专利名称：：轨道用乳化沥青水泥砂浆及其制备方法和用途的制作方法
技术领域：
：本发明属于道路用建筑材料领域，具体涉及一种轨道用乳化沥青水泥砂浆及其制备方法和用途。
背景技术：
：乳化沥青水泥砂浆是由水泥、乳化沥青为主要原料，添加其他辅助性成分在常温下经特殊工艺搅拌而制成的。它利用水泥吸水后，在水化过程中加速乳化沥青破乳，由水泥水化物和沥青裹覆砂形成一种立体网络，具有流动性好、可工作时间长、早期有膨胀、后期无收縮等特点，其力学特点在于刚柔并济，以柔为主。在板式无渣轨道系统中，轨道板排放完毕并经校准系统精调后，轨道板和水硬性混凝土承载层(HGT)中间有一35cm的空间，利用乳化沥青水泥砂桨(CA砂桨)良好的流动性能确保该空间完全填满，起到精平作用，同时还能利用其适宜的弹性以起到减震消噪作用。CA砂浆的生产与施工是板式无碴轨道的核心技术之一，日本、德国都想以此技术进行市场垄断。而我国针对高、快速铁路板式无碴轨道CA砂桨的研究起步较晚，自上世纪九十年代开始研究CA砂浆，并在秦沈线、赣龙线进行了CA砂浆的现场灌注试验，效果不够理想。中国专利申请200610018437.3公开了一种膨胀可控的CA砂浆材料，该材料是由水泥、乳化沥青、砂，钢渣粉、膨胀剂、铝粉、减水剂等原料制备而成。该发明CA砂桨材料膨胀率较为稳定，有一定的抗冻性，但其配方复杂，耐高温性能很差，在实际使用过程中还有离析渗水现象出现，难以满足高速铁路的建设要求。现有市场上较好的CA砂浆材料主要由日本和德国公司提供，但其配方不知，无法重复制备，并且日本和德国的CA砂浆材料费用高昂，配制铺设时对设备和环境条件的要求很高，难以在偏远地区大规模推广应用。同时，现有CA砂浆材料还存在施工时温度不能超过30X:上限，也不能在过低温度下施工的重大缺陷，在我国大部分地区的夏季和冬季都难以在室外进行正常配制使用。
发明内容本发明所要解决的第一个技术问题是提供一种乳化沥青水泥砂浆。该乳化沥青水泥砂浆是由水泥、乳化沥青、砂、膨胀剂、稳定剂和水作为原料搅拌混合而成，其中各原料的重量配比为标号为425#525#的水泥100份；沥青体积含量为58%63%的乳化沥青75115份；细度模数1.42.2的砂140240份；膨胀剂0.40.9份；稳定剂49份；水2035份。优选的，上述乳化沥青水泥砂桨中各原料的重量配比为标号为425#525#的水泥100份；沥青体积含量为59%62%的乳化沥青S5110份；细度模数1.42.0的砂160220份；膨胀剂0.50.8份；稳定剂58份；水2230份。更优选的，上述各原料的重量配比为标号为425#525共的水泥100份；沥青体积含量为59%的乳化沥青110份；细度模数1.41.6的砂160份；膨胀剂0.8份；稳定剂8份；水22份。其中，上述膨胀剂中还添加有重量比为膨胀剂总重1%3%，细度为200250目的铝粉。本发明所要解决的第二个技术问题是提供一种制备上述乳化沥青水泥砂浆的方法。该方法包括以下步骤a、按配比准备各种原料；b、将上述原料加入搅拌机搅拌550650秒。其中，上述方法步骤b中的膨胀剂和稳定剂在搅拌过程的最后2040秒内加入。其中，上述方法步骤b中的搅拌过程的转速在6080转/分。其中，上述方法步骤b中的搅拌过程应控制乳化沥青水泥砂浆中气体的体积含量为812%。本发明所要解决的第三个技术问题是提供上述乳化沥青水泥砂桨在铺设无渣轨道系统中的应用。根据本发明的一个方面，本发明乳化沥青水泥砂浆是由水泥、乳化沥青、砂、膨胀剂、稳定剂和水作为原料搅拌混合而成。其中的水泥主要提供强度，可以选择标号为425ft525ft的普通建筑水泥。其中的乳化沥青主要提供必备的弹性，可以选择沥青体积含量58%63%的，能达到本领域质量标准要求的市售乳化沥青，也可以自行按本领域现有技术对沥青进行乳化制备得到符合上述要求的乳化沥青。其中的砂起填充和提供强度作用，选用普通的建筑用砂即可，但是其细度模数应控制在1.42.2之间，其尽可能控制在1.61.8之间，能有效的减少乳化沥青砂浆注入后成型后出现的离析渗水现象，而离析过大，会造成CA砂浆强度的不均匀，最终直接影响轨道的平顺性。其中的水主要起水化的作用，可以有效调节乳化沥青水泥砂浆的流动度在适宜的范围内。其中膨胀剂起调整砂浆膨胀率作用，可以使用本领域常用的膨胀剂，优选的方案是在常用的膨胀剂中加入铝粉作为本发明适用的膨胀剂，铝粉的加入量为膨胀剂总重量的1%3%。其中的稳定剂主要起控制砂浆温度的稳定作用，可以使用本领域常用的稳定剂，优选为pc剂。根据本发明的另一个方面，制备本发明乳化沥青水泥砂桨的方法主要包括以下步骤a、按配比准备各种原料；b、将上述原料加入搅拌机搅拌550650秒。优选的方案是将膨胀剂和稳定剂在搅拌过程的最后2040秒内加入，通过快速搅拌使其均匀分布。此优选技术方案生产出的CA砂浆中的各成分分布相对更均匀，气泡的体积更小，而这种小气泡的均匀分布可更好地调节CA砂浆的弹性模量，从而提高CA砂浆的耐久性和抗冻能力。同时，搅拌机的旋转速度和搅拌时间也会极大地影响到CA砂浆的含气量，从而影响其抗冻能力。适当提高CA砂浆含气量会使其抗冻能力得到加强，但同时随着含气量的增大，砂浆强度会随之降低。其合适的含气量为812%。使用本发明中的加料顺序和搅拌时间，容易达到控制乳化沥青水泥砂浆含气量的目的。根据本发明的第三个方面，本发明乳化沥青水泥砂浆由于主要应用在铺设无渣轨道系统中。用于很好地填满轨道板和水硬性混凝土承载层(HGT)中间的空间，起到精平作用，同时还能利用其适宜的弹性以起到一定减震消噪作用。本发明的有益效果在于本发明产品的配方简单，原材料简单易得，成本远低于目前市售的同类产品；耐高温和抗冻性能均很突出，在实际使用过程中完全没有离析渗水现象出现；配制铺设时对设备和环境条件的要求不高，既可在低气温下(5'C以上)铺设，也可在高温条件下(45'C以下)铺设，能在偏远地区大规模推广应用；本发明方法节约了设备和成本，可以使用廉价的水泥砂浆搅拌机(俗称磨儿机)代替了专用的乳化沥青水泥砂浆砂桨搅拌机进行搅拌,大大降低了成本，且生产效率高，污染少，利于工业化大生产，具有很好的市场前景。以下通过对具体实施方式的描述，说明但不限制本发明。具体实施例方式实施例1本发明乳化沥青水泥砂浆的制备及性能检测按重量准备原料标号为市售425#的普通水泥100份；沥青体积含量为63%的乳化沥青(质量指标检测见表l):75份；细度模数1.82.2的砂240份；在由重庆远吉高新建材有限公司出品的U型普通砼膨胀剂里均匀混入占膨胀剂总重量1.5%西南铝加工厂出品的200250目铝粉作为膨胀剂0.4份；稳定剂为重庆科仕默化工有限公司出品的规格为153(m的pc剂4份；水35份。表1实施例1使用的乳化沥青的主要性能指标<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>制备过程将上述原料中的乳化沥青、水、砂、水泥放入普通立式水泥搅拌机，搅拌9分30秒钟，然后加入膨胀剂和稳定剂继续搅拌30秒，，即得本发明乳化沥青水泥砂浆材料的混合液(质量检测项目及结果见表2)。使用将在地面温度为在32'C45'C左右的现场制得的上述乳化沥青水泥砂浆混合液浇入板式无渣轨道系统中轨道板和水硬性混凝土承载层(HGT)之间的空间，将该空间完全填满。同时按要求尺寸浇注用于性能检测的乳化沥青水泥砂浆材料固化物(质量检测项目及结果见表2)。表2本发明实施例1制备的CA砂浆混合液和固化物的性能指标<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>备注本发明各实施例中所指的记载有各项检测方法的附录均指《遂渝线板式无碴轨透乳化沥青水泥(CA)砂浆技术条件》的附录；由中华人民共和国铁道部2005.6.3颁布。2007年1月，由铁道部组织的专家组对该使用本实施例铺设的无碴轨试验段进行了内部动测试验，实车速度达到232Km/h时，检测结果显示，本发明乳化沥青水泥砂浆材料产品全面达到了提出的相关技术条件，实测结构性能指标满足技术条件要求，且CA砂浆在轨道结构性能试验过程中完成了疲劳试验，砂桨外观无变化。实施例2本发明乳化沥青水泥砂浆的制备及性能检测按重量准备原料标号为市售425#的普通水泥100份；沥青体积含量为62%的乳化沥青(质量指标检测见表3):85份；细度模数1.62.0的砂220份；在由重庆远吉高新建材有限公司出品的Ul型高效砼膨胀剂里均匀混入占膨胀剂总重量O.5份1.5%的西南铝加工厂出品的200250目铝粉作为膨胀剂；稳定剂为重庆科仕默化工有限公司出品的规格为153096的pc剂5份；水30份。表3实施例2使用的乳化沥青的主要性能指标<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>制备过程将上述原料一起混合放入普通立式水泥搅拌机，搅拌9分30秒钟，然后加入膨胀剂和稳定剂继续搅拌30秒，即得本发明乳化沥青水泥砂浆材料的混合液(质量检测项目及结果见表4)。表4本发明实施例2制备的CA砂浆混合液和固化物的性能<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>使用将在地面温度为在16'C27'C的现场制得的上述乳化沥青水泥砂浆混合液浇入板式无渣轨道系统中轨道板和水硬性混凝土承载层(HGT)之间的空间，将该空间完全填满。同时按要求尺寸浇注用于性能检测的乳化沥青水泥砂浆材料固化物(质量检测项目及结果见表4)。使用了本实施例乳化沥青水泥砂浆材料在无碴轨试验段的铺设，配制的CA砂浆项性能指标全面达到了日本产品的标准。内部动测试验的实车速度达到232Km/h时，检测结果显示，本发明乳化沥青水泥砂浆材料产品全面达到了提出的相关技术条件，实测结构性能指标满足技术条件要求，且CA砂浆在轨道结构性能试验过程中完成了疲劳试验，砂浆外观无变化。实施例3本发明乳化沥青水泥砂浆的制备及性能检测按重量准备原料标号为市售425#的普通水泥100份；沥青体积含量为61%的乳化沥青(质量指标检测见表5):90份；细度模数1.41.8的砂200份；在由重庆远吉高新建材有限公司出品的Ul型高效砼膨胀剂里均匀混入西南铝加工厂出品的占膨胀剂总重量1.5%的200250目铝粉作为膨胀剂0.6份；稳定剂为重庆科仕默化工有限公司出品的规格为153(^的pc剂6份；水27份。表5实施例3使用的乳化沥青的主要性能指标<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>使用将在地面温度为在3rC42'C的现场制得的上述乳化沥青水泥砂桨混合液浇入板式无渣轨道系统中轨道板和水硬性混凝土承载层(HGT)之间的空间，将该空间完全填满。同时按要求尺寸浇注用于性能检测的乳化沥青水泥砂浆材料固化物(质量检测项目及结果见表6)。使用了本实施例乳化沥青水泥砂浆材料进行了无碴轨试验段的铺设，配制的CA砂浆项性能指标全面达到了日本产品的标准。内部动测试验的实车速度达到232Km/h时，检测结果显示，本发明乳化沥青水泥砂浆材料产品全面达到了提出的相关技术条件，实测结构性能指标满足技术条件要求，且CA砂浆在轨道结构性能试验过程中完成了疲劳试验，砂浆外观无变化。实施例4本发明乳化沥青水泥砂浆的制备及性能检测按重量准备原料标号为市售425#的普通水泥100份；沥青体积含量为60%的乳化沥青(质量指标检测见表7):100份；细度模数1.41.7的砂180份；在由重庆远吉高新建材有限公司出品的Ul型高效砼膨胀剂里，均匀混入占膨胀剂总重量的西南铝加工厂出品的200250目铝粉1.5%作为膨胀剂0.7份；稳定剂为重庆科仕默化工有限公司出品的规格为153W的pC剂p:7份；水25份。表7实施例4使用的乳化沥青的主要性能指标<table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table>制备过程将上述原料一起混合放入普通立式水泥搅拌机，搅拌9分30秒钟，然后加入膨胀剂和稳定剂继续搅拌30秒，即得本发明乳化沥青水泥砂浆材料的混合液(质量检测项目及结果见表8)。表8本发明实施例4制备的CA砂浆混合液和固化物的性能指标<table>tableseeoriginaldocumentpage11</column></row><table>使用将在地面温度为在27'C39t:的现场制得的上述乳化沥青水泥砂浆混合液浇入板式无渣轨道系统中轨道板和水硬性混凝土承载层(HGT)之间的空间，将该空间完全填满。同时按要求尺寸浇注用于性能检测的乳化沥青水泥砂桨材料固化物(质量检测项目及结果见表8)。使用了本实施例乳化沥青水泥砂浆材料进行了无碴轨试验段的铺设，配制的CA砂浆项性能指标全面达到了日本产品的标准。内部动测试验的实车速度达到232Km/h时，检测结果显示，本发明乳化沥青水泥砂浆材料产品全面达到了提出的相关技术条件，实测结构性能指标满足技术条件要求，且CA砂浆在轨道结构性能试验过程中完成了疲劳试验，砂浆外观无变化。实施例5本发明乳化沥青水泥砂浆的制备及性能检测按重量准备原料标号为市售425tt的普通水泥100份；沥青体积含量为59%的乳化沥青(质量指标检测见表9):110份；细度模数1.41.6的砂160份；在由重庆远吉高新建材有限公司出品的U1型高效砼膨胀剂里均匀混入占膨胀剂总重量0.8份1.5%的西南铝加工厂出售的200250目铝粉作为膨胀剂；稳定剂为重庆科仕默化工有限公司出品的规格为15309i的pc剂p:8份；水22份。表9实施例5使用的乳化沥青的主要性能指标<table>tableseeoriginaldocumentpage12</column></row><table>制备过程将上述原料一起混合放入普通立式水泥搅拌机，搅拌9分30秒钟，然后加入膨胀剂和稳定剂继续搅拌30秒，即得本发明乳化沥青水泥砂浆材料的混合液(质量检测项目及结果见表IO)。表10本发明实施例5制备的GA砂浆混合液和固化物的性能指标<table>tableseeoriginaldocumentpage12</column></row><table>使用将在地面温度为在32X:451C的现场制得的上述乳化沥青水泥砂浆混合液浇入板式无渣轨道系统中轨道板和水硬性混凝土承载层(HGT)之间的空间，将该空间完全填满。同时按要求尺寸浇注用于性能检测的乳化沥青水泥砂浆材料固化物(质量检测项目及结果见表io)。使用了本实施例乳化沥青水泥砂浆材料进行了无碴轨试验段的铺设，配制的CA砂浆项性能指标全面达到了日本产品的标准。内部动测试验的实车速度达到232Km/h时，检测结果显示，本发明乳化沥青水泥砂浆材料产品全面达到了提出的相关技术条件，实测结构性能指标满足技术条件要求，且CA砂浆在轨道结构性能试验过程中完成了疲劳试验，砂浆外观无变化。实施例6本发明乳化沥青水泥砂浆的制备及性能检测按重量准备原料-标号为市售425#的普通水泥100份；沥青体积含量为58%的乳化沥青(质量指标检测见表ll):115份；细度模数1.41.5的砂140份；在由重庆远吉高新建材有限公司出品的Ul型高效砼膨胀剂里均匀混入西南铝加工厂出品的占膨胀剂总重量1.5%的200250目铝粉作为膨胀剂0.9份稳定剂为重庆科仕默化工有限公司出品的规格为153096的pc剂p:9份；水20份。表11实施例6使用的乳化沥青的主要性能指标<table>tableseeoriginaldocumentpage13</column></row><table>制备过程将上述原料一起混合放入普通立式水泥搅拌机，搅拌9分30秒钟，然后加入膨胀剂和稳定剂继续搅拌30秒，即得本发明乳化沥青水泥砂浆材料的混合液(质量检测项目及结果见表io)。表12本发明实施例6制备的CA砂桨混合液和固化物的性能指标<table>tableseeoriginaldocumentpage14</column></row><table>使用将在地面温度为5匸13'C的现场制得的上述乳化沥青水泥砂浆混合液浇入板式无渣轨道系统中轨道板和水硬性混凝土承载层(HGT)之间的空间，将该空间完全填满。同时按要求尺寸绕注用于性能检测的乳化沥青水泥砂浆材料固化物(质量检测项目及结果见表12)。使用了本实施例乳化沥青水泥砂浆材料在遂渝高速铁路进行了无碴轨试验段的铺设，配制的CA砂浆项性能指标全面达到了日本产品的标准。内部动测试验的实车速度达到232Km/h时，检测结果显示，本发明乳化沥青水泥砂浆材料产品全面达到了提出的相关技术条件，实测结构性能指标满足技术条件要求，且CA砂浆在轨道结构性能试验过程中完成了疲劳试验，砂浆外观无变化。由上述实例可见，使用本发明乳化沥青水泥砂浆材料进行了无碴轨试验段的铺设，配制的CA砂浆项性能指标全面达到了日本产品的标准，同时还创造在45'C高温环境下顺利完成施工技术亮点。本无碴轨道试验段，所经地区属亚热带气候区，候温和、湿润，年平均气温17.4'C,最高气温42'C，最低气温-5'C，最大冻结深度0.2m;年平均降水量9501170mra，年最大降水量14001600咖，年最小降水量750900咖，每年69月是雨季,集中全年降水量的7075%;年平均相对湿度7685%常年多北风、西北风，年平均风速l.5ra/s,最大风速24m/s。本发明乳化沥青水泥砂浆在气温在40'C左右，地面温度在4550'C的情况下制备和铺设的路段，在交验后也全部合格，突破了日本CA砂浆材料施工时温度不能超过30TC的温度上限。由上述实例可见，本发明很好的克服了现有技术的缺陷，且大大降低了应用成本，增大了乳化沥青水泥砂浆的应用范围，具有很好的市场前景。权利要求1、一种乳化沥青水泥砂浆，由水泥、乳化沥青、砂、膨胀剂、稳定剂和水作为原料搅拌混合而成，其中各原料所占重量份为标号为425#～525#的水泥100份；沥青体积含量为58％～63％的乳化沥青75～115份；细度模数1.4～2.2的砂140～240份；膨胀剂0.4～0.9份；稳定剂4～9份；水20～35份。2、根据权利要求1的乳化沥青水泥砂浆，是由水泥、乳化沥青、砂、膨胀剂、稳定剂作为原料搅拌混合而成，其中各原料所占重量份为标号为425#525#的水泥IOO份；沥青体积含量为59%~62%的乳化沥青85110份；细度模数1.42.0的砂160220份；膨胀剂0.50.8份；稳定剂58份；水2230份。3、根据权利要求2的乳化沥青水泥砂浆，是由水泥、乳化沥青、砂、膨胀剂、稳定剂作为原料搅拌混合而成，其中各原料所占重量份为标号为425#525tt的水泥100份；沥青体积含量为59%的乳化沥青110份；细度模数1.41.6的砂160份；膨胀剂0.8份；稳定剂8份；水22份。4、根据权利要求13任一项所述的乳化沥青水泥砂浆，其特征在于所述的膨胀剂中还添加有重量比为膨胀剂总重的1%3%，细度为200250目的铝粉。5、一种权利要求1所述的乳化沥青水泥砂浆的制备方法，其特征在于包括以下步骤a、按配比准备各种原料；b、将上述原料加入搅拌机搅拌550650秒。6、根据权利要求5所述的乳化沥青水泥砂浆的制备方法，其特征在于步骤b中的膨胀剂和稳定剂在搅拌过程的最后2040秒内加入。7、根据权利要求5或6所述的乳化沥青水泥砂浆的制备方法，其特征在于:步骤b的搅拌过程的转速在6080转/分。8、根据权利要求5或6所述的乳化沥青水泥砂浆的制备方法，其特征在于:步骤b的搅拌后乳化沥青水泥砂桨的含气量为812%。9、权利要求14任一项所述的乳化沥青水泥砂桨在铺设无渣轨道系统中的应用。全文摘要本发明属于道路用建筑材料领域，具体涉及一种轨道用乳化沥青水泥砂浆及其制备方法和用途。本发明乳化沥青水泥砂浆是由水泥、乳化沥青、砂、膨胀剂、稳定剂和水作为原料搅拌混合而成，其中各原料所占重量份为标号为425#～525#的水泥100份；沥青体积含量为58％～63％的乳化沥青75～115份；细度模数1.4～2.2的砂140～240份；膨胀剂0.4～0.9份；稳定剂4～9份；水20～35份。本发明产品的配方简单，成本低，耐高温和抗冻性能突出，没有离析渗水现象；配制铺设时对设备和环境条件的要求不高，本发明方法节约了设备和成本，且生产效率高，污染少，具有很好的市场前景。文档编号C04B24/36GK101100362SQ200710049619公开日2008年1月9日申请日期2007年7月27日优先权日2007年7月27日发明者俊倪,叶昌林,尚宗康,洪彭,红李,林晓波,王智勇,伟苏,勇赵,智赵,邱长军申请人:中铁八局集团第四工程有限公司