专利名称：：橡胶粉改性水泥沥青砂浆的制作方法
技术领域：
：本发明涉及一种适用于高速铁路和城市轻轨等无碴轨道砂浆材料，特别是一种橡胶粉改性水泥沥清砂浆，属建筑材料领域。
背景技术：
：水泥沥青砂浆(简称CA砂浆)是板式无碴轨道的关键组成部分，它在列车运行中起稳定和缓冲作用，对提高列车高速行驶的安全性与乘坐的舒适性均具有非常重要的作用。CA砂浆强度较高，有不易破坏的特点，因此将CA砂浆代替道渣灌注于轨道板和混凝土底座之间，一方面使轨道具有弹性，另一方面可于铺设时顺便调整轨道施工误差及将来维修时所做调整之用。无碴轨道结构因具有稳定性好、轨道几何尺寸保持持久、维修工作量少、耐久性好，桥梁二期恒载小，可降低隧道净空减少开挖面积，综合经济效益高等优点，在国外客运专线上获得了越来越广泛的应用。为实现客货车分线，以进一步推动我国经济的快速发展，无碴轨道在客运专线上的大量铺设已成为我国高速铁路的发展趋势，因此，CA砂浆在我国具有广泛的应用前景。目前国内外基本都采用乳化沥青、水泥、砂等原材料来制备CA砂浆，其中水泥的主要作用是提供强度，乳化沥青为砂浆提供弹性。由于沥青是一种温度敏感性材料，具有低温易开裂、高温易变形的特点，用乳化沥青制备CA砂浆存在耐候性差的缺点。此外，由于而CA砂浆中乳化沥青的用量较高，一般为500kg/n^左右，而乳化沥青的市场价格一般为3600元/吨，使得CA砂浆的价格一般高达2000元/m3。因此，有必要对现有的CA砂桨进行改性，并同时降低其成本。日本为了改善CA砂浆的耐候性，发明了一种可在寒冷地区使用的P乳剂，但会进一步增加CA砂浆的成本。已有研究表明，对沥青进行改性，可提高沥青的耐热、耐寒性。因此，使用改性乳化沥青代替普通的乳化沥青配制CA砂浆是一个改进方向，但由于改性后的沥青乳化难度大，乳化工艺复杂，且会大幅增加乳化沥青的成本，因此，使用改性乳化沥青配制CA砂浆难以同时实现改性和降低成本的目的。
发明内容本发明的要解决的技术问题就是使用改性乳化沥青配制CA砂浆难以同时实现改性和降低成本的问题，提供一种生产成本低、耐候性好的无碴板式轨道专用橡胶粉改性水泥沥青砂浆。由于乳化沥青耐候性差是CA砂浆耐候性差的主要原因，且砂浆中乳化沥青的费用占整个砂浆成本的60%以上，因此，要解决上述技术问题，关键是要找到一种耐候性好，且比乳化沥青便宜的材料部分或全部替代乳化沥青。申请人通过研究发现，橡胶作为一种弹性高分子材料，其耐候性明显好于沥青，而且橡胶粉可作为一种改性剂改善沥青的温度敏感性。同时，由于由废橡胶加工而成的橡胶粉的价格比乳化沥青便宜得多，因此，如果能用橡胶粉替代乳化沥青不但可保持CA砂浆的弹性特质，还可实现改性和降低成本的目的。此外，据世界环境卫生组织统计，世界废旧轮胎积存量己达30亿条，并以每年约10亿条的数字增长。我国是世界上第二大轮胎生产国，每年产生的废旧轮胎超过5000万条。废旧轮胎属于有害固体废弃物，如何处理这些废旧轮胎是各国面临的棘手问题。由于再生胶在生产过程中容易产生二次污染，故生产橡胶粉已成为废旧橡胶回收利用的主要途径。因此，如果能用废旧橡胶加工而成的橡胶粉对CA砂浆进行改性，不但可实现改善CA砂浆的耐候性，降低CA砂浆造价的目标，还可节约资源，保护环境。申请人经研究发现，由于CA砂浆的流动性较大，而橡胶粉是惰性物质，在水中容易团聚，如果用橡胶粉全部替代乳化沥青，则砂浆容易分层离析、泌水，且无法施工。因此，基于上述研究，申请人最终研究出采取用橡胶粉部分替代乳化沥青的技术方案，从而提出一种橡胶粉改性水泥沥青et、浆，它由下列组分按质量份数配制而成水泥(C):100份乳化沥青(AE):50~170份橡胶粉(RP):5~80份砂子(S):160~230份水(W):20~85份铝粉(LF):0.01~0.1份消泡剂(XP):0.1-0.5份增稠剂(ZC):0.05~0.2份本发明所述的水泥为强度等级为42.5或52.5的硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、早强型硅酸盐水泥中的一种。本发明所述的乳化沥青为慢裂型，残留物含量为58%~63%，可以是阴离子型、阳离子型或非离子型。本发明所述的橡胶粉由废旧橡胶加工而成，其细度》80目；所述的砂子可以是河砂、海砂、或人工砂，细度模数为1.4~2.2;所述铝粉的铁含量《0.8%，铅含量《0.03%,细度满足水面覆盖力》1350m2/kg;所述的消泡剂可以是聚硅氧烷类、醇类、醚类、脂肪酸类、胺类、磷酸酯类、油脂类、硬脂酸酯类、酰胺类、磺酸酯类等；所述的增稠剂可以是甲基纤维素、羧甲基纤维素、乙基纤维素、羟乙基纤维素、聚乙烯醇等。本发明采用橡胶粉部分替代乳化沥青配制CA砂浆(橡胶粉取代乳化沥青的质量比例最高可达70%)，可明显改善CA砂浆的耐候性，降低CA砂浆的成本；橡胶粉掺量越高，CA砂浆的耐候性越好，在本发明所述的掺量范围内，橡胶粉对CA砂浆的工作性、强度、弹性模量、分离度、膨胀率、泛浆率、抗冻性等性能均无不利影响。具体实施例方式为了更好地理解本发明，下面结合实施例进一步阐明本发明的内容，但本发明的内容不仅仅局限于表l的实施例。表1实施例配合比<table>complextableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table>表1中各对比例的制备方法和步骤为采用《水泥胶砂强度检验方法》(GB/T17671-1999)规定的胶砂搅拌机在慢速搅拌的情况下依次加入乳化沥青一水一干料(混合均匀的砂、水泥、、铝粉、消泡剂、增稠剂)，干料加完后快速搅拌3min，然后再慢速搅拌lmin。表l中各实施例的制备方法和步骤为采用《水泥胶砂强度检验方法》(GB/T17671-1999)规定的胶砂搅拌机在慢速搅拌的情况下依次加入乳化沥青一水一橡胶粉一干料(混合均匀的砂、水泥、、铝粉、消泡剂、增稠剂)，干料加完后快速搅拌3min，然后再慢速搅拌lmin。将制备好的砂浆成型后，按照《铁路轨道设计规范》(TB10082-2005)规定的试验方法进行CA砂浆的流动度、可工作时间、含气量、单位容积质量、抗压强度、弹性模量、分离度、膨胀率、泛浆率、抗冻性试验。CA砂浆的耐候性采用的试验方法和步骤为(1)将流动度试验合格拌制10分钟后的CA砂浆，注入40X40X160mm的模型中，一次成型8组试件，每组试样数为3个。(2)试件标准养护28天后，将其中4组试件放入快速耐侯试验箱(光源6000W水冷式管状氙灯；试件与光源的距离3540cm;工作室空气温度60土2'C;相对湿度70±5%RH;模拟降雨周期试样每照射l小时，降雨9分钟)的试样夹具架，并将其插到转鼓上，按人工气候箱的操作规程开动机器，按试验条件进行试验，照射时间为500h。同时将另外4组的对比试件继续置于20土3'C，65士5MRH的环境中进行标准养护。(3)当照射时间分别在O、100、300、500h时，分别对被照射试件和同龄期未被照射的标准试件进行抗折试验，同时检査试件的外观变化情况。(4)按下式计算不同照射时间CA砂浆试件的相对抗折强度/-&K一；X100%式中Rt---不同照射时间被照射试件的抗折强度值，MPa;Ro---相同时段标准养护试件的抗折强度值，MPa;R---不同照^j"时间试件的相对抗折强度，％。其中试样的相对抗折强度值取每组三个试件相对抗折强度的算术平均值。表2中列出了各对比例和实施例的性能。表2CA砂浆性能指标要求与实施例试验结果<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>从表2可以看出，用橡胶粉部分替代乳化沥青配制CA砂浆，可明显改善CA砂浆的耐候性，橡胶粉掺量越高，CA砂浆的耐候性越好，在本发明所述的掺量范围内，橡胶粉对CA砂浆的工作性、强度、弹性模量、分离度、膨胀率、泛浆率、抗冻性等性能均无不利影响。根据市场调査可知，CA砂浆原材料的平均单价为水泥360元/吨，乳化沥青3600元/吨，橡胶粉2500元/吨，砂子150元/吨，水3元/吨，铝粉5000元/吨，消泡剂50000元/吨，增稠剂30000元/吨。根据上述单价可计算出各对比例和实施例砂浆的成本，见表3。表3CA砂浆成本分析表<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>由表3可以看出，用橡胶粉配制CA砂浆可明显降低其成本，橡胶粉的掺量越多，成本越低。权利要求1、一种橡胶粉改性水泥沥青砂浆，其特征在于由下列组分按质量份数配制而成水泥100份、乳化沥青50～170份、橡胶粉5～80份、砂子160～230份、水20～85份、铝粉0.01～0.1份、消泡剂0.1-0.5份、增稠剂0.05～0.2份。2、如权利要求1所述橡胶粉改性水泥沥青砂浆，其特征在于所述水泥为强度等级为42.5或52.5的硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、早强型硅酸盐水泥中的任意一种。3、如权利要求1所述橡胶粉改性水泥沥青砂浆，其特征在于所述乳化沥青为慢裂型，残留物含量为58%~63%,可以是阴离子型、阳离子型或非离子型。4、如权利要求1所述橡胶粉改性水泥沥青砂浆，其特征在于所述橡胶粉由废旧橡胶加工而成，其细度》80目。5、如权利要求1所述橡胶粉改性水泥沥青砂浆，其特征在于所述砂子选自河砂、海砂或人工砂，细度模数为1.4-2.2。6、如权利要求1所述橡胶粉改性水泥沥青砂浆，其特征在于所述铝粉的铁含量《0.8%，铅含量《0.03%,细度满足水面覆盖力》1350m2/1^。7、如权利要求1所述橡胶粉改性水泥沥青砂浆，其特征在于所述消泡剂选自聚硅氧烷类、醇类、醚类、脂肪酸类、胺类、磷酸酯类、油脂类、硬脂酸酯类、酰胺类、磺酸酯类。8、如权利要求1所述橡胶粉改性水泥沥青砂浆，其特征在于所述增稠剂选自甲基纤维素、羧甲基纤维素、乙基纤维素、羟乙基纤维素、聚乙烯醇。全文摘要本发明涉及一种橡胶粉改性水泥沥青砂浆，由下列组分按质量份数配制而成水泥100份、乳化沥青50～170份、橡胶粉5～80份、砂子160～230份、水20～85份、铝粉0.01～0.1份、消泡剂0.1-0.5份、增稠剂0.05～0.2份。本发明采用橡胶粉部分替代乳化沥青配制CA砂浆，可明显改善CA砂浆的耐候性，降低CA砂浆的成本；橡胶粉掺量越高，CA砂浆的耐候性越好，在本发明所述的掺量范围内，橡胶粉对CA砂浆的工作性、强度、弹性模量、分离度、膨胀率、泛浆率、抗冻性等性能均无不利影响。文档编号C04B28/00GK101172823SQ200710133460公开日2008年5月7日申请日期2007年9月30日优先权日2007年9月30日发明者赟万,刘加平,叶义群,树孙,洪锦祥,缪昌文,费治华申请人:江苏博特新材料有限公司