专利名称：一种铁路板式无砟轨道用自密实混凝土拌合物的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种高速铁路板式无砟轨道用自密实混凝土，可用于板式无砟轨道结构中轨道板与底板间的填充物，也可用于道岔结构中道岔板与底板间的填充物。
背景技术：
近年来，高速铁路在全世界范围内得到了突飞猛进的发展，在我国更是如此，截止至2011年9月，我国已经建成通车高速铁路1. 3万km。在建成的高速铁路中，相当多的线路采用板式无砟轨道结构，在这类型的轨道结构中，轨道板高度已经确定，而底板高度在施工中误差不可避免，由于高速铁路需要有极高的平顺性，因此设计有充填层，用于后期的调平及消除误差。同时高速列车的振动对轨道板有较大冲击荷载，因此要求该充填层具有较高抗冲击能力与吸振能力。目前一般采用水泥乳化浙青砂浆作为轨道板与底板间的填充材料，其主要作用为填充、支撑、调平、吸振、减振与隔振。
采用水泥乳化浙青砂浆作为填充材料的不足之一是施工难度较大，同时施工作业质量对填充层的质量带来严重影响。I型水泥乳化浙青砂浆采用袋注法施工，施工时需铺设灌注袋，施工完毕后需将灌注袋袋口切除，此外砂浆灌注需采用特殊机具，灌注速度对砂浆质量产生严重影响。II型水泥乳化浙青砂浆采用模腔注入法施工，施工前需将轨道板四周进行封边，并保留排气孔，且需对底板进行喷雾预湿，灌注时需严格控制灌注速度，灌注完毕后需将封边拆除。另外I、II砂浆采用特殊搅拌机械经特定搅拌工艺拌制而成，流程复杂，质量极易难以控制。
采用水泥乳化浙青砂浆作为填充材料的另一不足是成本太高。水泥乳化浙青砂浆的材料成本为普通混凝土的约10倍，且每台水泥乳化浙青砂浆搅拌车售价不菲，达数百万元，施工时特殊机具的加工、人工和设备成本(施工速度仅每个作业面300米/天)使得采用水泥乳化浙青砂浆成本较高。
因此，开发出施工工艺简单、施工质量易控、成本较低的材料以取代水泥乳化浙青砂浆是十分必要的。自密实混凝土具有大流态、自密实、低成本等优点，可满足高速铁路板式无砟轨道施工中单侧自流平要求，但普通自密实混凝土具有易离析、浮浆、收缩大、易开裂等缺点，在列车冲击与交变荷载作用下，硬化后的混凝土易与轨道板脱粘、离缝，同时混凝土易出现开裂，因此迫切需要开发用于板式无砟轨道结构中轨道板与底板之间填充物的新型自密实混凝土。发明内容
鉴于现有技术的以上不足，本发明的目的是提供一种铁路板式无砟轨道用自密实混凝土，使之具有大流态、自密实、无离析、低收缩、高抗裂、吸振的优点。
本发明的目的是通过如下手段来实现的。
一种铁路板式无砟轨道用自密实混凝土拌合物，组分所占重量份为水泥100 份，矿物掺合料20 80份，细骨料200 300份，粗骨料250 350，橡胶粉2 10，聚丙烯纤维1 3，膨胀剂10 25份，减水剂1. 0 3. 0份，缓凝剂0. 1 1份，流变助剂0. 01 0. 05份，消泡剂0. 001份，水60 80份；由上述物料混合搅拌而制成。本发明自密实混凝土拌合物具有大流态、自密实、无离析、低收缩、高抗裂、吸振等特点，可用于板式无砟轨道结构中轨道板与底板间的填充物，也可用于道岔结构中道岔板与底板间的填充物。
具体实施方式
本发明所用水泥为超早强水泥，比表面积超过1000m2/kg、按1 2重量份配制、 28d强度为52. 5MPa以上的硅酸盐水泥和硫酸铝盐水泥混合物，解决了因水泥颗粒太粗导致浆液难以进入微细裂缝(宽度0. 5mm以下)的问题，且通过提高水泥颗粒的细度，提高了水泥的早期强度，保证了浆液池强度达到10. OMPa，超细水泥技术也有效解决了水泥颗粒易在浆液中沉淀、分层的问题。
掺合料为粉煤灰、硅灰、偏高岭土、石英粉至少两种的混合物，其中硅灰比表面积彡3000m2/kg，活性指数彡1. 3 ；偏高岭土面积彡1000m2/kg，活性指数> 1. 2 ；石英粉直径彡0. 075mm小于1 %，采用比表面积达3000m2/kg的硅灰以及超细偏高岭土、石英粉等的掺合料技术，利用矿物掺合料的微集料效应、活性效应与形态效应，解决了新拌浆体的易离析、分层问题，并利用矿物掺合料的“火山灰效应”，将体系游离Ca(OH)2反应，降低其溶解与溶出，并对体系内部各界面进行了改善，使体系变得更加密实。
各成分所占重量份为硅灰100，偏高岭土 50 150，石英粉100 200。可再分散乳胶粉，其成分可以是醋酸乙烯酯与乙烯以及高级脂肪酸乙烯酯三元共聚胶粉、丙烯酸酯与苯乙烯共聚胶粉、醋酸乙烯酯与乙烯共聚胶粉。聚合物乳液，其成分可以是丁苯乳液、氯丁胶乳、苯丙乳液等。膨胀剂，其成分为市售其成分可以为市售硫铝酸钙系列膨胀剂； 也可为市售氧化钙、氧化镁系列膨胀剂。其中掺入0. 0001 0. 0005重量份鳞片状铝粉， 铝粉细度不小于250目。减水剂，其成分为市售聚羧酸减水剂，其中减水率>30%，固含量 >20%。促凝剂，其主要成分为甲酸钙、氟铝酸钙、乙酸钙、亚硝酸钙之一种。缓凝剂，其主要成分为葡萄糖酸钠、葡萄糖酸钙、柠檬酸钠、硼酸中一种。流变助剂，其主要成分为羧甲基纤维素钠、羧甲基纤维素、羧甲基纤维素醚、羧乙基纤维素、水性聚氨酯乳液之一种。消泡剂其主要成分为有机硅类消泡剂，其主要成分为聚醚-硅氧烷共聚物。
制备方法为先液料后固料的加料顺序，即依次加入水、聚合物乳液、减水剂、流变助剂、消泡剂等，再加入掺合料、水泥、膨胀剂、促凝剂、缓凝剂，经高速搅拌混合而成。
本发明采用聚合物改性水泥基材料技术，有效解决了水泥基体易脆、抗裂性差、粘结力差、耐久性差等问题。通过加入可再分散乳胶粉和聚合物乳液，使水泥浆体内部形成具有较高粘结力的膜，并堵塞浆体内部毛细孔隙。水泥水化与聚合物成膜同时进行，最后形成水泥水化物与聚合物相互交织互穿的网络结构，增大水化物的韧性，提高其耐久性。
本发明采用新型膨胀剂技术，通过合理控制铝粉细度与含量，可实现较大的程度的膨胀，同时又不会产生裂纹，通过微膨胀，可缩短修补材料与基体的界面厚度，提高材料的粘结力，而达到无缝修复的目的。
本发明通过掺入一定量的聚羧酸减水剂，有效减小浆体流动所需的拌合水量，减小浆体灌注时所受阻力，并通过掺入特殊的无机盐，影响水泥水化物的形成，以达到减少收缩、防止开裂和提高抗渗性的目的。
本发明通过加入一定量的甲酸钙、氟铝酸钙、乙酸钙类促凝剂，以及硼酸、柠檬酸类缓凝剂，能调整浆体在不同温度下的可工作时间、早期强度，为修补及开放交通提供保障。
本发明采用先进流变助剂技术，通过调整羧甲基纤维素钠、羧甲基纤维素醚、水性聚氨酯乳液的相对含量，可对浆体的屈服剪切力、粘度、假塑时间等进行调节，进而实现了浆体在大流态下兼具有良好的抗离析性能，有效防止了修补材料的浮浆、离析、分层等问题。
本发明采用聚醚-硅氧烷类有机硅消泡剂技术，该消泡剂可在强碱性环境下仍具有较高消泡能力，可有效降低修补材料表面的浮泡，并可减少修补材料搅拌、输送过程中所引入气泡。
最后本发明通过先液料后固料的低速、无泡拌制工艺，即依次加入水、水性环氧树脂、聚合物乳液、减水剂、流变助剂、消泡剂等，再加入掺合料、水泥、膨胀剂、促凝剂、缓凝剂，经较长时间低速慢搅混合而成，有效避免了搅拌过程中气泡的引入，尤其是大气泡的引入，同时使固料中气泡被充分释放，固料表面被液料充分润湿。
实施例中物料采用建材业常规标准。
实施例
以下结合实施例进一步阐述本发明的内容，但本发明的内容不仅仅限于以下实施例。
本实施例的铁路无砟轨道结构修补用超早强注浆材料是由超细水泥、掺合料、可再分散乳胶粉、聚合物乳液、膨胀剂、减水剂、促凝剂、缓凝剂、流变助剂、消泡剂在现场混合搅拌而成。各组分的重量份为
低碱硅酸盐水泥100份粉煤灰60份细骨料260份橡胶粉5份硫铝酸钙膨胀剂12份粗骨料WO份聚丙烯纤维2份聚羧酸减水剂2. 5份葡萄糖酸钠缓凝剂0. 1份羧甲基纤维素钠流变助剂0. 02份聚醚-硅氧烷共聚物消泡剂0. 001份水57份
所得新拌混凝土拌合物性能指标为坍落度筒扩展至500mm所需时间4s，扩展度为650mm，“J”环高差为14mm，“L”仪时间为9s，“L”仪两侧高度比为0. 91 ；硬化混凝土性能指标为3d抗压强度18. OMPa, 28d抗压强度41. OMPa, 56d电通量3 库伦，抗冻融循环次数64次，56d干燥收缩值280 X 10_6。
权利要求
1.一种铁路板式无砟轨道用自密实混凝土拌合物，其特征在于，组分所占重量份为 水泥100份，矿物掺合料20 80份，细骨料200 300份，粗骨料250 350，橡胶粉 2 10，聚丙烯纤维1 3，膨胀剂10 25份，减水剂1.0 3.0份，缓凝剂0. 1 1份， 流变助剂0. 01 0. 05份，消泡剂0. 001份，水60 80份；由上述物料混合搅拌而制成。
2.根据权利要求1所述之一种铁路板式无砟轨道用自密实混凝土拌合物，其特征在于，所述水泥为低碱硅酸盐水泥；所述矿物掺合料主要组成为粉煤灰、磨细矿渣、硅灰、石灰石粉；所述细骨料可以为河沙或机制砂，其细度模数为2. 5 4. 0 ；所述粗骨料为粒径不大于16mm的石灰岩、玄武岩，其中10 16mm部分不得少于20%。
3.根据权利要求1所述的一种铁路板式无砟轨道用自密实混凝土拌合物，其特征在于，所述膨胀剂为掺入0. 0001 0. 0005重量份鳞片状铝粉的以下系列的膨胀剂之一硫铝酸钙系列，氧化钙系列、氧化镁系列，所述铝粉细度不小于250目。
4.根据权利要求1所述的一种铁路板式无砟轨道用自密实混凝土拌合物，其特征在于，所述缓凝剂主要成分为葡萄糖酸钠、葡萄糖酸钙、木质素磺酸钙之一。
5.根据权利要求1所述的一种铁路板式无砟轨道用自密实混凝土拌合物，其特征在于，所述流变助剂主要成分为羧甲基纤维素钠、羧甲基纤维素、羧甲基纤维素醚、羧乙基纤维素、水性聚氨酯乳液之
6.根据权利要求1所述的一种铁路板式无砟轨道用自密实混凝土拌合物，其特征在于，所述各组分的重量份为低碱硅酸盐水泥100份粉煤灰60份细骨料260份橡胶粉5份硫铝酸钙12份葡萄糖酸钠0. 1份聚醚-硅氧烷共聚物0.001份粗骨料WO份聚丙烯纤维2份聚羧酸减水剂2. 5份羧甲基纤维素钠0.02份水57份。
全文摘要
本发明公开了一种铁路板式无砟轨道用自密实混凝土拌合物，其组分所占重量份为水泥100份，矿物掺合料20～80份，细骨料200～300份，粗骨料250～350，橡胶粉2～10，聚丙烯纤维1～3，膨胀剂10～25份，减水剂1.0～3.0份，缓凝剂0.1～1份，流变助剂0.01～0.05份，消泡剂0.001份，水60～80份；由上述物料混合搅拌而制成。本发明自密实混凝土拌合物具有大流态、自密实、无离析、低收缩、高抗裂、吸振等特点，可用于板式无砟轨道结构中轨道板与底板间的填充物，也可用于道岔结构中道岔板与底板间的填充物。
文档编号C04B28/04GK102503309SQ20111034783
公开日2012年6月20日 申请日期2011年11月7日 优先权日2011年11月7日
发明者叶跃忠, 曾晓辉, 李固华 申请人:西南交通大学