专利名称：：一种沥青水泥砂浆的制作方法
技术领域：
：本发明涉及建筑材料
技术领域：
，具体地说涉及一种沥青水泥砂浆。
背景技术：
：对于设计时速350公里的高速铁路而言，行车的舒适性与安全性至为重要。传统的有砟轨道承载能力和平顺度均无法保证高速列车的安全行驶。板式无砟轨道技术采用的是成型的组合材料代替道砟，将轮轨力均匀的分布并传递到路基基础上。板式无砟轨道技术承载钢轨的是博格板，路基底盘混凝土为钢筋混凝土结构体，两者都是具有强度而无弹性的构造物。为保证行车的舒适性与安全性，需要一种作为缓冲充填材料的垫层砂浆，这种砂浆应既有一定的弹性，又要有一定的强度，以缓解高速列车运行时产生的冲击力，增加旅客乘坐的舒适性。水泥砂浆强度足够高，但弹性不足，沥青弹性好，但强度低，受温度影响大，因此采用了将二者结合的沥青水泥砂浆，沥青水泥砂浆一般采用水泥、乳化沥青、砂及各种掺和料混合而成。,沥青水泥砂浆是板式无砟轨道的重要弹性垫层，并起到稳固轨道板、提供部分纵向阻力的作用，是无砟轨道结构弹性调整层的关键组成部分。国外研究发展板式无砟轨道较早，作为板式无砟轨道结构关键技术的沥青水泥砂浆也得到广泛应用，使用效果较好，但存在价格高、原料来源受限等不足。国内虽然也较早开展了关于沥青水泥砂浆的研究，也有一些文献报道，但经在秦沈客运专线狗河、双何桥两座特大桥上进行的板式无砟轨道试铺，结果表明国内现有的沥青水泥砂浆的实际应用效果仍不理想，这主要由于沥青水泥砂浆各组分及其配比对砂浆的性能均有影响，干料对沥青水泥砂浆的材料分离度及外加水量有显著影响，干料需水量直接影响沥青水泥砂浆拌和时的外加水量，如果干料的需水量过高，就无法掺外加水而使沥青水泥砂浆的流动度符合标准；外加水量对沥青水泥砂桨的流动性影响很大，随着外加水量的增力B，沥青水泥砂浆的流动时间变小，当外加水量过小时(《165kg/m3)时，沥青水泥砂浆的流动时间过长(》130s)，沥青水泥砂浆无法进行灌注施(》200kg/m3)时，沥青水泥砂浆的流动时间过短(《70s)，沥青水泥砂桨就会产生沉淀；并且在现有的配比下，乳化沥青与水泥不容易相容，也极大地影响了沥青水泥砂浆的性能。以上各种因素导致现有沥青水泥砂浆存在流动度不好、可工作时间短、温度适应范围窄、砂浆易发生分离等不足。
发明内容本发明的目的在于克服现有技术中存在的上述不足，提供一种流动度好、可工作时间长、耐候性好、骨料不易分离的沥青水泥砂浆。为了实现上述目的，本发明的一个技术方案提供了一种沥青水泥砂浆，它是由干料、乳化沥青、减水剂、消泡剂和水按比例混合组成的混合物，混合物中各组成成分及重量配比为干料7080份，乳化沥青1020份，减水剂0.10.4份，消泡剂0.005O.Ol份，水815份，所述干料由水泥、骨料和膨胀剂所组成，干料各组成成分及重量配比为水泥3542份，骨料5865份，膨胀剂0.00150.0025份。所述沥青水泥砂浆的优选配比为干料75.48份，乳化沥青14.16份，减水剂0.27份，消泡剂0.008份，水10.18份。在上述沥青水泥砂浆中，所述干料的最大粒径《1.0ran，且《0.125mm的成分占40%50%，所述水泥最好为硅酸盐水泥；所述骨料为最大粒径《1.0mm、密度《2.8kg/dm3、轻有机杂质含量《0.25%的砂，可以是天然砂，也可以是机制砂，可以单独使用也可以使用两种以上的混合物，所述水泥与骨料为沥青水泥砂浆提供一定的强度，是沥青水泥砂浆的强度主体；所述膨胀剂为铝粉，通过发气使沥青水泥砂浆具有一定的膨胀性，增加填充的密实度；所述乳化沥青为含水量《40%的阴离子乳化沥青，是沥青水泥砂浆的弹性主体；所述减水剂为聚羧酸类减水剂，其作用是调节沥青水泥砂浆的扩散量和流动时间；所述消泡剂为不含水的、在水中容易均匀溶解的硅制消泡剂，如有机硅、改性有机硅等，其作用是消除由于搅拌在沥青水泥砂浆体系内产生的大量气泡。上述沥青水泥砂浆各组分及其配比的选择是通过大量试验确定的根据"OKAMURA法、PUNTKE法"分别确定干料中水泥和骨料的需水量，从而选择需水量尽可能低的干料，通过干料与乳化沥青的相容性试验来选择与干料具有良好和易性的乳化沥青；确定沥青砂浆的组分后，根据配方的所有检测数据对配方中各成分的含量进行调配，得出可以满足沥青水泥砂浆性能要求的配比范围。所述OKAMURA法试验的目的是根据OKAMURA法确定fip值，以此来确定水泥的需水量，进而找到需水量低的水泥。所述Bp值是一个无单位参数，它表示在水一水泥混合物尚未开始流动时，水与水泥的容积关系，它可以借助进行的试验，用图解或者计算方式求得。试验所需仪器和辅助工具包括海格曼台漏斗、刮尺、直径大于30cm的玻璃板、折尺以及直尺，实验室用砂浆搅拌机和控制装置，勺子，电子秤。OKAMURA法试验方法包括以下步骤(1)将所有原材料(包括水)预先置于20士2。C的实验室温度下，以使它们在试验的时候显示一样的温度；(2)准确称取水泥和水，精确到0.lg,试验所需水泥的体积介于250350cn^之间，通过水(Vw)和水泥(Vp)之间选取的容积比计算出需水量，Vw/Vp可根据各水泥的需水量介于0.6和1.5之间；(3)将海格曼台的漏斗置于平放的玻璃板中心；(4)湿擦搅拌桶和搅拌工具，向搅拌桶内倒入根据选定的容积比得出的用水量，之后加入称量好的固料，将搅拌桶装入搅拌机内，并开动机器，其搅拌程序为60秒低转速，30秒高转速，90秒间歇，60秒高转速，搅拌间歇时，用勺子刮搅拌桶的边缘，打散桶底出现的结块，并稍微搅拌一下；(5)搅拌流程结束后，取下搅拌桶，填满海格曼台漏斗，此时要避免漏斗浮起，使用刮平尺将多余的用料平整地刮走，如果此时有余料落到玻璃板上，则使用干布拭去；(6)将海格曼台漏斗匀速并且无间歇地垂直拔起；(7)浆体流出后，在两个相对应的直角方向上测量扩展的浆体直径，精确到lmm，单值的误差不应超过10mm;将两次测量的扩散度中间值作为结果以mm为单位记录下来，根据不同的Vw/Vp比，得出的扩散度应介于140至230mm之间，如果扩散度过小，试验视为无效，应提高这一水泥的用水量，过大的扩散度下试验也为无效，降低这一水泥的用水量；(8)根据测得的扩散度值，按以下公式计算伽马函数值(r):r=(扩散度/ioo)2—1其中ioo这个数值是以毫米为单位的海格曼台漏斗底部的内直径，不同的漏斗尺寸则分别用所使用漏斗的内直径计算；(9)以r值为横坐标，Vw/vp的比值为纵坐标进行回归，将求得的数值通过一条直线连接起来，该直线与纵坐标的交点就是所求J3p值，J3p值越小，表明水泥的需水量越小，砂浆的流动性越容易满足。试验结果表明，国内其他水泥的Bp值均较大，一般都大于1.03，而硅酸盐水泥的Bp值较小，小于1.0，以硅酸盐水泥的以r值为横坐标，Vw/Vp的比值为纵坐标进行回归，所得回归方程为y=0.0876x+0.9773(R2=0.999)，其J3p值为0.977，具体试验结果如表1所示表1硅酸盐水泥的Bp值<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>所述PUNTKE(坡普特)试验的目的是确定骨料(砂)的最低需水量，进而选择需水量尽可能低的骨料，试验所需仪器和辅助工具包括电子天平、平底杯、玻璃棒、洗耳球(吸管)。所述坡普特试验包括以下步骤(1)称取100g干燥的砂子；(2)将所称干砂倒入平底杯中，用洗耳球(吸管)加入一定量的水，搅拌均匀，再振实杯子，每次试验时，振实的次数以杯中砂子的实际情况而定，当砂已经充分密实且表面出现轻微的泌水现象时停止振动，此时所加的水为该砂子的需水量；(3)重复三次试验，以最小加水量的平均值为准。试验结果表明，当骨料的密度《2.8kg/dm3，最大粒径《1.Omm，且《0.125mm的成分占40%50%时，骨料的需水量较低，此时每IOO份干骨料的需水量为1517.5份，见表2表2骨料的需水量杯子+玻璃棒78.68g骨料100g骨料+水117.08g杯子+玻璃棒78.85g骨料100g骨料+水116.45g杯子+玻璃棒78.83g骨料100g骨料+水117.27g所述干料膨胀率试验的目的是通过使用一定量的膨胀剂(铝粉)补偿砂浆的收缩量。试验所需仪器和辅助工具包括胶砂搅拌机，直径50mm、高200mm的玻璃量筒，精确到mm的刻度尺。所述试验方法包括以下步骤-(1)称取适量的干料和水进行搅拌，制成砂浆；(2)将所制砂浆倒入量筒中，并记下此时的刻度值(h);(3)将装有砂浆的量筒密封，在一定温度下静置24小时后测量其高度(h2)。24h后体积的变化(砂浆膨胀率)计算如下(h厂h)/hX100%式中hCA砂浆的初始高度(mm)h224小时后CA砂浆的高度(mm)试验结果表明每100份干料中加入0.00150.0025份铝粉即可补偿砂浆的收縮量。所述干料与乳化沥青相容性试验的目的是检验干料与乳化沥青混合形成拌和物的和易性。试验所需仪器和辅助工具包括2000ml烧杯，精确度0.lg的电子秤，试验室搅动装置——增力搅拌机，玻璃棒，保温箱，蒸馏水或者去离子水，流动粘度计，温度计(-30100°C)，500ml量筒(误差士5ml)，秒表(读数误差士0.5)，脚料勺，流动粘度计。相容性试验方法包括以下步骤(1)将500ml均匀的供检测使用的乳化沥青倒入量杯中；(2)向已准备好的乳化沥青中加入300g水，并且使用搅拌装置搅拌大约10s;(3)—勺一勺将称量好的600g干料加入乳化沥青中，并进行持续的搅拌，当全部的干料都加完后再搅拌2分钟，直到干料完全均匀即可，整个添加干料的过程以及至其达到均匀状态应该在5分钟内完成；(4)放在烧杯中的拌和物要做到防尘、盖好，然后在4(TC的保温箱中存放4个小时；(5)使用玻璃棒检査试件的沉淀物，看看沉淀物是否能够搅开，如果可以的话，应借助搅拌装置大约以300r/min的转数搅拌一分钟使其均匀，然后再进行检测；如果沉淀物不能搅开的话，就要结束检测，评判该拌和物为不稳定，需重新称量一定质量的干料进行相容性试验；(6)将质地均匀的拌和物倒入流动粘度仪中，直到到达满料指示标记停止添加；(7)将流动粘度仪的球阀出料口打开20s，让拌和物流入量筒内，20s过后将球阀出料口关闭，并且读取流入量筒内拌和物的体积，以ml计。相容性试验结果表明，本发明所选干料与阴离子乳化沥青所形成的拌和物在20s内至少有70ml通过流出粘度仪，表明该拌和物具有良好的和易性。根据上述试验结果，汇总满足沥青水泥砂浆各项技术性能指标的配比范围，最终确定本发明的沥青水泥砂浆配比，本发明各组分及其配比范围使本发明的沥青水泥砂浆具有流动度好、可工作时间长、耐候性好、骨料不易分离的性能，将上述配比的沥青水泥砂浆进行拌制并对拌制好的沥青水泥砂浆进行性能检验，各项性能指标检验结果如下流动性(1.0L):100士10s扩散度a5=300mmt30o=7sa3(F300mm禾卩t300=8s可工作时间》45min密度》1.8kg/L含气量<10%砂浆温度535°C膨胀率0.82.0%泌水率0%抗压强度1天为67Mpa，7天为1316Mpa，28天为1624Mpa抗折强度1天为1.51.7Mpa，7天为3.54.5Mpa，28天为5.l7.OMpa弹性模量700010000Mpa抗冻性56次冻融循环后，风化值《100g/m2，合格耐候性10000次荷载循环后无断裂与现有技术相比，本发明的有益效果是本发明根据沥青水泥砂浆的特点和性能要求，根据"OKAMURA法、PUNTKE法"分别确定干料中水泥和骨料的需水量，从而选择需水量尽可能低的干料，通过干料与乳化沥青的相容性试验来选择与干料具有良好和易性的乳化沥青；根据配方的所有检测数据对配方中各成分的含量进行调配，得出可以满足沥青水泥砂浆性能要求的配比范围，本发明的沥青水泥砂桨的各组分能充分发挥各自的作用，并产生协同效应，具有适当的强度和弹性，良好的耐候性和施工性，完全可以满足铁路或城市板式无砟轨道施工的需要。并且本发明各组分原料均为国内生产，可极大地节约成本，光乳化沥青即可节约至少一半的成本。具体实施例方式下面结合的具体实施例对本发明作进一步的详细描述。实施例1一种沥青水泥砂浆，是由干料、乳化沥青、减水剂、消泡剂和水按比例混合组成的混合物，混合物中各组成成分及重量配比为干料75.48份，乳化沥青14.16份，减水剂0.27份，消泡剂0.008份，水10.18份。所述干料的最大粒径《1.0mm，且《0.125腿的成分占40%50%，由硅酸盐水泥，最大粒径《l.Omm、密度《2.8kg/dm3、轻有机杂质含量《0.25%的骨料(砂)，铝粉所组成，干料各组成成分及重量配比为水泥40份，骨料60份，铝粉0.002份。将上述配比的沥青水泥砂浆进行拌制，对拌制好的沥青水泥砂浆进行以下试验来检验其性能沥青水泥砂浆扩散度试验、沥青水泥砂浆流动性试验、沥青水泥砂浆含气量试验、沥青水泥砂浆抗折/抗压强度试验、沥青水泥砂浆弹性模量试验、沥青水泥砂桨冻融试验，本实施例性能检验结果如表3所示。所述沥青水泥砂浆扩散度试验的目的是通过测量砂桨的扩散量来确定砂浆的稠度和可工作时间。试验所用试验仪器和辅助工具包括一块面积为(400mm±2mm)x(400mm±2mm)的玻璃板，一个具有光滑的内表面、内径为50rran土lmm、高为190mm±2mm的抗翘曲刚性塑料制成的用以容纳新砂浆的管筒，折尺或游标卡尺。所述沥青水泥砂浆扩散度试验方法包括以下步骤(l)将玻璃板放在固定的水平底座上，将玻璃板的表面和管筒内表面用潮湿的抹布擦洗干净(无光泽的微湿表面)；(2)将管筒竖立在玻璃板中间，然后将沥青水泥砂浆填入管内，直至管筒的上缘；(3)如果流动扩散板上有污垢应擦干净，并再次用湿布擦拭；(4)将该管筒迅速地垂直拉高15cml2cm，并在这一位置保持10s，之后可将管筒放在一边；(5)在沥青水泥砂浆停止流动后要平行于工作台面边缘测量其直径，精确到5咖。为此目的最好使用游标卡尺，流动扩散量a是两次测量直径的平均值，时间t，可作为稳定不变砂浆成分的参考值，就是说直至流动扩散的沥青水泥砂浆达到300咖直径时所用的时间t[s]。所述沥青水泥砂浆流动性试验的目的是检测砂浆的可持续工作时间。试验所用仪器和辅助工具包括一个容量为1.7L土1096的漏斗，秒表，一公升的容器桶。所述沥青水泥砂浆流动性试验方法包括以下步骤(1)将容器桶放在漏斗孔下方，将漏斗的所有表面擦拭干净，微湿润，关闭漏斗下方孔阀；(2)将1.0L的沥青水泥砂浆缓慢而均匀地倒入漏斗，将漏斗下方孔阀打开，同时启动秒表，开始计时。测量漏斗漏净所需的时间精确到0.5s，应进行两次试验，第一次试验应在沥青水泥砂浆混合后马上进行，第二次试验则在混合后30min进行。所述沥青水泥砂浆含气量试验的目的是检测沥青水泥砂桨的含气量和密度。试验所用仪器和辅助工具包括一个刮平尺，一个容量为l.OL的有金属盖的金属容器桶、该金属容器桶包括一个密封的空气室(压力室)以及一个与压力室相连用于测量所施空气压力的气压表，所述沥青水泥砂浆含气量试验方法包括以下步骤(1)将容器的内侧擦拭干净并使之微潮湿；(2)用沥青水泥砂浆将容器填满，此时要注意沥青水泥砂浆表面应当平滑；(3)用刮平尺刮平突出的沥青水泥砂浆，形成一个平坦的表面，并与容器上缘齐平封闭；(4)将容器的外侧擦干和擦净，并将盖紧盖在容器上；(5)将仪器盖罩下积存的空气排出；(6)将空气泵入密封的空气室中，直到压力恒定为止，此压力必须符合在校准仪器时确定的压力；(7)将空气室和试样容器之间的空气阀门打开，一旦压力达到均衡，便可从校准的气压表上或借助校准曲线读出空气量，此值应以0.1%的整数表示。每一砂浆试样的空气量应为两次单个测量的平均值，以0.5%的整数计算。假如两次单个测量的误差大于其平均值的10%，则应从剩下的部分试样中取另外两份试样重复该试验。在此情况下应使用这两个附加试样的单项值和平均值。所述沥青水泥砂浆抗折/抗压强度试验的目的是检测沥青水泥砂浆1天、7天、28天的抗折/抗压强度，所述沥青水泥砂浆弹性模量试验的目的是检测沥青水泥砂浆的静力受压弹性模量值，所述沥青水泥砂浆冻融试验的目的是经过n次冻融循环计算风化物质的量，进而确定砂浆的抗冻融性，所述沥青水泥砂浆抗折/抗压强度试验、沥青水泥砂浆弹性模量试验、沥青水泥砂浆冻融试验的试验方法均按国内常规方法进行。实施例2一种沥青水泥砂浆，它是由干料、乳化沥青、减水剂、消泡剂和水按比例混合组成的混合物，混合物中各组成成分及重量配比为干料80份，乳化沥青420份，减水剂0.4份，消泡剂0.01份，水15份，所述干料由硅酸盐水泥、骨料、铝粉所组成，干料各组成成分及重量配比为水泥42份，骨料58份，铝粉0.0025份。将上述配比的沥青水泥砂浆进行拌制并对拌制好的沥青水泥砂浆进行性能检验，其结果见表3。实施例3一种沥青水泥砂浆，它是由干料、乳化沥青、减水剂、消泡剂和水按比例混合组成的混合物，混合物中各组成成分及重量配比为干料70份，乳化沥青10份，减水剂O.l份，消泡剂0.005份，水8份，所述干料由硅酸盐水泥、骨料、铝粉所组成，干料各组成成分及重量配比为水泥35份，骨料65份，铝粉0.0015份。'，将上述配比的沥青水泥砂浆进行拌制并对拌制好的沥青水泥砂浆进行性能检验，其结果见表3。表3沥青水泥砂浆性能试验结果<table>tableseeoriginaldocumentpage12</column></row><table>权利要求1、一种沥青水泥砂浆，它是由干料、乳化沥青、减水剂、消泡剂和水按比例混合组成的混合物，其特征在于混合物中各组成成分的重量配比为干料70～80份，乳化沥青10～20份，减水剂0.1～0.4份，消泡剂0.005～0.01份，水8～15份，所述干料由水泥、骨料和膨胀剂所组成，干料各组成成分及重量配比为水泥35～42份，骨料58～65份，膨胀剂0.0015～0.0025份。2、根据权利要求1所述的沥青水泥砂浆，其特征在于所述混合物中各组成成分的重量配比为干料75.48份，乳化沥青14.16份，减水剂0.27份，消泡剂0.008份，水10.18份。3、根据权利要求1或2所述的沥青水泥砂浆，其特征在于所述干料的最大粒径《l.O咖，且《0.125腿的成分占40%50%;所述水泥为硅酸盐水泥，所述骨料为最大粒径《1.0mm、密度《2.8kg/dm3、轻有机杂质含量《0.25%的砂，可以是天然砂，也可以是机制砂，可以单独使用也可以使用两种以上的混合物；所述膨胀剂为铝粉。4、根据权利要求1或2所述的沥青水泥砂浆，其特征在于所述乳化沥青为含水量《40%的阴离子乳化沥青。5、根据权利要求1或2所述的沥青水泥砂浆，其特征在于所述减水剂为聚羧酸类减水剂。6、根据权利要求1或2所述的沥青水泥砂浆，其特征在于所述消泡剂为硅制消泡剂。全文摘要本发明公开了一种沥青水泥砂浆，它是由干料、乳化沥青、减水剂、消泡剂和水按比例混合组成的混合物，混合物中各组成成分的重量配比为干料70～80份，乳化沥青10～20份，减水剂0.1～0.4份，消泡剂0.005～0.01份，水8～15份，所述干料由水泥、骨料和膨胀剂所组成，干料各组成成分及重量配比为水泥35～42份，骨料58～65份，膨胀剂0.0015～0.0025份。本发明的沥青水泥砂浆各组分的配比是通过大量的试验确定的，能充分发挥各自的作用，并产生协同效应，本发明具有适当的强度和弹性，良好的耐候性和施工性，完全可以满足铁路或城市板式无砟轨道施工的需要，并且本发明各组分原料均为国内生产，可极大地节约成本。文档编号C04B28/04GK101186477SQ20071005093公开日2008年5月28日申请日期2007年12月21日优先权日2007年12月21日发明者何彦甫,宋文斌,李国全,李辛耘,胡红林,陈太权申请人:中铁二局股份有限公司