一种crts ⅲ型板式无砟轨道充填层用自密实混凝土及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于建筑材料技术领域，具体是一种CRTSm型板式无砟轨道充填层用自 密实混凝土及其制备方法。
【背景技术】
[0002] CRTSm型板式无砟轨道结构形式是中国科研设计人员进行多个核心技术创新， 自主设计完成的新型无砟轨道结构形式，中国对其拥有完全自主知识产权。crtsm型板式 无砟轨道结构设计宗旨是为克服CRTSI型和CRTSII型板式无砟轨道结构施工、运营和维 护过程中存在的突出缺陷，实现无砟轨道结构施工方便、材料环境友好、结构寿命长和维护 方便等目标。
[0003] CRTSm型板式无砟轨道结构的核心技术之一是利用自密实混凝土取代CA砂浆作 为轨道结构充填层填充材料。与CA砂浆施工复杂、成本高、环境污染大和材料耐久性差等不 足相比，自密实混凝土具有原材料来源广泛、力学性能稳定、成本低、现场铺设施工和维修 方便的优势。CRTSm型板式无砟轨道结构形式将是今后高速铁路建设中首选的无砟轨道 结构形式。
[0004] CRTSm型板式无砟轨道充填层具有独特的结构特点，具体表现为：1)充填层为底 座板和轨道板之间的狭长密闭板腔，标准板构成的板腔长宽为5.6mX2.5m，板腔高度仅为9 ~10cm，属于典型的大尺寸薄壁结构，无法外力振捣施工，为保证自密实混凝土长距离自流 平填充密实板腔，自密实混凝土拌合物必须具有优异的流动性和抗离析性;2)充填层高密 度配筋和底部土工布对板腔内自密实混凝土的灌注流动形成巨大阻力，流态混凝土必须具 备尽可能低的屈服剪切应力和适当的塑性粘度系数，保证自密实混凝土具有高的间隙通过 能力和高的浆体稳定性;3)充填层两端的限位凹槽深度达10cm，灌注过程自密实混凝土平 面高速流至凹槽部位时，突然自由下落，惯性作用导致粗骨料下沉，自密实混凝土在凹槽部 位极易出现富浆层和气泡聚集层，凝结硬化后降低了充填层与轨道板底面的粘结强度，影 响列车荷载作用下轨道结构反应的一致性，充填层易出现离缝等损伤，降低了整体结构的 耐久性。因此为保证CRTSm型板式无砟轨道充填层用自密实混凝土灌注施工质量，充填层 用自密实混凝土需具有流动性好、浆体体积稳定性强、触变小且稳定、流动性保持时间长和 耐久性好等特点。
[0005] 为配制出流动性好、间隙透过能力强、浆体工作性能长时稳定、触变变化小、内部 气泡小而稳定的高流态CRTSm型板充填层专用自密实混凝土，需实现原材料性能严格控 制、自密实混凝土性能指标科学量化、特殊改性材料研发应用和制备方法科学制定。国际针 对CRTSm型板充填层用自密实混凝土制备应用已见报道，中国专利CN102390967A公开了 一种用于高速铁路m型板式无砟轨道的自密实混凝土及其制备方法，其以普通增稠剂和普 通减水剂为自密实混凝土改性外加剂，对解决自密实混凝土浮浆浮泡层问题发挥一定作 用，但其对改变自密实混凝土流变特性，提升自密实混凝土流动性保持时间和体积长时稳 定性作用不明显，且自密实混凝土制备方法过于复杂，能耗较大，获得的混凝土性能尚有很 大的技术局限性。中国专利CN102503309B公开了一种铁路板式无砟轨道用自密实混凝土拌 合制备方法，使用流变助剂对调控自密实混凝土的流变特性起到一定效用，但未提及提升 自密实混凝土流动性、流动性保持时间、体积稳定性、收缩率、耐久性和细骨料来源的方法。
【发明内容】
[0006]本发明的目的在于克服现有技术缺陷，提供一种CRTSm型板式无砟轨道充填层 用自密实混凝土及其制备方法。
[0007] 本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
[0008] 一种CRTSm型板式无砟轨道充填层用自密实混凝土，由下述重量配比的原材料 配制而成： 水泥 270~350份 粉煤灰 0-130份 矿粉 （M20份 膨胀剂 20~50份
[0009] 细骨料 790~900份 连续级配粗骨料 750~900份 专用黏度改性材料 20~40:份 专用缓释可控型聚羧酸减水剂 5.5~8.5份 水 165~180份。
[0010] 作为进一步地优选，本发明所述水泥为硅酸盐水泥，硅酸盐水泥熟料及石膏含量 不低于80 %，比表面为300~350m2/kg，碱含量不超过0.60 %，28天抗压强度不低于 42.5MPa〇
[0011] 作为进一步地优选，本发明所述膨胀剂为硫铝酸钙类膨胀剂、氧化钙类膨胀剂、硫 铝酸钙一氧化钙类膨胀剂中的至少一种，所述膨胀剂初凝时间大于45min，7d水中限制膨胀 率不低于0.050%，21d空气中限制膨胀率不低于-0.010%。
[0012] 作为进一步地优选，本发明所述细骨料为河砂、人工机制砂、改性海砂、再生细骨 料中的至少一种，所述细骨料的细度模数为2.4~2.8，含泥量不大于2.0%。
[0013]作为进一步地优选，本发明所述粗骨料为碎石、碎卵石、卵石中的至少一种，颗粒 粒径不大于20mm，连续级配，所述粗骨料针片状颗粒含量不大于5.0%，含泥量不大于 0.5%〇
[0014]本发明粉煤灰为无烟煤或有烟煤煅烧收集的活性胶凝材料，需水量比不大于 95%，950 ± 25°C温度条件下烧失量不大于5.0%。
[0015]本发明矿粉为粒化高炉矿渣粉或磨细矿渣粉中的一种，流动度比不低于95%，950 ± 25°C温度条件下烧失量不大于3.0%，28d活性指数不低于95%。
[0016]本发明所用专用黏度改性材料已申请过专利，其公开号为:CN104829160A，所述专 用黏度改性材料由气相二氧化硅、碳酸钙、低黏型羟乙基纤维素醚、高黏型羟乙基纤维素 醚、触变改性剂和水溶性聚合物胶粉均匀混合而成，按质量百分数计，各组分比例依次为： 气相二氧化硅45~55%、纳米级碳酸钙43~55%、低黏型羟乙基纤维素0~0.5%、高黏型乙 基纤维素0~0.5%、触变改性剂0~2%、水溶性聚合物胶粉2~4%。
[0017]本发明所用专用缓释可控型聚羧酸减水剂已申请过专利，其公开号为CN104829159A，所述专用缓释可控型聚羧酸减水剂由高减水型聚羧酸减水剂母液、1型缓释 型聚羧酸减水剂母液、2型缓释型聚羧酸减水剂母液、3型缓释型聚羧酸减水剂母液、缓释控 制剂、缓凝剂、液相混凝土触变剂、稳泡剂、消泡剂和引气剂复配而成，各组分有效成分配比 为:高减水型聚羧酸减水剂母液3.0~5.0% ; 1型缓释型聚羧酸减水剂母液2.0~4.0% ;2型 缓释型聚羧酸减水剂母液2.0~3.0% ; 3型缓释型聚羧酸减水剂母液1.0~3.0% ;缓释控制 剂0~0.02 % ;缓凝剂0~3.0% ;混凝土触变剂调节剂0~0.05%，稳泡剂0.05~0.1 % ;消泡 剂0~0.07%，引气剂0~0.01 %其余为水。
[0018]本发明还提供一种CRTSm型板式无砟轨道充填层用自密实混凝土的制备方法， 其特征在于，包括以下步骤:按照配比称取以下原材料:水泥、粉煤灰、矿粉、膨胀剂、细骨 料、粗骨料、专用黏度改性材料、专用缓释可控型聚羧酸减水剂、水;将水泥、粉煤灰、矿粉、 膨胀剂、细骨料、粗骨料、专用黏度改性材料一次入锅，预搅拌20s;再加入专用缓释可控型 聚羧酸减水剂和水，搅拌180-240S，即得到CRTSΙΠ型板式无砟轨道充填层用自密实混凝 土。
[0019]本发明联合使用专用黏度改性材料和专用缓释可控型聚羧酸减水剂，分别使用河 砂、人工机制砂、改性海砂和再生细骨料等细骨料制备出流动性好、体积稳定性强、用水量 敏感度低、流动性保持时间长、触变经时变化小、内部气泡稳定性强、收缩率低和耐久性好 的充填层专用自密实混凝土，降低了CRTSm型板狭长充填层自密实混凝土的施工难度，提 升了无砟轨道结构的使用寿命。
[0020] 本发明与现有技术相比，具有以下有益效果：
[0021] (1)本发明充填层用自密实混凝土配比，限定了配比中"胶材总量、砂率和水胶比" 三个重要参数的范围，基本满足40~50MPa抗压强度区间充填层用自密实混凝土配合比的 设计需求；
[0022 ] (2)本发明使用河砂、人工机制砂、改性海砂和再生细骨料均可制备出性能优异的 充填层用自密实混凝土，保证了自密实混凝土细骨料来源的广泛性；
[0023] (3)专用黏度改性材料作为充填层用自密实混凝土制备重要原材料，有效地改善 了自密实混凝土的各项性能。其中，纳米粒级有机及无机颗粒发挥的滚珠和微填充效应，细 化了浆体内部的气泡，增大了自密实混凝土流动性和密实度;高黏度和低黏度增稠组分的 混用，实现了保水和增黏的双重效应，有效地增强了自密实混凝土拌合物的体系稳定性和 抗离析性，避免了混凝土长距离流动情况下大水胶比浆体层和浮浆浮泡现象的出现，提高 了自密实混凝土硬化后与轨道板的粘结强度；
[0024] (4)在专用黏度改性材料和专用缓释可控型聚羧酸减水剂中均独创性地引入触变 改性剂，保证了自密实混凝土能够在5h内触变性能恒定，减少了由于触变大导致的堵板情 况的出现，增大了灌注密实的成功率；
[0025] (5)专用缓释可控型聚羧酸减水剂的使用，降低了混凝土用水量敏感性、增大了体 系性能稳定性，减小了触变变化，降低了自密实混凝土干燥收缩率，同时具有减水率高、掺 量低和水泥品种适应性强等优势；
[0026] (6)大量的自密实混凝土性能改性材料均已集成于专用黏度改性材料和专用缓释 可控型聚羧酸减水剂中，两种专用材料均为自动化生产线批量生产，产品质量波动极小，制 备出的自密实混凝土性能稳定；
[0027] (7)提出的充填层用自密实混凝土制备方法方简单高效，能耗小，适于搅拌站连续 生产；
[0028] (8)制备出的自密实混凝土具有流动性好、体积稳定性强、用水量敏感度低、流动 性保持时间长、触变经时变化小、收缩率低和耐久性好等技术优势，可专用于CRTSm型板 式无砟轨道结构充填层的灌注施工，具有很好地推广应用前景和显著地经济效益。
【具体实施方式】
[0029]为了便于本领域技术人员理解，下面结合具体实施例对本发明作进一步地说明。
[0030]下述各例采用的原材料性能如下：水泥为符合中国国家标准的普通硅酸盐水泥， 熟料加石膏总量达90%，其余为火山灰质混合材料;粉煤灰需水量比94%，烧失量4.2% ;矿 粉流动度为100%，烧失量为2.8% ;膨胀剂为硫铝酸钙类膨胀剂;黏度改性材料和减水剂为 安徽中铁工程材料科技有限公司生产的自密实混凝土专用黏度改性材料（公开号 CN1 04829 160A中的实施例1所得产品）和专用缓释可控型聚