

普通硅酸盐水泥：生产厂家为金隅水泥；

S95矿粉：生产厂家为灵寿县杰灵矿产品贸易有限公司；

石英砂：生产厂家为灵寿县全丰矿产品加工厂；

聚羧酸减水剂：生产厂家为巴斯夫(中国)有限公司；

硼酸：生产厂家为山东飞鸿新材料有限公司；

硫铝酸钙膨胀剂：生产厂家为郑州市建文特材科技有限公司；

纤维素醚：生产厂家为山东赫达集团股份有限公司；

聚丙烯酰胺：生产厂家为江阴市凌润化工科技有限公司；

玻璃纤维：生产厂家为任丘市志远短切纤维厂；

硬脂酸锌：生产厂家为天津鼎盛鑫化工有限公司；

苯并三氮唑：生产厂家为济南澳兴化工有限公司；

硅烷偶联剂：型号为KH570，：生产厂家为山东华晨新材料有限公司。

制备例

一种改性聚合物乳液，其制备步骤如下：

1)、取3.5kg磷酸二氢铝、4kg硅酸镁锂、10kg玻璃微珠和45kg去离子水混合搅拌，得到凝胶状悬浮液；

2)、取1.5kg浓度为20％的经水解的硅烷偶联剂溶液在搅拌状态下添加至由步骤1)制得的凝胶状悬浮液中，加热至40℃并搅拌30min，然后静置3-4h，得到混合悬浮液；

3)、取0.5kg吐温-20、2.5kg聚乙烯醇和30kg硅丙乳液混合均匀，得到混合乳液，将步骤2)制得的混合悬浮液与混合乳液按质量比2:1的比例混合，得到改性聚合物乳液。

其中，微珠粒径尺寸为5微米。

实施例

实施例1

一种轨道板封锚砂浆，及制备方法：

S1.将40kg硫铝酸盐水泥、10kg普通硅酸盐水泥、10kg矿粉、50kg石英砂、2kg聚羧酸系减水剂、3kg硼酸、3kg硫铝酸钙膨胀剂、1kg纤维素醚、1.5kg聚丙烯酰胺、0.2kg玻璃纤维、2kg硬脂酸锌、1kg苯并三氮唑混合均匀，得到混合料；

S2.将13kg改性聚合物乳液添加至由S1制得的混合料中，混合均匀，得到封锚砂浆。

其中，硫铝酸盐水泥为52.5型硫铝酸盐水泥；普通硅酸盐水泥为52.5型普通硅酸盐水泥；矿粉为S95级矿粉；石英砂为40-80目石英砂。

实施例2-6

实施例2-6的封锚砂浆包括如表1所示的重量份的原料。

表1实施例2-6中的封锚砂浆的原料及重量份

对比例

对比例1-5的封锚砂浆包括如表2所示的重量份的原料，与实施例1不同的是各组份的重量份，其余步骤与实施例1均相同。

表2对比例1-5中的封锚砂浆的原料及重量份

性能检测试验

试验例

将实施例1-6，对比例1-5，按GB/T 17671-1999《水泥胶砂强度试验》中的7.2成型方法制备试件，每组制备三组试件，按8进行试件的养护，三组试件分别养护1d、7d、28d，到达指定龄期后，分别按9试验程序中的方法，测试抗压强度。

按GB/T 1346-2011《水泥标准稠度用水量、凝结时间》中8.3初凝时间的测定，测定实施例1-6和对比例1-5的操作时间(初凝时间)

测定结果如表3所示。

表3实施例1-6和对比例1-5的测定结果

结合表3中的实施例1-3的结果可以看出，相同环境温度下，通过改变流变改性聚合物乳液的用量可调整封锚砂浆的操作时间。

根据实施例4-6的结果可以看出，不同环境温度下，通过改变流变改性聚合物乳液的用量可保持封锚砂浆操作时间的一致性。

根据对比例1-3的结果可以看出，单纯改变聚合物乳液的用量，虽然可以调整封锚砂浆的凝结时间，但对砂浆的挤出润滑性和塑性影响较大，结合对比例4的结果，若只加入保水组分，而不加入抗裂纤维，可出现轻微开裂，再结合对比例5的结果，保水组分和抗裂纤维都不加入时，开裂情况较严重。

综上，本发明提供的封锚砂浆通过采用改性聚合物乳液，来改变封锚砂浆的拌合用水量，进而调整封锚砂浆的凝固时间。在温差较大的地区使用时，当温度高时可适当增加流变改性聚合物乳液的用量，温度低时可适当降低流变改性聚合物乳液的用量，以抵消温差对封锚砂浆凝固时间的影响，保证施工时操作时间的一致性，改性聚合物乳液可增强封锚砂浆的润滑效果和挤出润滑性，同时，本发明中的封锚砂浆中加入了抗裂纤维和保水剂，抗裂纤维和保水剂的复合作用效果可以保证封锚砂浆在未凝固时的状态不会受到温度变化的影响，从而减少了自身失水收缩开裂的现象。

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、等同替换或改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种轨道板封锚砂浆，其特征在于：包括如下重量份数的原料各组分：水泥40-60份、矿物掺合料0-20份、细骨料40-50份、减水剂0.1-0.8份、保水剂0.2-1份、抗裂纤维0.1-0.5份、膨胀剂1-3份、防水剂0.3-1份、钢筋防腐剂0.2-1份、缓凝剂0-4份、改性聚合物乳液10-18份；

所述改性聚合物乳液包括如下重量份数的原料各组分：磷酸二氢铝3-8份、硅酸镁铝5-10份、玻璃微珠10-20份、水52-77份、硅烷偶联剂溶液5-10份、渗透剂1-3份、增塑剂10-20份。

2.如权利要求1所述的一种轨道板封锚砂浆，其特征在于：所述减水剂为三聚氰胺系减水剂、氨基磺酸盐系减水剂或聚羧酸系减水剂中的至少一种；和/或

所述保水剂为纤维素醚、聚丙烯酰胺或木质纤维中的至少一种；和/或

所述抗裂纤维为聚丙烯纤维、玻璃纤维和玄武岩纤维中的至少一种；和/或

所述膨胀剂为UEA膨胀剂、硫铝酸钙膨胀剂或氧化镁膨胀剂中的至少一种；和/或

所述防水剂为改性片状硅酸盐、甲基硅酸钠、甲基硅酸钾或硬脂酸锌中至少一种；和/或

所述钢筋防锈剂为苯并三氮唑、亚硝酸钙或脂肪醇胺中的至少一种；和/或

所述缓凝剂为蔗糖、葡萄糖酸、硼酸、酒石酸或焦磷酸钠中的至少一种。

3.如权利要求1所述的一种轨道板封锚砂浆，其特征在于：所述水泥为普通硅酸盐水泥、硫铝酸盐水泥或铝酸盐水泥中的至少一种；和/或

所述矿物掺合料为矿粉、尾矿粉、粉煤灰或硅微粉中的至少一种；和/或

所述细骨料为河砂、石英砂、矿砂或钙砂中的至少一种。

4.如权利要求1所述的一种轨道板封锚砂浆，其特征在于：所述聚合物乳液为环氧乳液、聚氨酯乳液、酚醛树脂乳液、有机硅乳液、乙烯基树脂乳液、乳化橡胶、乳化沥青、硅丙乳液、苯丙乳液或纯丙乳液中的至少一种；和/或

所述玻璃微珠粒径尺寸为0.05-10μm；和/或

所述增塑剂为淀粉醚、聚乙烯醇或聚乙烯亚胺中的至少一种；和/或

所述渗透剂为渗透剂为OP-10、吐温-20、脂肪醇聚氧乙烯醚、琥珀酸二异辛酯磺酸钠中的至少一种。

5.如权利要求1所述的一种轨道板封锚砂浆，其特征在于：所述硅烷偶联剂溶液是按浓度为20％的比例将硅烷偶联剂滴加到去离子水中搅拌水解得到的。

6.如权利要求1所述的一种轨道板封锚砂浆，其特征在于：所述改性聚合物乳液的制备方法包括以下步骤：

1)、将磷酸二氢铝、硅酸镁锂、玻璃微珠和去离子水混合搅拌，得到凝胶状悬浮液；

2)、取硅烷偶联剂溶液在搅拌状态下添加至由步骤1)制得的凝胶状悬浮液中，加热并搅拌，然后静置3-4h，得到混合悬浮液；

3)、将渗透剂、增塑剂和聚合物乳液混合均匀，得到混合乳液，将步骤2)制得的混合悬浮液与混合乳液混合，得到改性聚合物乳液。

7.如权利要求6所述的一种轨道板封锚砂浆，其特征在于：所述混合悬浮液和混合乳液的重量分比为2:1。

8.如权利要求1所述的一种轨道板封锚砂浆，其特征在于：步骤2)中所述加热的温度为50-55℃，所述搅拌时间为30-40min。

9.如权利要求1-8任一项所述的一种轨道板封锚砂浆的制备方法，其特征在于：其制备步骤如下：将水泥、矿物掺合料、细骨料、减水剂、缓凝剂、膨胀剂、保水剂、抗裂纤维、防水剂、钢筋防腐剂混合均匀，再加入改性聚合物乳液、水搅拌混合均匀，得到轨道板封锚砂浆。