专利名称：聚合物水泥基板式无碴轨道用乳化沥青砂浆及其制备方法
技术领域：
本发明涉及一种建筑材料及其制作方法，特别是一种适用于灌注高速铁路轨道路 基和道床的板式无碴轨道用CA砂浆。
背景技术：
随着经济建设的不断发展，当今我国铁路客运正朝着高速化的方向发展，最高运 行时速在200公里以上的铁路被称为高速铁路，高速铁路轨道对路基和道床提出很高的要 求，为保证轨道的强稳定性和高平顺性，采用板式无碴轨道的结构形式是一种趋势。板式无 碴轨道结构弹性层为Cement Asphalt砂浆，简称CA砂浆，其组成为浙青混合其它数种高分 子材料而成的一种弹性路基材料，是无碴铁路的关键组成部分，其功能在于提供合理的轨 道弹性，满足列车行驶的调平缓冲的要求，达到舒适性。目前，CA砂浆在国内还处于试验开发阶段，现有的CA砂浆流动性不好、可工作时 间短、砂易发生分离，凝固后体积收缩超标，局部出现开裂现象等。CA砂浆除了承受垂直荷 载，还起着传递纵向、横向荷载的作用。
发明内容
本发明提供一种聚合物水泥基板式无碴轨道用乳化浙青砂浆，以解决现有的CA 砂浆流动性不好、可工作时间短以及使用方法复杂、施工工艺苛刻以及运输不便的问题，以 满足高速铁路大批量应用的需求。本发明解决其技术问题所采用的技术方案是一种聚合物水泥基板式无碴轨道用 乳化浙青砂浆，其特征在于它是由CA砂浆干粉、CA砂浆乳剂和水按以下比例组成的混合 物，混合物中各组分含量以重量份数计算为CA砂浆干粉100重量份
CA砂浆乳剂50 ‘ 55重量份
水4 8重量份
上述的CA砂浆干粉是由以下组分原料组成的混合物，混合物中格组分含量以重量份计算为
水泥 0.8 0. 88 份
膨胀剂 0.065 0. 085份
水泥速凝剂0. 01 0. 04 份
消泡剂0. 0005 0. 0010 份
高效性能减水剂0. 008 0. 012 份
细砂2. 00 2. 40 份
木质纤维素0 0. 0014 份
纤维素醚0 0. 0004 份
上述的CA砂浆乳剂为慢裂慢凝性阴离子乳化浙青与丙烯酸胶乳复合乳剂，该复合乳剂中，乳化浙青以及丙烯酸胶乳的按比例重量份计算为乳化浙青 100重量份丙烯酸胶乳 6-10重量份上述的乳化浙青是由基质浙青与乳化剂、稳定剂、水经浙青乳化机高速剪切或研 磨制成的混合物，混合物中各组分含量以重量份计算为基质浙青55 65重量份
主乳化剂1 3重量份
辅助乳化剂0. 3 0. 6重量份
水35 40重量份
稳定剂0. 10 0. 3重量份
上述的丙烯·I乳胶是50%阴离子丙烯酸。
本发明的又--特征是一种无碴轨道用CA砂浆的制备方法，它包括以下步骤
A、备料根据需用CA砂浆的总重量，按以下比例分别准备CA砂浆干粉、CA砂浆乳剂和水
CA砂浆干粉100重量份
CA砂浆乳剂50 55重量份
水4 8重量份
B、将按比例计量好的水和CA砂浆乳剂同时或先后投入搅拌机中，启动搅拌机搅
拌3分钟C、将计量好的CA砂浆干粉投入搅拌机，从开始投料到投完料时间不宜超过10分 钟，投完料后搅拌3 5分钟；D、成品CA砂浆检验用J形漏斗检验CA砂浆，要求流动度在16 26秒内、含气 量在8% 10%由于采用上述技术方案，本发明的聚合物水泥基板式无碴轨道用乳化浙青砂浆及 其生产方法与已有的CA砂浆及其生产方法相比，有益效果为一、能确保CA砂浆质量由于本发明聚合物水泥基板式无碴轨道用乳化浙青砂浆是采用CA砂浆干粉与CA 砂浆乳剂和水混合制成，其中CA砂浆干粉产品在工厂用计算机控制混合均勻，配制CA砂浆 的CA砂浆乳剂也是预先在工厂进行生产并成为产品，能克服施工现场人工配料带来的误 差，使产品保持同一标准的高产品质量。由于CA砂浆乳剂采用的是阴离子丙烯酸胶乳与慢裂慢凝性阴离子型乳化浙青复 合，所以丙烯酸胶乳、浙青颗粒能与水泥威力很好地粘附，故其密实行大大提高，使CA砂浆
质量闻。本发明的CA砂浆干粉中还添加了木质纤维素以及纤维素醚，具有减少CA砂浆裂 缝现象的产生以及增强CA砂浆的保水性、流平性、成膜、粘结性等性能作用，使CA砂浆质量 大大提高。木质纤维素是具有强烈的交联功能，与其他材料混合后纤维之间会立即搭接得像 毯子一样的材料，这种材料的纤维结构可将自身重量2 6倍的水锁在其间以保水缓凝，同 时这个结构还具有传导水分的功能，使其本身表面和界面都有足够水分进行水化，当CA砂浆灌注时，这个纤维结构会被打破，这时部分水份会从纤维中甩出，使黏度降低，和易性提 高；当外力停止时，纤维结构又迅速恢复并将水份吸回来，并恢复原有黏度。所述的纤维素醚是一种非离子型半合成的高分子聚合物，它应用于本发明砂浆中 具有复合作用能增强CA砂浆的保水、流平性、成膜、粘结等性能。二、施工方便、快捷1、本发明聚合物水泥基板式无碴轨道用乳化浙青砂浆配制过程没有严格苛刻的 脚板投料次序，既能保证产品质量，又使施工更为方便、快捷；2、由于配制CA砂浆的CA砂浆乳剂采用的是慢裂慢凝型阴离子型乳化剂，能为制 备CA砂浆过程提供充分的搅拌时间，可工作时间长、施工工艺性能好。三、运输方便本发明的CA砂浆干粉，产品在出厂前就被混合均勻，而且在未加水之前，质量稳 定，因而可以利用高度发展的物流系统完成供货，采用特殊的混凝土或散装水泥车以及配 套的机械，就能实现机械化输送和施工，特别适用于高速铁路大批量应用的场合。下面，结合实施例对本发明之板式无碴轨道用CA砂浆干粉以及板式无碴轨道用 CA砂浆及其制备方法的技术特征作进一步说明。
具体实施例方式实施例一 实施例六一种聚合物水泥基板式无碴轨道用乳化浙青砂浆，由CA砂浆干粉、CA砂浆乳剂和 水按以下比例组成的混合物，混合物中各组分含量以重量份数计算为CA砂浆干粉 100重量份CA砂浆乳剂 50 55重量份水4 8重量份上述的CA砂浆干粉是由水泥、膨胀剂、水泥速凝剂、消泡剂、高效减水剂、细砂以 下组分原料组成的混合物(重量份)水泥0. 846 份膨胀剂0. 070份水泥速凝剂0. 027份消泡剂0. 00053 份高效减水剂 0.010份细砂2. 183 份该CA砂浆干粉是在工厂生产配制好的混合物，采用袋装或散装形式运送到施工 现场。上述的CA砂浆乳剂是阴离子乳化浙青与丙烯酸胶乳组成的复合乳剂，该符合乳 剂中乳化浙青以及丙烯酸胶乳的比例按重量份计算为乳化浙青100重量份丙烯酸胶乳6 10重量份所述的乳化浙青是由基质浙青与乳化剂、稳定剂、水经浙青乳化机高速剪切或研 磨制成的混合物，混合物中各组分含量以重量份计算为
基质浙青主乳化剂辅助乳化剂水
55 65重量份 1 3重量份 0. 3 0. 6重量份 35 40重量份稳定剂 0. 10 0. 3重量份所述的丙烯酸乳胶是50%阴离子丙烯酸。该CA砂浆乳剂在工厂生产，用塑料桶按25Kkg/桶包装好，使用期限不宜超过3个月。作为本发明实施例的一种变换，所述的CA砂浆乳剂也可以采用其他形式的市售 浙青乳剂，包括阳离子或阴离子型浙青乳剂。作为本发明实施例的一种变换，所述的CA砂浆干粉的组成成分还可以增减，如可 以添加具有强烈交联功能的木质纤维素，添加一种非离子型半合成的高分子聚合物_纤维 素醚等等，各组分的含量也可以根据需要适当增减。实施例七 实施例十二本发明聚合物水泥基板式无碴轨道用乳化浙青砂浆中各种不同配比的CA砂浆干 粉，它是由水泥、膨胀剂、水泥速凝剂、消泡剂、高性能减水剂、细砂、木质纤维素和纤维素醚 组成的混合物，各实施例得混合物中各组分含量以质量份计算为水泥0. 8 0. 88 份膨胀剂0. 065 0. 085 份水泥速凝剂0. 01 0. 04份消泡剂0. 0005 0. 0010 份高性能减水剂0. 008 0. 012份细砂2. 00 2. 40 份木质纤维素0 0. 0014份纤维素醚0 0. 0004份上述各实施例中，所述的水泥为425早强普通硅酸盐水泥。它为CA砂浆提供刚性， 并在CA砂浆灌注过程起加快CA砂浆乳剂，提供早期强度。所述的膨胀剂是一种混凝土抗渗防裂型膨胀剂。起作用是在CA砂浆中形成膨胀 性结晶水化物一钙矾石，使混凝土早期产生适度膨胀，在混凝土中建立0. 2Mpa-0. 7Mpa预 压力，这一压应力可以大致抵消混凝土干缩时产生的拉应力，而且在混凝土中后期仍保持 微弱的膨胀势头，以补偿其冷缩，同时钙矾石结晶体不断填充混凝土内部间隙，改善了混凝 土的孔隙结构，提高了密实度，也达到抗渗防裂之目的。所述的水泥速凝剂是一种能够加快混凝土凝结和硬化速度的新型无机低碱调凝 剂，其成分为偏铝酸钠、瓦斯灰、硅灰、铝氧熟料、煅烧明矾石、硫酸锌、生石灰、氟化钙等中 的2种或2种以上的混合物。其目的是提高CA砂浆早期强度并克服传统速凝剂碱含量高， 对混凝土产生不利影响的缺点。所述的消泡剂是醇、酯类高分子复合物及其衍生物组成的表面活性剂如聚醚、高 碳醇、异丙醇、脂肪酸等。其主要作用是能使CA砂浆拌制过程中产生的大气泡破裂，减少大 气泡的含量。
所述的高性能减水剂也是一种表面活性剂，其成分为多羧酸系，水泥颗粒，具有吸 附分散性、润湿、润滑作用。所述的细砂是20目-100目之间的干净河砂或海砂，作为CA砂浆的细骨料。所述的木质纤维素是具有强烈的交联功能，与其他材料混合后纤维之间会立即搭 接得像毯子一样的材料。这种材料的纤维结构可将自身重量2 6倍的水锁在其间以保水 缓凝，同时这个结构号具有传导水份的功能，使其本身表面和界面都有足够水分进行水化， 从而减少CA砂浆裂缝现象的产生。当CA砂浆灌注时，这个纤维结构会被打破，这时部分水 分会从纤维中甩出，使黏度降低，和易性提高；当外力停止时，纤维结构又迅速恢复并将水 分吸收回来，并恢复原有黏度。所述的纤维素醚是一种非离子型半合成的高分子聚合物。它应用于本发明中具有 复合作用；能增强CA砂浆的保水、流平性、成膜、粘结等性能。实施例十三 实施例十八本发明板式无碴轨道用CA砂浆中的不同配比的CA砂浆乳剂。该CA砂浆乳剂是阴离子乳化浙青与丙烯酸胶乳混合组成的复合乳剂，该混合物 中乳化浙青和丙烯酸胶乳的比例，按重量份数计算为乳化浙青 100重量份丙烯酸胶乳6 10重量份所述的CA砂浆乳剂中的乳化浙青是由基质浙青与乳化剂、稳定剂、水经浙青乳化 机告诉剪切或研磨制成的混合物，混合物中各组分含量以重量份计算为基质浙青 55 65重量份主乳化剂 1 3重量份辅助乳化剂0.3 0.6重量份水35 40重量份稳定剂0. 10 0. 30重量份上述各组分在各实施例中的具体比例参见附表四，上述的基质浙青是70#或90# 重交道路浙青，乳化剂由主乳化剂及辅助乳化剂构成，所述的主乳化剂是慢裂慢凝型阴离 子乳化剂，所述的辅助乳化剂是十八烷基三甲基氯化胺，稳定剂是有机胺。所述的丙烯酸为50%的阴离子丙烯酸实施例十九本发明聚合物水泥基板式无碴轨道用乳化浙青砂浆的制备方法，它包括以下步 骤A.备料根据需用CA砂浆的总重量，按以下比例分别准备CA砂浆干粉、CA砂浆乳 剂和水
100重量份 100重量份
50 55重量份
4 8重量份 B.将按比例计量好的水和CA砂浆乳剂同时或先后投入搅拌机中，启动搅拌机搅 拌3分钟CA砂浆干粉CA砂浆干粉CA砂浆乳剂水
C.将计量好的CA砂浆干粉投入搅拌机，从开始投料到投完料时间不宜超过10分 钟，投完料后搅拌3 5分钟；D.成品CA砂浆检验用J形漏斗检验CA砂浆，要求流动度在16 26秒内、含 气量在8% 10%作为本发明实施例一至实施例六、实施例十九的一种变换，所述的聚合物水泥基 板式无碴轨道用乳化浙青砂浆中的CA砂浆乳剂也可以是乳化浙青与丙烯酸胶乳在施工现 场按比例配置而成。因而，所述的板式无碴轨道用CA砂浆也可以采用CA砂浆干粉与乳化 浙青与丙烯酸胶乳与水在施工现场比例配制而成，其具体方法参见实施例二十。实施例二十本发明聚合物水泥基板式无碴轨道用乳化浙青砂浆的另一制备方法，它包括以下 步骤A.备料根据需用CA砂浆的总量，按以下比例分别准备CA砂浆干粉、组成CA砂 浆乳剂的乳化浙青、丙烯酸胶乳和水CA干粉砂浆100重量份乳化浙青、丙烯酸胶乳合计50 55重量份水4 8重量份其中乳化浙青与丙烯酸胶乳的比例为乳化浙青丙烯酸胶乳=100 6 10B.按比例及良好的水和乳化浙青、丙烯酸胶乳同时或先后投入搅拌机中，启动搅 拌机，搅拌3至5分钟C.将计量好的CA砂浆干粉搅拌投入搅拌机，从开始投料到投完料时间不宜超过 10分钟，投完料后搅拌3 5分钟；D.成品CA砂浆检验用J形漏斗检验CA砂浆，要求流动度在16 26秒内、含 气量在8% 10%附表说明对于附表一所列实施例一 实施例六每一个实施例中所用的CA砂浆干粉都可以 选用附表二中所列实施例七 实施例十二中的某一种比例的CA砂浆干粉。对于附表一所列实施例一 实施例六每一个实施例中所用的CA砂浆乳剂都可以 选用实施例十三 实施例十八中的某一种配比的CA砂浆乳剂。附表二中，实施例七配比适用于常年气温很少低于0°C的温暖地区，气温在 15°C 35°C工况下的施工，实施例八适用于常年气温低于0°C寒冷地区，气温在在15°C 35°C工况下的施工，实施例九适用于冬季气温低于0°C寒冷地区，实施例十适用于冬季气温 低于0°C寒冷地区，在15°C 35°C工况下的施工。附表一聚合物水泥基板式无碴轨道用乳化浙青砂浆组分含量一览表(以重量份 数计算)
权利要求
一种聚合物水泥基板式无碴轨道用乳化沥青砂浆，其特征在于它是由CA砂浆干粉、CA砂浆乳剂和水按以下比例组成的混合物，混合物中各组分含量以重量份数计算为CA砂浆干粉 100份CA砂浆乳剂 50～55份水 4～8份
2.根据权利要求1所述的聚合物水泥基板式无碴轨道用乳化浙青砂浆，其特征在于 所述的CA砂浆干粉是由以下组分原料组成的混合物，混合物中格组分含量以重量份计算 为水泥0. 8 0. 88份 膨胀剂0. 065 0. 085份 水泥速凝剂0. 01 0. 04份 消泡剂0. 0005 0. 0010份 高性能减水剂0. 008 0. 012份 细砂2. 00 2. 40份 木质纤维素0 0.0014份 纤维素醚0 0. 0004份
3.根据权利要求1或2所述的聚合物水泥基板式无碴轨道用乳化浙青砂浆，其特征在 于所述的CA砂浆乳剂为慢裂慢凝性阴离子乳化浙青与丙烯酸胶乳复合乳剂，该复合乳剂 中，乳化浙青以及丙烯酸胶乳的按比例重量份计算为乳化浙青 100份 丙烯酸胶乳 6-10份所述的乳化浙青是由基质浙青与乳化剂、稳定剂、水经浙青乳化机高速剪切或研磨制 成的混合物，混合物中各组分含量以重量份计算为 基质浙青 55 65份 主乳化剂 1 3份 辅助乳化剂 0. 3 0. 6份 水35 40份稳定剂0. 10 0. 3份所述的丙烯酸乳胶是50%阴离子丙烯酸。
4.根据权利要求3所述的聚合物水泥基板式无碴轨道用乳化浙青砂浆，其特征在于 所述的基质浙青是70#或90#重交道路浙青，乳化剂由主乳化剂及辅助乳化剂构成，所述的 主乳化剂是慢裂慢凝型阴离子乳化剂，所述的辅助乳化剂是十八烷基三甲基氯化胺，稳定 剂是有机胺。
5.根据权利要求2所述的聚合物水泥基板式无碴轨道用乳化浙青砂浆，其特征在于 所述的CA砂浆干粉中的膨胀剂是一种混凝土抗裂型膨胀剂。
6.根据权利要求2所述的聚合物水泥基板式无碴轨道用乳化浙青砂浆，其特征在于 所述的CA砂浆干粉中的水泥速凝剂是一种能够加快混凝土凝结和硬化速度的新型无机低 碱调凝剂，其成分为偏铝酸钠、瓦斯灰、硅灰、铝氧熟料、煅烧明矾石、硫酸锌、生石灰、氟化 钙等中的2种或2种以上的混合物。
7.根据权利要求2所述的聚合物水泥基板式无碴轨道用乳化浙青砂浆，其特征在于 所述的CA砂浆干粉中的消泡剂是醇、酯类高分子复合物及其衍生物组成的表面活性剂
8.根据权利要求2所述的聚合物水泥基板式无碴轨道用乳化浙青砂浆，其特征在于 所述砂浆干粉中的高性能减水剂是一种表面活性剂，其成分为多羧酸系。
9.根据权利要求1所述的聚合物水泥基板式无碴轨道用乳化浙青砂浆的制备方法，其 特征在于A、备料根据需用CA砂浆的总重量，按以下比例分别准备CA砂浆干粉、CA砂浆乳剂和水CA砂浆干粉 100重量份 CA砂浆乳剂 50 55重量份 水4 8重量份B、将按比例计量好的水和CA砂浆乳剂同时或先后投入搅拌机中，启动搅拌机搅拌3分钟；C、将计量好的CA砂浆干粉投入搅拌机，从开始投料到投完料时间不宜超过10分钟，投 完料后搅拌3 5分钟；D、成品CA砂浆检验用J形漏斗检验CA砂浆，要求流动度在16 26秒内、含气量在8% 10%。
10.根据权利要求9所述的聚合物水泥基板式无碴轨道用乳化浙青砂浆的制备方法， 其特征在于所述的CA砂浆乳剂是采用乳化浙青与丙烯酸胶乳在施工现场按比例配制而 成。
全文摘要
本发明公开一种聚合物水泥基板式无碴轨道用乳化沥青砂浆及其生产方法，是用于灌注高速铁路轨道路基的建筑材料及其生产方法，该CA砂浆是由CA砂浆干粉与CA砂浆乳化沥青和水按100∶50～55∶4～8重量份的比例组成的混合物，CA砂浆干粉是由水泥、膨胀剂、水泥速凝剂、消泡剂、高性能减水剂、细砂、木质纤维素、纤维素醚组成的混合物，CA砂浆乳剂为慢裂慢凝型阴离子乳化沥青与丙烯酸胶乳复合乳剂，CA砂浆生产方法包括备料、砂浆乳剂和水搅拌、加砂浆干粉搅拌、检验等工序，生产CA砂浆的CA砂浆胶粉、CA砂浆乳剂采用工业化生产、产品质量稳定，加工运输方便，且配置过程没有严格苛刻的搅拌投料次序，施工方便、快捷。
文档编号C04B28/00GK101993225SQ20101026565
公开日2011年3月30日 申请日期2010年8月26日 优先权日2010年8月26日
发明者卢建华 申请人:卢建华