本发明涉及一种流动性大、早期强度高、后期强度稳定增长、与基体粘结强度高的既有铁路桥梁桥面防水层保护层修补材料。
背景技术：
随着我国经济飞速发展，铁路运输将向着高速、重载的方向发展，这是铁路运输的必然趋势，但同时铁路运输的安全性也成为人们关注的焦点。既有铁路桥梁作为铁路运输的重要枢纽，其安全性不容小觑。由于既有铁路桥梁在服役过程中长期经受超负荷或恶劣环境的双重作用，其桥面防水层保护层常出现不同程度的裂缝、破碎等，而雨水会通过这些裂缝渗入桥梁防水层上，进而加剧桥梁防水层的破坏，导致桥梁出现漏水、墩台腐蚀松动、墩台不稳定等严重安全问题。因此，为了防止既有铁路桥梁病害的进一步加重，需在其防水层保护层出现裂缝、破损时及时进行维修养护，这不仅可延长桥梁的服役寿命，还可节约铁路桥梁后续的维修加固费用。
既有铁路桥梁桥面防水层保护层的修补需在不影响轨道线路正常运营的前提下完成，因而开窗时间较短，修补材料必须具备快速固化、小时强度上升快等特点；此外桥梁防水层保护层呈多样化的(裂缝、坑槽、坑洞等)病害特点，在可施工时间较短的前提下，修补材料应兼具大流动性的特点；既有桥梁桥面防水层保护层长期处于列车动荷载和横向力的协同作用下，因而修补材料还应具备较好与基层的粘接性，以防发生修补层整体空鼓翘起等。
针对既有铁路桥梁桥面防水层保护层的病害治理，目前的修补材料的流动性较低，在有限的时间内，自然流动状态下不能充分填充病害部位。
技术实现要素：
本发明实施例的目的在于提供一种用于既有铁路桥梁桥面防水层保护层的修补材料及应用，本发明实施例提供的修补材料流动性较高，在较短的时间内，自然流动状态下可以充分填充病害部位，可以很好地修复病害部位，达到较高的强度。
本发明的目的是通过如下技术方案实现的：
一方面，本发明实施例公开了一种用于既有铁路桥梁桥面防水层保护层的快速修补材料，按照质量份数，由以下组分组成：水泥35～50份，硬石膏3～7份，粉煤灰3～10份，石英砂30～50份，减水剂0.5～1份，胶粉2～4份，纤维素醚0.1～0.5份，锂盐0.5～1份，纤维1～3份，调粘剂0.2～0.5份。
进一步的，所述水泥为普通硅酸盐水泥和快硬硫铝酸盐水泥的组合。
进一步的，所述水泥为普通硅酸盐水泥和快硬硫铝酸盐水泥以1：6-1：4重量比的混合物。
进一步的，所述普通硅酸盐水泥的强度等级为42.5或52.5级。
进一步的，所述快硬硫铝酸盐水泥的强度等级为42.5或52.5级。
进一步的，所述石英砂的粒径范围为0.1mm～0.3mm。
进一步的，所述粉煤灰为Ⅱ级改性粉煤灰。
进一步的，所述减水剂为聚羧酸减水剂。
进一步的，所述纤维素醚的粘度为10000～40000。
进一步的，所述纤维为长度为3～5cm的聚丙烯纤维。
进一步的，所述调粘剂为触变润滑剂、防水剂中的至少一种。
另一方面，本发明实施例还提供了一种用于既有铁路桥梁桥面防水层保护层的快速修补材料的应用，所述的修补材料为权利要求1-9任意一项所述的修补材料，包括以下步骤：
将所述的修补材料按比例混匀；
按照水料比0.16～0.25的比例加水混匀得到修补浆料；
将所述的修补浆料浇筑到既有铁路桥梁桥面防水层保护层的病害部位，抹平，喷水养护2小时至开放交通即可；
所述的修补浆料参数如下：30min流动度≥260mm，2h抗压强度≥30MPa，28d与基层混凝土的粘接强度≥3.0MPa。
本发明与现有技术相比具有如下优点：
本发明所述既有铁路桥梁桥面防水层保护层的快速修补材料对环境、修补基体界面等无特殊要求，被修补部位经过表面简单的清理即可。该材料主要由硫铝酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、硬石膏三元体系及锂盐的协同作用提供材料的早期强度，具有早期强度高，尤其是小时强度上升快的优点，这克服了有机修补材料凝结硬化速度慢、小时强度低，难以要在天窗时间内完成的难题；该材料采用减水剂有效对水泥进行分散，具有流动性好的特点，同时采用纤维素醚和调粘剂调整材料的施工性能，可保证在自然流动状态下充分填充病害部位；具有与基层粘接强度高的特点，克服了普通无机修补材料与基层界面粘接性能差的问题。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步详细描述，但不作为对本发明的限定。
一种用于既有铁路桥梁桥面防水层保护层的快速修补材料，按照质量份数，由以下组分组成：水泥35～50份，硬石膏3～7份，粉煤灰3～10份，石英砂30～50份，减水剂0.5～1份，胶粉2～4份，纤维素醚0.1～0.5份，锂盐0.5～1份，纤维1～3份，调粘剂0.2～0.5份。
以上方案已经可以完成本发明的目的，在此基础上给出优选方案：
作为优选，所述水泥为普通硅酸盐水泥和快硬硫铝酸盐水泥以1：6-1：4重量比的混合物。
这里要说明的是：两种水泥以该特定的比例混合，不仅能够充分发挥各自的优点、抑制各自的缺点，而且二者有效的组合还能在性能方面优于任何一方，尤其是早期强度的小时增幅提高。
作为优选，所述石英砂的粒径范围为0.1mm～0.3mm。
这里要说明的是：所述石英砂为不同目数石英砂的级配。不同目数石英砂的科学级配，能使材料具有良好的工作性，防止材料出现泌水和分层离析现象，同时也能使材料具有较高的强度。
作为优选，所述粉煤灰为Ⅱ级灰。
这里要说明的是：所述粉煤灰为改性的Ⅱ级粉煤灰。其改性方法包括：将粉煤灰、碳酸氢钠和水混合，球磨1-3小时，然后60℃烘干得到。其中基于粉煤灰的重量计算，碳酸氢钠的比例为0.5％-1.5％，水的比例为2％-10％。通过本发明处理的改性粉煤灰，与未改性粉煤灰相比，胶凝性能大幅提高，有利于修补材料的强度性能。
作为优选，所述减水剂为聚羧酸减水剂。
这里要说明的是：所述聚羧酸减水剂为早强快硬型。所述早强快硬型聚羧酸减水剂为聚丙烯酸系减水剂与三乙醇胺复配而成。其中，基于聚丙烯酸系减水剂的重量计算，三乙醇胺的比例为0.01％-0.06％。三乙醇胺作为一种早强剂，在水泥水化过程中能与Al3+、Fe3+生成易溶于水的络合物，这能促使C3A溶解速率提高，与石膏反应速度加快。经研究发现，该减水剂的使用，可使修补材料1d抗压强度相对于未添加三聚氰胺的减水剂提高15％-30％。
作为优选，所述纤维素醚的粘度为10000～40000。
作为优选，所述纤维为长度为3～5cm的聚丙烯纤维。
这里要说明的是：所述纤维为改性聚丙烯纤维。所述的改性聚丙烯纤维由于进行了表面改性，从而增强了其与水泥基体间的界面结合力，进而改善修补材料的抗裂性能。
作为优选，所述调粘剂为触变润滑剂、防水剂中的至少一种。
将上述的修补材料按比例混匀；
按照水料比0.16～0.25的比例加水混匀得到修补浆料；
将所述的修补浆料浇筑到既有铁路桥梁桥面防水层保护层的病害部位，抹平，喷水养护2小时至开放交通即可。
所述的修补浆料参数如下：30min流动度≥260mm，2h抗压强度≥30MPa，28d与基层混凝土的粘接强度≥3.0MPa。
下面是具体实施例：
实施例1
一种既有铁路桥梁桥面防水层保护层快速修补材料的组成比例(按质量份数计)：普通硅酸盐水泥7份，快硬硫铝酸盐水泥35份，硬石膏4份，粉煤灰8.7份，石英砂40份，减水剂0.5份，胶粉2份，纤维素醚0.1份，碳酸锂0.4份，纤维2份，调粘剂0.3份。
该铁路桥梁桥面防水层保护层快速修补材料的使用方法如下：
(1)按配比，先将普通硅酸盐水泥、快硬硫铝酸盐水泥、硬石膏、粉煤灰、石英砂、减水剂、胶粉、纤维素醚、碳酸锂、纤维、调粘剂混合均匀。
(2)按照水料比0.19的比例，加入拌合水；充分搅拌5min。
(3)将搅拌好的修补材料浇筑到病害部位，用镘刀镘平、拍打、抹光。
(4)喷水养护2小时至开放交通即可。
实施例2
一种既有铁路桥梁桥面防水层保护层快速修补材料的组成比例(按质量份数计)：普通硅酸盐水泥8份，快硬硫铝酸盐水泥39份，硬石膏5份，粉煤灰8.7份，石英砂35份，减水剂0.6份，胶粉2份，纤维素醚0.1份，碳酸锂0.3份，纤维1份，调粘剂0.3份。
该铁路桥梁桥面防水层保护层快速修补材料的使用方法如下：
(1)按配比，先将普通硅酸盐水泥、快硬硫铝酸盐水泥、硬石膏、粉煤灰、石英砂、减水剂、胶粉、纤维素醚、碳酸锂、纤维、调粘剂混合均匀。
(2)按照水料比0.20的比例，加入拌合水；充分搅拌5min。
(3)将搅拌好的修补材料浇筑到病害部位，用镘刀镘平、拍打、抹光。
(4)喷水养护2小时至开放交通即可。
实施例3
一种既有铁路桥梁桥面防水层保护层快速修补材料的组成比例(按质量份数计)：普通硅酸盐水泥8份，快硬硫铝酸盐水泥40份，硬石膏5份，粉煤灰6.5份，石英砂36份，减水剂0.6份，胶粉2份，纤维素醚0.1份，碳酸锂0.3份，纤维1份，调粘剂0.5份。
该铁路桥梁桥面防水层保护层快速修补材料的使用方法如下：
(1)按配比，先将普通硅酸盐水泥、快硬硫铝酸盐水泥、硬石膏、粉煤灰、石英砂、减水剂、胶粉、纤维素醚、碳酸锂、纤维、调粘剂混合均匀。
(2)按照水料比0.21的比例，加入拌合水；充分搅拌5min。
(3)将搅拌好的修补材料浇筑到病害部位，用镘刀镘平、拍打、抹光。
(4)喷水养护2小时至开放交通即可。
实施例4
一种既有铁路桥梁桥面防水层保护层快速修补材料的组成比例(按质量份数计)：普通硅酸盐水泥6份，快硬硫铝酸盐水泥36份，硬石膏4份，粉煤灰7.7份，石英砂41份，减水剂0.4份，胶粉2.1份，纤维素醚0.2份，碳酸锂0.3份，纤维2份，调粘剂0.3份。
该铁路桥梁桥面防水层保护层快速修补材料的使用方法如下：
(1)按配比，先将普通硅酸盐水泥、快硬硫铝酸盐水泥、硬石膏、粉煤灰、石英砂、减水剂、胶粉、纤维素醚、碳酸锂、纤维、调粘剂混合均匀。
(2)按照水料比0.18的比例，加入拌合水；充分搅拌5min。
(3)将搅拌好的修补材料浇筑到病害部位，用镘刀镘平、拍打、抹光。
(4)喷水养护2小时至开放交通即可。
实施例5
一种既有铁路桥梁桥面防水层保护层快速修补材料的组成比例(按质量份数计)：普通硅酸盐水泥6份，快硬硫铝酸盐水泥38份，硬石膏5.5份，粉煤灰7.6份，石英砂36份，减水剂0.5份，胶粉2.5份，纤维素醚0.15份，碳酸锂0.35份，纤维3份、调粘剂0.4份。
该铁路桥梁桥面防水层保护层快速修补材料的使用方法如下：
(1)按配比，先将普通硅酸盐水泥、快硬硫铝酸盐水泥、硬石膏、粉煤灰、石英砂、减水剂、胶粉、纤维素醚、碳酸锂、纤维、调粘剂混合均匀。
(2)按照水料比0.21的比例，加入拌合水；充分搅拌5min。
(3)将搅拌好的修补材料浇筑到病害部位，用镘刀镘平、拍打、抹光。
(4)喷水养护2小时至开放交通即可。
实施例6
一种既有铁路桥梁桥面防水层保护层快速修补材料的组成比例(按质量份数计)：普通硅酸盐水泥8份，快硬硫铝酸盐水泥40份，硬石膏5份，粉煤灰9.5份，石英砂32份，减水剂0.6份，胶粉2份，纤维素醚0.2份，碳酸锂0.2份，纤维2份、调粘剂0.5份。
该铁路桥梁桥面防水层保护层快速修补材料的使用方法如下：
(1)按配比，先将普通硅酸盐水泥、快硬硫铝酸盐水泥、硬石膏、粉煤灰、石英砂、减水剂、胶粉、纤维素醚、碳酸锂、纤维、调粘剂混合均匀。
(2)按照水料比0.22的比例，加入拌合水；充分搅拌5min。
(3)将搅拌好的修补材料浇筑到病害部位，用镘刀镘平、拍打、抹光。
(4)喷水养护2小时至开放交通即可。
上述实施例1～6中重量份计质量比的单位为kg。
表1为本发明实施例1-6制备的修补材料的性能参数，具体参数见表1。
表1
通过以上实施例可看出，通过调配水泥、石膏、粉煤灰、石英砂的比例和用量，再通过添加不同比例的减水剂、胶粉、纤维素醚、碳酸锂、纤维和调粘剂，可以得到30min流动度≥260mm、2h抗压强度≥30MPa、28d与基层混凝土的粘接强度≥3.0MPa的快速修补材料。因此，本发明中所采用的修补材料能够较好地适用于既有铁路桥梁桥面防水层保护层的病害治理。
以上实施例仅为本发明的示例性实施例，不用于限制本发明，本发明的保护范围由权利要求书限定。本领域技术人员可以在本发明的实质和保护范围内，对本发明做出各种修改或等同替换，这种修改或等同替换也应视为落在本发明的保护范围内。