纵连板式无砟轨道水泥乳化沥青砂浆用干料

摘要

本发明涉及一种纵连板式无砟轨道水泥乳化沥青砂浆用干料，该干料包括：胶凝材料，100重量份；砂子，138-195重量份；纤维，0.05-0.5重量份；铝粉，0.003-0.01重量份；聚合物，0-0.1重量份；石粉，0-10重量份。通过在干料中添加纤维，尤其是亲水性纤维，能够提高利用这种干料制成的砂浆的韧性、抗冲击性能和抗疲劳性能，能够避免砂浆产生泌水现象并提高砂浆的耐久性能；同时，通过选择不同的胶凝材料，尤其是不同胶凝材料之间的组合，能够解决目前的干料以及通过干料配制的砂浆难以满足多种施工环境和使用环境的要求，尤其温度较低的环境的要求的问题。

权利要求

1.一种纵连板式无砟轨道水泥乳化沥青砂浆用干料，其中，该干料包括：胶凝材料，

100重量份；砂子，138-195重量份；纤维，0.05-0.5重量份；铝粉，0.003-0.01重量份；聚合物，0-0.1重量份；石粉，0-10重量份；所述纤维为聚乙烯醇纤维；所述胶凝材料包括硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥和抗硫酸盐水泥中的一种与快硬硫铝酸盐水泥、膨胀水泥和膨胀剂中的一种或两种的复合。

2.如权利要求1所述的干料，其中，所述纤维的长度为4mm-10mm。

3.如权利要求1所述的干料，其中，所述硅酸盐水泥包括符合GB175规定的P·Ⅰ或P·Ⅱ型硅酸盐水泥；

所述普通硅酸盐水泥为符合GB175规定的普通硅酸盐水泥；

所述快硬硫铝酸盐水泥为符合JC714规定的快硬硫铝酸盐水泥；

所述抗硫酸盐水泥为符合GB748规定的抗硫酸盐水泥；

所述膨胀水泥为硅酸盐膨胀水泥；

所述膨胀剂为符合JC476规定的硫铝酸钙类膨胀剂。

4.如权利要求1所述的干料，其中，所述砂子是河砂或机制砂，最大粒径为1.18mm。

5.如权利要求1所述的干料，其中，所述石粉的细度为200目-400目。

6.如权利要求1所述的干料，其中，所述聚合物包括甲基纤维素醚、羧甲基纤维素醚、乙基纤维素醚、羟乙基纤维素醚、羟丙基甲基纤维素醚和羧甲基羟乙基纤维素醚中的一种或几种。

7.如权利要求1所述的干料，其中，所述铝粉为符合GB/T 2085.1规定的铝粉，其细度为180目-400目。

说明书

纵连板式无砟轨道水泥乳化沥青砂浆用干料

技术领域

[0001] 本发明涉及一种砂浆干料，尤其涉及一种在纵连板式无砟轨道水泥乳化沥青砂浆中使用的干料，属于板式无砟轨道建造技术领域。

背景技术

[0002] 板式无砟轨道是我国高速铁路和客运专线建设采用的主要结构型式之一。板式无砟轨道结构从上至下主要由钢轨扣件、预制轨道板、垫层、混凝土底座(或水硬性支承层)等构成。其中，垫层是板式无砟轨道结构的关键结构部位，主要功能为填充、支撑、承力、传力以及提供适当的弹韧性，其性能对轨道结构的耐久性、列车运行的舒适性以及线路运营维护的难易性有着直接的影响。

[0003] 我国板式无砟轨道结构主要有两种型式：单元板式(CRTS I型)和纵连板式(CRTS II型)。根据轨道结构设计对砂浆的要求，单元板式无砟轨道采用较低强度和较低弹模的水泥乳化沥青砂浆较为适合，而纵连板式无砟轨道采用较高强度和较高弹模的水泥乳化沥青砂浆更为适合。低弹模砂浆的28d强度要求高于1.8MPa，弹模在100MPa-300MPa。高弹模砂浆的28d强度要求不低于15MPa，弹模在7000MPa-10000MPa。低弹模砂浆中乳化沥青用量较多，高弹模砂浆中乳化沥青用量相对较少。相对于低弹模砂浆，高弹模砂浆的干料中水泥用量相对较多，砂子用量相对较少，二者的重量比要比低弹模砂浆的大。

[0004] 对于纵连板式无砟轨道，作为垫层材料的水泥乳化沥青砂浆主要由乳化沥青、干料、减水剂、消泡剂等材料拌合而成，由于其组成材料成分复杂，性能受环境条件影响而相对敏感，施工过程中水泥乳化沥青砂浆的质量不易控制。干料是水泥乳化沥青砂浆的重要组分之一，其组成对水泥乳化沥青砂浆拌合物性能、硬化后的性能以及与环境的适应性等都有着重要的影响。但是，目前所报道的一些干料在性能方面难以满足纵连板式无砟轨道对砂浆性能(例如韧性、强度、环境适应性等)的要求。

[0005] 中国专利申请02139237.4公开了一种水泥乳化沥青砂浆，其是一种用于铁路或城市轻轨无砟轨道的砂浆。该砂浆中可以添加一定量的聚丙烯纤维，以提高砂浆的韧性。但是，聚丙烯纤维的亲水性较差，加入到砂浆中之后，与砂浆的相容性差，容易使砂浆产生泌水。

[0006] 中国专利申请200610018938.1公开了一种板式无砟轨道用CA砂浆干粉。在这种干粉中，水泥用量较少而细砂用量较多，二者的重量比在2.2以上，这种干粉是一种用于配制低弹模砂浆的干粉，其级配和抗压强度难以满足《客运专线铁路CRTS II型板式无砟轨道水泥乳化沥青砂浆暂行技术条件》(科技基[2008]74号)中的要求，难以用于配制纵连板式无砟轨道所需要的高弹性模量的水泥乳化沥青砂浆。

[0007] 因此，改善现有水泥乳化沥青砂浆用干料的组成，以提高制备得到的水泥乳化沥青砂浆的韧性和强度等力学性能和环境适应性，以适应我国铁路不同施工环境和使用环境下纵连板式无砟轨道对水泥乳化沥青砂浆的要求，是本领域亟待解决的问题之一。

发明内容

[0008] 为解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种纵连板式无砟轨道水泥乳化沥青砂浆用干料，通过对干料成分的调整，能够使采用这种干料制成的砂浆具有较好的韧性、抗冲击性能以及抗疲劳性能，同时还具有较高的耐久性，能够满足不同施工环境和使用环境要求。

[0009] 为达到上述目的，本发明首先提供了一种纵连板式无砟轨道水泥乳化沥青砂浆用干料，其中，该干料包括：胶凝材料，100重量份；砂子，138-195重量份；纤维，0.05-0.5重量份；铝粉，0.003-0.01重量份；聚合物，0-0.1重量份；石粉，0-10重量份。

[0010] 根据本发明的具体实施方案，在干料中加入纤维，制成砂浆之后，可以提高砂浆的韧性、抗冲击性能和抗疲劳性能，同时还能够提高砂浆的耐久性能。但是，本申请发明人研究发现，将亲水性较差的纤维(例如聚丙烯纤维)加入干料中之后，在制备砂浆时，纤维与其他原料的相容性较差，易使砂浆产生泌水。本发明所提供的干料中的纤维优选采用亲水性较好的纤维，例如聚丙烯腈纤维、聚乙烯醇纤维和天然植物纤维(如棉质纤维、木质纤维或竹质纤维等)等中的一种或两种，这一类纤维的亲水性很好，不会使砂浆产生泌水，同时，纤维在干料中的分散性好，制成砂浆之后，纤维在砂浆体系中也能够均匀分散，对砂浆具有极佳的增韧效果。本申请发明人通过研究还发现纤维长度太短不能起到增韧的作用，而太长会使砂浆的流动性变差，影响砂浆的工作性能，且在砂浆中不易均匀分散，因此，优选地，本发明所采用的纤维的长度为4mm-10mm。

[0011] 根据本发明的具体实施方案，胶凝材料是干料的主要成分之一，对制备的砂浆的性能具有很大的影响，优选地，本发明提供的干料中所采用的胶凝材料包括硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥和抗硫酸盐水泥等中的一种与快硬硫铝酸盐水泥、膨胀水泥和膨胀剂等中的一种或两种的复合。通过不同胶凝材料的结合，能够提高干料对不同施工环境和使用环境的适应性，使制备得到的砂浆更好地适应不同的施工环境和使用环境。在上述胶凝材料中，优选地，所采用的硅酸盐水泥包括符合GB 175规定的P·I或P·II型硅酸盐水泥等；所采用的普通硅酸盐水泥包括符合GB 175规定的普通硅酸盐水泥等；所采用的快硬硫铝酸盐水泥包括符合JC714规定的快硬硫铝酸盐水泥等。根据本发明的具体技术方案，采用快硬硫铝酸盐水泥能够改善砂浆在低温施工环境下的性能。在低温环境下施工时，由于环境温度低，水泥水化速度慢，砂浆凝结硬化慢，在常温下不分层、不泌水的砂浆在低温下就可能分层、泌水，即低温环境下施工时，砂浆的分层、泌水趋势增加，此外，低温下砂浆可能24h都不凝结，没有强度。通过在干料中增加快硬硫铝酸盐水泥的用量，可以缩短砂浆的凝结硬化时间，提高砂浆的1d强度，减少砂浆的泌水、分层和离析。优选地，本发明所采用的抗硫酸盐水泥为符合GB748规定的抗硫酸盐水泥等；所采用的膨胀水泥为硅酸盐膨胀水泥等；所采用的膨胀剂包括符合JC476规定的硫铝酸钙类的膨胀剂。根据本发明的具体技术方案，采用膨胀水泥和膨胀剂能够减少砂浆的收缩。发明人通过试验研究发现水泥乳化沥青砂浆的干燥收缩和温度收缩比普通的水泥砂浆大，本发明通过向干料中加入膨胀剂或膨胀-4
水泥，能够减小拌制得到的砂浆的收缩。由于沥青的线膨胀系数为1.5-1.8×10 /℃，分别约为砂子和纯水泥砂浆的20倍和15倍，当温度下降时，沥青的温度收缩较水泥浆体和砂子的收缩大，使得水泥乳化沥青砂浆的整体温度收缩较大，通过增加干料中膨胀剂或膨胀水泥的用量能够减少砂浆的收缩，适于在寒冷和严寒环境下制备砂浆并长期使用。

[0012] 采用本发明提供的干料制备的砂浆能够满足不同施工环境和使用环境的要求，优选地，本发明提供的干料中的胶凝材料具有以下成分组成(如表1所示)。

[0013] 表1、干料中胶凝材料的优选成分组成(以胶凝材料总重量计，％)[0014]

[0015] 注：在本发明中，上述的各种环境分别是指：1.高温环境：施工环境气温在30℃-40℃的范围；2.常温环境：施工环境气温在10℃-30℃的范围；3.低温环境：施工环境气温在5℃-10℃的范围；4.温暖环境：使用环境的年极端最低温度≤-9.0℃；5.寒冷环境：使用环境的年极端最低温度≤-21.5℃；6.严寒环境：使用环境的年极端最低温度≤-40.0℃；7.盐蚀环境：使用环境有氯盐、硫酸盐等侵蚀的环境。

[0016] 在本发明提供的干料中，优选地，所采用的砂子可以是河砂或机制砂，最大粒径为1.18mm，与胶凝材料等其他组分混合后符合干料所要达到的级配范围，砂子的主要性能满足表2要求。

[0017] 表2砂子的性能指标

[0018]

[0019] 在本发明提供的干料中，优选地，所采用的石粉可以是各种岩石(如石灰石、花岗石等)粉状物，细度为200目-400目。

[0020] 在本发明提供的干料中，优选地，所采用的铝粉可以是性能符合GB/T2085.1的规定的铝粉，其细度可以为180-400目。

[0021] 根据本发明的具体实施方案，为了提高干料对低温环境的适应性，可以在干料中添加一定量的聚合物，优选地，所采用的聚合物包括甲基纤维素醚、羧甲基纤维素醚、乙基纤维素醚、羟乙基纤维素醚、羟丙基甲基纤维素醚和羧甲基羟乙基纤维素醚等中的一种或几种。如前所述，在低温环境下施工时，由于环境温度低，水泥水化速度慢，砂浆凝结硬化慢，砂浆的分层、泌水趋势增加，通过在干料中增加聚合物的用量，可以减少砂浆的泌水，提高砂浆稠度，使砂浆不分层。本发明提供的干料的优选成分组成如表3所示。

[0022] 表3、本发明的干料的优选成分组成(以重量份计)

[0023]

[0024] 本发明提供的纵连板式无砟轨道水泥乳化沥青砂浆用干料具有以下一些优点：

[0025] 1、通过在干料中添加纤维，尤其是亲水性纤维，能够提高利用这种干料制成的砂浆的韧性、抗冲击性能和抗疲劳性能，能够避免砂浆产生泌水现象并提高砂浆的耐久性能；

[0026] 2、通过选择不同的胶凝材料，尤其是不同胶凝材料之间的组合，能够解决目前的干料以及通过干料配制的砂浆难以满足多种施工环境和使用环境的要求，尤其温度较低的环境的要求的问题；

[0027] 3、通过在胶凝材料中复合膨胀剂和/或膨胀水泥，能够使制得的砂浆的收缩率变小；通过在干料中添加铝粉，能够使制得的砂浆在凝结硬化过程中产生封闭的小气泡，从而使处于塑性阶段的砂浆产生一定的体积膨胀以补偿水泥水化过程中的收缩，并使砂浆能够在轨道板底充盈饱满；通过在干料中添加聚合物，可以增加制得的砂浆的稠度和粘聚性，从而增加砂浆的稳定性，制备得到的砂浆不分层、不离析、不泌水；

[0028] 4、本发明提供的干料可以是一种由工厂生产的成品，在工厂就已经混合均匀，能够避免工人在施工现场配制时所造成的成分配比的偏差，有利于保证干料的质量，保证配制得到的砂浆的质量；

[0029] 5、利用本发明提供的干料的主要性能指标能够满足表4的要求，能够适应不同的施工环境和使用环境条件。

[0030] 表4干料的性能指标

[0031]

[0032] 注：1.D5表示出机扩展度；D30表示30min扩展度。

[0033] 本发明所涉及的各种技术指标要求和性能指标要求均出自《客运专线铁路CRTS II型板式无砟轨道水泥乳化沥青砂浆暂行技术条件》(科技基[2008]74号)或者相应的国家标准和行业标准。

具体实施方式

[0034] 以下通过具体实施例介绍本发明的实现和所具有的有益效果，但不应据此对本发明的实施范围构成任何限定。

[0035] 实施例1-3提供的干料可以是由包括以下步骤的制备方法制备的：

[0036] 1、将砂子加入搅拌器中，在搅拌过程中加入铝粉、纤维和/或聚合物、石粉，搅拌2-5min；

[0037] 2、再加入胶凝材料，继续搅拌2-8min，获得干料。

[0038] 实施例1

[0039] 本实施例提供的干料成分组成如表5-1所示，其性能试验结果如表6所示；利用本实施例提供的干料所拌制的水泥乳化沥青砂浆的性能能够满足使用要求，尤其适合于在施工环境温度20℃、使用环境为温暖环境的情况下使用。

[0040] 表5-1实施例1提供的干料成分组成

[0041]材料名称 水泥 膨胀剂 砂 纤维 铝粉
规格 P·II 52.5 硫铝酸钙型 机制砂 聚丙烯腈 200目
质量(Kg) 360 7 633 0.37 0.02

[0042] 实施例2

[0043] 本实施例提供的干料成分组成如表5-2所示，其性能试验结果如表6所示；利用本实施例提供的干料所拌制的水泥乳化沥青砂浆的性能能够满足使用要求，尤其适合于在施工环境温度5℃、使用环境为寒冷环境的情况下使用。

[0044] 表5-2实施例2提供的干料成分组成

[0045]纤
物 基 醚
合聚 乙羟 素维 3.0

粉 目00 30.
铝 4 0
醇
烯
维纤 乙聚 67.0

砂
制 0
砂 机 26
胀
泥 膨
水 盐
胀膨 酸硅 泥水 91
酸
铝
硫 泥
硬快 水盐 5.25 91

5.2
4 II
泥水 ·P 243

称名 )gk(
料 格 量
材 规 质

[0046] 实施例3

[0047] 本实施例提供的干料成分组成如表5-3所示，其性能试验结果如表6所示；利用本实施例提供的干料所拌制的水泥乳化沥青砂浆的性能能够满足使用要求，尤其适合于在施工环境温度20℃、使用环境为硫酸盐侵蚀环境的情况下使用。