专利名称：高铁板式无砟轨道专用水泥乳化沥青砂浆及其制备方法
技术领域：
本发明属于材料领域，具体涉及一种高铁板式无砟轨道专用阳离子水泥乳化浙青 砂浆及其制备方法。
背景技术：
当今世界铁路正向着货运重载化、客运高速化的趋势发展，并逐步实现线路的无 缝化，全面提高了线路的平顺性和整体强度，轨件的损耗和养护维修工作量进一步减少，列 车运行条件也进一步得到改善。高速的行车轨道对路基和道床提出了很高的要求，为保证 轨道的强稳定性和高平顺性，世界各国十分青睐板式无碴轨道。板式无碴轨道是六十年代 在日本新干线高速铁路上发展起来的一种新型轨道结构。这种新型轨道结构从根本上取消 了传统轨道的轨枕和道床，改用预制的钢筋混凝土板(称轨道板)直接支承钢轨，并在轨道 板与路基或桥隧建筑物基底上浇筑的混凝土基础板之间填充水泥浙青砂浆垫层，成为一种 全面支承的板式轨道结构。板式无渣轨道由于其工业化水平高、性能稳定，施工方便，维护 机具简单，因此在国内外高速铁路的建设中应用十分广泛。水泥-乳化浙青砂浆(简称CA 或CAM砂浆)是一层灌注在混凝土基床与轨道板之间的约50mm厚的垫层，可以起到支撑预 制的钢筋混凝土轨道板和调平减振的作用，是提高高速列车运行速度以及平稳性和舒适性 的重要技术手段。
CA砂浆是高铁板式无砟轨道的关键技术之一，其技术的成熟度决定着高速铁路的 运行质量和列车运行的平稳性和安全性。当前，我国已进入了高速铁路快速发展的时期，但 由于我国针对CA砂浆的研究起步较晚和国外对相关技术的垄断封锁，因此，我国CA砂浆的 研发应用很难适应高速铁路快速发展的需求。
目前，我国虽然在秦沈客运专线和京津城际轨道交通工程中对国产的CA砂浆进 行了试应用，但其应用效果仍不够理想。中国专利200610018437. 3公开了一种膨胀可控 的CA砂浆材料的制备方法，该材料由水泥、乳化浙青、砂、钢渣、膨胀剂、减水剂、铝粉等组 成，该发明制备的CA砂浆虽然膨胀性能较好也较为稳定，但在实际使用过程发现其工作性 不是特别理想，经常会出现离析泌水现象，同时受环境温度的影响偏大，温度低于10°C时， 1天强度不能满足要求。中国专利200410023087. 0公开了一种铁路或城市无砟轨道用水 泥浙青砂浆。但该材料在早期膨胀、一天强度和稳定性方面还有待进一步提高。中国专利 200710049619. 1公开了一种轨道用乳化浙青水泥砂浆及其制备方法，该发明虽然具有较好 的工作性，但乳液与水泥的比例小于暂行技术条件中的规定，因此，其硬化后的实际弹性模 量会较大。市场上较好的CA砂浆主要由日本和德国公司提供，但由于其价格昂贵、配制铺 设时对环境和设备要求很高，加之我国地域跨度太大，气候环境复杂多变，因此也限制了其 在我国的大规模推广应用。
发明内容
本发明旨在克服前述问题。
本发明提供一种水泥乳化浙青砂浆，其中以重量份数计含有如下组分
硅酸盐水泥100份；
硫铝酸盐水泥8 12份；
石英砂150 230份；
乳化浙青:120 170份;
聚合物乳液10 18份；
消泡剂:0.03 0. 15 份;
发泡剂0.005 0. 03 份。
所述水泥乳化浙青砂浆于以重量份计还含有
膨胀剂5 15份；
减水剂0·5 2. 0% ；
防冻剂0.5 2.0;
早强剂0· 02 0. 5份。
优选以重量份计含有硅酸盐水泥100份；硫铝酸盐水泥9 11份；30 120 目石英砂180 210份；乳化浙青140 160份；聚合物乳液12 15份；膨胀剂8 12份；发泡剂0. 008 0. 02份；消泡剂0. 07 0. 12份；减水剂0. 8 1. 5% ；防冻剂 0. 8 1. 6 ；早强剂0. 15 0. 3份。
所述乳化浙青为固含量58 63%的阳离子乳化浙青；所述含聚合物乳液为氯丁 胶乳、纯丙乳液或硅丙乳液，膨胀剂为铝酸钙一硫铝酸钙性低碱膨胀剂。
所述发泡剂为非温感性发泡剂；消泡剂为磷酸三丁酯或磷酸二丁酯；减水剂为高 浓萘系减水剂或聚羧酸高效减水剂；防冻剂为亚硝酸钠或亚硝酸钙；早强剂为可溶性硫酸Τττ . ο
本发明进一步提供所述的水泥乳化浙青砂浆制备方法，包括如下步骤
a.将乳化浙青、聚合物乳液混合均勻，作为液料。
b.将硅酸盐水泥、硫铝酸盐水泥、石英砂、发泡剂混合均勻后作为粉料。
C.将液料投入搅拌机中，慢速搅拌，加入含消泡剂的水，继续搅拌，缓慢加入粉料， 慢速搅拌，加含消泡剂的水，快速搅拌均勻得所需砂浆。
步骤c中前后两次加入的含消泡剂的水的重量比为1 1. 5-2. 5.
液料中还添加有减水剂，粉料中还添加有膨胀剂、防冻剂、早强剂。
所述的慢速搅拌是指搅拌机的速度为40 60rpm，所述的快速搅拌是指搅拌机的 速度为100 120rpm。
本发明的特征还在于提供上述水泥乳化浙青砂浆在高铁板式无砟轨道中的应用。
本发明的水泥乳化浙青砂浆具有流动度大、和易性好、不分层不泌水，早期强度 高、膨胀显著，后期无收缩的特征，同时在施工工艺上实现了化繁为简，解决了传统施工中， CA砂浆配制过程复杂的缺陷。
本发明的水泥乳化浙青砂浆可以在5°C 35°C范围内施工，施工时，砂浆的温度 应处于5°C 40°C。
本发明的水泥乳化浙青砂浆在施工时，应注意管擦汗轨道板有无拱起、上浮现象， 如发生灌注袋破损水泥乳化浙青砂浆溢出情况，应采用夹具或废棉纱、细骨料及水泥等进行堵漏。
本发明的水泥乳化浙青砂浆全部采用国产原料进行生产，生产后，包装为液料组 分、粉料组分和消泡剂组分。在现场施工时只需进行简单拌合后即可灌注。
本发明方法科学可靠、产品配方简单、配制工艺切实易行，产品实现了低温条件下 早期强度和膨胀的协调发展。
与同类CA砂浆相比，本发明所制得的水泥乳化浙青砂浆由于采用了乳剂、粉剂以 及掺有消泡剂的水三组分配方，在实际使用过程中只需在搅拌过程中加入乳剂和部分的水 组分，然后加入粉剂，搅拌均勻后，再加入剩余的水组分，用于消去浆体表面的气泡，因此克 服了国外CA砂浆施工工艺复杂、对环境和设备要求苛刻的缺点。与CN200610018437. 3所 提供技术方案相比，本发明中加入了特定的保水组分，同时对砂子的级配进行了认真考察， 所以很好地解决了浆体在施工时的泌水离析问题。由于采用了非温感性发泡剂，克服了铝 粉发泡不稳，早期膨胀和稳定性不好的问题。与CN200710049619. 1所提供技术方案相比， 本发明加入了硫铝酸盐水泥和特定的聚合物乳液，很好地控制了后期的强度和弹性模量发 展。同时本发明采用添加防冻剂和选用非温感性发泡剂，从而在很大程度上改善了 CA砂浆 在寒冷条件下，强度上升慢，早期膨胀不均勻的问题。
具体实施例方式
以下实施例将对本发明进行具体的描述，但不对本发明产生任何限制。在以下实 施例中，除非另有说明，所有的份数均为重量分数，百分数为重量百分数。
实施例1
一种高铁专用水泥乳化浙青砂浆垫层材料，它是由42. 5硅酸盐水泥(大连小野田 水泥公司出品，下同)、硫铝酸盐水泥、石英砂、阳离子乳化浙青、聚合物乳液、消泡剂、发泡 剂等作为原材料混合搅拌而成，其中各原材料所占重量份为42. 5硅酸盐水泥100份；硫 铝酸盐水泥10份；30 120目石英砂180份；乳化浙青140份；硅丙乳液15份；磷酸三 丁酯0. 07份；发泡剂0. 01份。
实施例2
一种高铁专用水泥乳化浙青砂浆垫层材料，它是由42. 5硅酸盐水泥、硫铝酸盐水 泥、石英砂、阳离子乳化浙青、聚合物乳液、消泡剂、发泡剂等作为原材料混合搅拌而成，其 中各原材料所占重量份为42. 5硅酸盐水泥100份；硫铝酸盐水泥12份；30 120目石 英砂210份；乳化浙青160份；硅丙乳液10份；磷酸三丁酯0. 1份；发泡剂0. 015份。
实施例3
一种高铁专用水泥乳化浙青砂浆垫层材料，它是由42. 5硅酸盐水泥、硫铝酸盐水 泥、石英砂、阳离子乳化浙青、聚合物乳液、膨胀剂、发泡剂、消泡剂、减水剂、防冻剂和早强 剂等作为原材料混合搅拌而成，其中各原材料所占重量份为42. 5硅酸盐水泥100份；硫 铝酸盐水泥8份；30 120目石英砂180份；乳化浙青130份；氯丁胶乳10份；膨胀剂 7份；发泡剂0. 008份；磷酸三丁酯0. 03份；聚羧酸高效减水剂0. 6份；亚硝酸钠1.0； 硫酸钠ο. 1份。
实施例4
一种高铁专用水泥乳化浙青砂浆垫层材料，它是由42. 5硅酸盐水泥、硫铝酸盐水泥、石英砂、阳离子乳化浙青、聚合物乳液、膨胀剂、发泡剂、消泡剂、减水剂、防冻剂和早强 剂等作为原材料混合搅拌而成，其中各原材料所占重量份为42. 5硅酸盐水泥100份；硫 铝酸盐水泥12份；30 120目石英砂200份；乳化浙青150份；氯丁胶乳15份；膨胀 剂12份；发泡剂0. 01份；磷酸三丁酯0. 1份；聚羧酸减水剂1. 0份；亚硝酸钠0. 8 ；硫 酸钠0. 3份。
实施例5
一种高铁专用水泥乳化浙青砂浆垫层材料，它是由42. 5是由硅酸盐水泥、硫铝 酸盐水泥、石英砂、阳离子乳化浙青、聚合物乳液、膨胀剂、发泡剂、消泡剂、减水剂、防冻剂 和早强剂等作为原材料混合搅拌而成，其中各原材料所占重量份为42. 5硅酸盐水泥100 份；硫铝酸盐水泥10份；30 120目石英砂220份；乳化浙青170份；聚合物乳液13 份；膨胀剂6份；发泡剂0. 014份；磷酸三丁酯0. 12份；高浓萘系减水剂减水剂2. 0份； 亚硝酸钠0. 9份；硫酸钠0. 5份。
实施例6
一种高铁专用水泥乳化浙青砂浆垫层材料，它是由42. 5是由硅酸盐水泥、硫铝 酸盐水泥、石英砂、阳离子乳化浙青、聚合物乳液、膨胀剂、发泡剂、消泡剂、减水剂、防冻剂 和早强剂等作为原材料混合搅拌而成，其中各原材料所占重量份为42. 5硅酸盐水泥100 份；硫铝酸盐水泥11份；30 120目石英砂200份；乳化浙青140份；聚合物乳液10 份；膨胀剂12份；发泡剂0. 01份；磷酸三丁酯0. 08份；高浓萘系减水剂减水剂1. 8份； 亚硝酸钠1. 2份；硫酸钠0. 8份。
实施例7
一种高铁专用水泥乳化浙青砂浆垫层材料，它是由42. 5硅酸盐水泥、硫铝酸盐水 泥、石英砂、阳离子乳化浙青、聚合物乳液、膨胀剂、发泡剂、消泡剂、减水剂、防冻剂和早强 剂等作为原材料混合搅拌而成，其中各原材料所占重量份为42. 5硅酸盐水泥100份；硫 铝酸盐水泥12份；30 120目石英砂210份；乳化浙青150份；硅丙乳液12份；膨胀 剂13份；发泡剂0. 01份；磷酸二丁酯0. 13份；聚羧酸减水剂1. 3份；亚硝酸钙0. 7 ； 硫酸钾0. 25份。
权利要求
1.一种水泥乳化浙青砂浆，其中以重量份数计含有如下组分 硅酸盐水泥100份；硫铝酸盐水泥8 12份； 石英砂150 230份； 乳化浙青:120 170份; 聚合物乳液10 18份； 消泡剂0. 03 0. 15份； 发泡剂0. 005 0. 03份。
2.如权利要求1所述水泥乳化浙青砂浆，其特征在于以重量份计还含有 膨胀剂5 15份；减水剂0. 5 2. 0% ； 防冻剂0. 5 2. 0 ； 早强剂0. 02 0.5份。
3.如权利要求2所述水泥乳化浙青砂浆，其特征在于以重量份计含有硅酸盐水泥 100份；硫铝酸盐水泥9 11份；30 120目石英砂180 210份；乳化浙青140 160 份；聚合物乳液12 15份；膨胀剂8 12份；发泡剂0. 008 0. 02份；消泡剂0. 07 0. 12份；减水剂0. 8 1. 5% ；防冻剂0. 8 1. 6 ；早强剂0. 15 0. 3份。
4.如权利1或2所述水泥乳化浙青砂浆，其特征在于，乳化浙青为固含量58 63%的 阳离子乳化浙青；所含聚合物乳液为氯丁胶乳、纯丙乳液或硅丙乳液，膨胀剂为铝酸钙-硫 铝酸钙性低碱膨胀剂。
5.如权利2所述水泥乳化浙青砂浆，其特征在于发泡剂为非温感性发泡剂；消泡剂为 磷酸三丁酯或磷酸二丁酯；减水剂为高浓萘系减水剂或聚羧酸高效减水剂；防冻剂为亚硝 酸钠或亚硝酸钙；早强剂为可溶性硫酸盐。
6.如权利要求1所述的水泥乳化浙青砂浆制备方法，包括如下步骤a.将乳化浙青、聚合物乳液混合均勻，作为液料；b.将硅酸盐水泥、硫铝酸盐水泥、石英砂、发泡剂混合均勻后作为粉料；c.将液料投入搅拌机中，慢速搅拌，加入含消泡剂的水，继续搅拌，缓慢加入粉料，慢速 搅拌，加含消泡剂的水，快速搅拌均勻得所需砂浆。
7.如权利要求6所述的制备方法，其特征在于步骤c中前后两次加入的含消泡剂的 水的重量比为1 1.5-2.5。
8.如权利要求6所述的制备方法，其特征在于液料中还添加有减水剂，粉料中还添加 有膨胀剂、防冻剂、早强剂。
9.如权利要求6所述的制备方法，其特征在于所述的慢速搅拌是指搅拌机的速度为 40 60rpm，所述的快速搅拌是指搅拌机的速度为100 120rpm。
全文摘要
本发明提供一种水泥乳化沥青砂浆，其中以重量份数计含有如下组分硅酸盐水泥100份、硫铝酸盐水泥8～12份、石英砂150～230份、乳化沥青120～170份、聚合物乳液10～18份、消泡剂0.03～0.15份、发泡剂0.005～0.03份。本发明产品和易性好、不分层、不泌水，对水泥、砂石包裹性好，同时由于产品体系中加入了防冻组分，因此，产品对温度的适应范围更广，可以在5～35℃的范围内施工。本发明实现了工作性、强度、弹性模量、膨胀率的协调发展，且产品的抗冻性和耐久性优越。完全可以满足高铁板式无砟轨道应用要求。
文档编号C04B14/06GK102030512SQ20091009297
公开日2011年4月27日 申请日期2009年9月28日 优先权日2009年9月28日
发明者熊卫锋 申请人:北京东方雨虹防水技术股份有限公司