一种阳离子型乳化改性沥青及在板式无砟轨道中的应用的制作方法

一种阳离子型乳化改性沥青及在板式无砟轨道中的应用的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种阳离子型乳化改性沥青，由低分子改性石油沥青，阳离子乳化剂，稳定剂，水组成；本发明提供的阳离子型乳化改性沥青在板式无砟轨道中的应用，是在CRTS?I型板式无砟轨道的轨道板与底座板间空隙中灌注的水泥乳化沥青砂浆中包含阳离子型乳化改性沥青。本发明提供的阳离子型乳化改性沥青具有优良的低温弹韧性；采用本发明提供的阳离子型乳化改性沥青制备的CRTS?I型板式轨道用水泥乳化沥青砂浆具有流动性与稳定好、力学性能适宜、低温弹韧性和抗裂性极佳的优点，特别适用于严寒地区高速铁路或铁路客运专CRTS?I型板式无砟轨道结构中砂浆充填层应用；能满足我国严寒地区高速铁路和铁路客运专线板式无砟轨道结构动力学和服役60年的要求。
【专利说明】一种阳离子型乳化改性沥青及在板式无砟轨道中的应用

【技术领域】
[0001] 本发明公开了一种阳离子型乳化改性浙青及在板式无砟轨道中的应用，特别适用 于严寒地区CRTS I型板式无砟轨道水泥乳化浙青砂浆充填层的应用，制备的水泥乳化浙青 砂浆具有优良的低温抗裂性，属于板式无砟轨道建造和建筑材料交叉【技术领域】。

【背景技术】
[0002] CRTSI型（单元）板式无砟轨道是我国时速在300km以上的高速铁路所采用的无 砟轨道结构形式之一，它由钢轨与扣件、预制混凝土轨道板、水泥乳化浙青砂浆充填层、混 凝土底座板等部件构成，形成自上而下的层叠结构。水泥乳化浙青砂浆充填层采用袋注法 施工，将乳化浙青、水泥、砂子、水和一些添加剂拌合成新拌水泥乳化浙青砂浆，并将其注入 放置在轨道板与底座板间空隙的灌注袋中，硬化后形成厚度为40?60_的砂浆充填层，它 们主要起调整、支撑、传力和缓冲等作用，是板式无砟轨道结构中的重要部件，对高速铁路 板式轨道结构的平顺性、列车运营的舒适性与安全性、轨道结构动力学和耐久性等起至关 重要的作用。因此，其性能必须满足CRTS I型板式轨道结构动力学的要求。
[0003] 为满足CRTS I型板式轨道结构动力学要求，用于CRTS I型板式轨道的水泥乳化 浙青砂浆须具有优良的弹韧性--低弹性模量、高延性，且在板式轨道服役环境中能长期 保持优良的弹韧性，亦即，需用低弹模高延性水泥乳化浙青砂浆灌注CRTS I型板式轨道结 构中40?60mm厚的充填层。水泥乳化浙青砂楽的弹韧性主要来自浙青相，浙青相含量越 大，其弹韧性越好，弹模越低，延性越高。所以，低弹模高延性水泥乳化浙青砂浆中浙青组分 的体积百分数较高，一般超过50 %。从微细观结构上看，低弹模高延性水泥乳化浙青砂浆是 以浙青相为连续相，水泥水化物和砂子为分散相的复合砂浆，其力学性能具有浙青材料的 粘弹性特征。浙青材料的粘弹性特征表现在两个方面，其一是力学性能的时间依赖性，其强 度与弹模或延展性与荷载作用时间或动载频率有关，作用时间或频率越快，延展性较小，并 表现较高的强度和弹模，反之，随着作用时间延长和频率减小，其延展性增大，并表现较低 的强度和弹模；其二是力学性能的温度依赖性，其强度与弹模或延展性与温度有关，温度越 高，强度和弹模越小，延展性越大，反之，温度越低，强度和弹模越大，延展性越小。例如，当 温度从60°C降到_40°C时，道路石油浙青的动弹复合模量可增加3?6个数量级，由粘稠性 流体转变为硬脆性玻璃体。因此，在常温下具有优良弹韧性的浙青材料，在低温下就可转变 为无延展性或延展性很小的硬脆固体。同样，用道路石油浙青制备的乳化浙青，再将其与水 泥、砂子、水和一些添加剂拌制水泥乳化浙青砂浆，其弹韧性也会随温度降低而逐渐变差， 甚至丧失弹韧性，表现显著地硬脆性。其弹性模量由要求的100?300MPa(常温下），在低 温下就可增加几倍乃至十几倍，不能满足CRTS I型板式无砟轨道结构动力学的要求，因而 影响高速铁路的运行安全性和舒适性。我国东北和西北地区的最低气温低于_40°C，尤其是 沈阳以北地区，最低气温在_40°C以下。已有试验段表明，严寒地区板式轨道结构中水泥乳 化浙青砂浆充填层开裂是主要劣化现象之一，其根本原因是水泥乳化浙青砂浆的低温弹韧 和抗裂性较差。所以，为提高我国严寒地区高速铁路和铁路客运专线的运行安全性、舒适性 和耐久性，迫切需要解决水泥乳化浙青砂浆低温弹韧性的技术难题。
[0004] 要改善用于严寒地区的CRTS I型板式轨道结构中的水泥乳化浙青砂浆低温弹韧 和抗裂性，就不能采用现有石油浙青制备的乳化浙青，必须采用乳化改性浙青或改性乳化 浙青来制备水泥乳化浙青砂浆，重点是减小硬化水泥乳化浙青砂浆中由浙青乳粒形成的浙 青凝聚膜力学性能的温度敏感性。
[0005] 乳化改性浙青是先采用内掺法制备改性浙青，然后再将其分散在含乳化剂和其他 助剂的皂液中形成乳化改性浙青，内掺法是在高温下将合成高分子材料以大分子链形态溶 于浙青中形成"溶液"。在道路路面和建筑防水领域，一般采用合成高分子材料通过内掺法 生产改性浙青，主要有苯乙烯-丁二烯-苯乙烯（SBS)树脂改性石油浙青、丁二烯-苯乙烯 橡胶（SBR)改性浙青、聚丁二烯或异戊二烯橡胶改性浙青、无规聚丙烯（APP)树脂改性浙 青等改性浙青，改性的主要目的是改善石油浙青的抗高温车撤、低温抗裂性和抗热老化等， 因此，常采用高分子材料作为浙青的改性剂。通过掺入合成高分子材料可使石油浙青的软 化点升高、5°C下的延度增加、温度敏感性降低和抗热老化性能提高等，其改性效果随着合 成高分子材料的掺入量增加而增加。但是，受乳化工艺的限制，生产乳化改性浙青时，改性 浙青的粘度不能太大，否则，难以形成粒径较小且分散均匀的乳化浙青。而改性浙青的粘 度是随着合成高分子材料掺量增加而增加，因此，生产乳化改性浙青时所采用的改性浙青 中合成高分子材料的掺量一般不宜大于3%。而当合成高分子材料掺量为3%时，改性浙青 的低温弹韧性不能满足用于严寒地区的使用要求。亦即，采用道路路面和建筑防水领域采 用的现有改性浙青及其技术方法不能解决本发明所涉及的技术问题。另一方面，对于道路 和建筑防水工程来说，浙青的抗高温和抗热老化是很重要，因此，用于改性浙青的合成高分 子材料必须能在改性浙青中构成大分子链网络结构，且该大分子链网络结构在高温（60? KKTC )下不软化且不易老化，为此，选择的合成高分子材料的大分子链的分子量较高，并 应具有一定的刚性。而对于水泥乳化浙青砂浆来说，浙青的抗高温和大气老化性能并不重 要，因为在硬化水泥乳化浙青砂浆中的浙青以很小的颗粒状态存在，且与水泥水化物间存 在相互作用，这大大提高了浙青的抗高温性能，其软化点很高，此外，板式轨道结构中的水 泥乳化浙青砂浆充填层不像道路路面那样直接暴露在大气环境中，而是位于轨道板与底座 板之间，不存在大气老化问题。所以，由现有的内掺法制备的合成高分子材料改性浙青也不 适合于解决本发明所涉及的技术问题。
[0006] 改性乳化浙青是先用石油浙青制备乳化浙青，再在常温下将乳化浙青和合成高分 子乳液混合在一起，形成混合乳液--改性乳化浙青。当混合乳液破乳或因水分蒸发固体 颗粒凝聚时，浙青乳粒与高分子材料乳粒相互凝聚在一起形成高分子材料改性浙青凝聚 膜，达到改性浙青的目的，这种改性方法称为外掺法。这种外掺法对浙青的改性效果不如内 掺法，后者的改性浙青中高分子材料以大分子链状态分散在浙青相中，且大分子链相互缠 结形成大分子链网络结构，使得改性浙青具有优良的弹韧性，当选择的合成高分子材料的 玻璃化温度很低的合成橡胶且其掺量较大时，改性浙青就可具有优良的低温弹韧性；前者 的改性乳化浙青是高分子材料乳粒与浙青乳粒混合在一起的混合乳液，常温下由水分蒸发 从这种混合乳液中形成的浙青凝聚膜中，高分子材料不是以大分子链状态而是以颗粒状态 分散在浙青中，不能形成大分子链网络结构，因而浙青凝聚膜的弹韧性的改善有限，尤其是 高分子材料对浙青低温弹韧性的改善效果比前者小得多。
[0007] 中国发明专利申请CN201210587078. 9中公开的"一种用于严寒地区板式无砟轨 道的乳化浙青及其制备方法"，所涉及的就是用重交通道路石油浙青和上述合成高分子材 料改性浙青制备的阳离子型乳化浙青--乳化合成高分子材料改性浙青，例如用SBS树脂 掺量为2%的SBS改性浙青制备改性乳化浙青。中国发明专利申请CN201210591335. 6中公 开的"一种用于严寒地区板式无砟轨道的水泥乳化浙青砂浆"，所涉及的就是采用乳化浙青 和聚合物乳液（例如，丙烯酸乳液、丁苯橡胶乳液、氯丁橡胶乳液等）的混合乳液，即改性乳 化浙青的方法制得的水泥乳化浙青砂浆。如上所述，由这两项专利申请所涉及的技术方法 制得的水泥乳化浙青砂浆，其低温弹韧性和抗裂性是有限的，没有很好地解决本发明涉及 的技术难题。为了我国严寒地区高速铁路和铁路客运专线的建设和安全运行，应研发一种 低温弹韧性优良的水泥乳化浙青砂浆及其制备方法，用于板式轨道结构中砂浆充填层的灌 注施工。


【发明内容】

[0008] 为解决上述技术难题，本发明的目的在于提供一种阳离子型乳化改性浙青及在板 式无砟轨道中的应用；本发明提供的阳离子型乳化改性浙青具有优良的低温弹韧性；采用 本发明提供的阳离子型乳化改性浙青制备的水泥乳化浙青砂浆具有流动性与稳定好、力学 性能适宜、低温弹韧性和抗裂性极佳的优点，特别适用于严寒地区高速铁路或铁路客运专 线CRTS I型（单元）板式无砟轨道结构中的砂浆充填层灌注。
[0009] 本发明一种阳离子型乳化改性浙青，包括下述组分按重量份组成：
[0010] 低分子改性石油浙青，40?65份；阳离子乳化剂，1. 0?3. 5份；稳定剂，0. 1? 1. 5份；水，30?50份；优选为：低分子改性石油浙青，50?65份；阳离子乳化剂，1. 2?3. 0 份；稳定剂，〇. 2?1. 0份；水，30?45份；更优选为：低分子改性石油浙青，58?62份；阳 离子乳化剂，1. 5?2. 5份；稳定剂，0. 2?1. 0份；水，35?40份；
[0011] 所述的低分子改性浙青是由石油浙青和改性剂加热熔化混合均匀制得的，所述改 性剂选自分子量小于等于1000的二元酸脂类或凝固点低于-30°c的氯烃类有机化合物。
[0012] 本发明一种阳离子型乳化改性浙青，所述的低分子改性浙青包括下述组分按重量 份组成：
[0013] 石油浙青85?95份；改性剂5?15份。
[0014] 本发明一种阳离子型乳化改性浙青，所述石油浙青选自道路石油浙青、重交通道 路石油浙青、SBS改性浙青、SBR改性浙青中的至少二种组成的调合浙青；其中，重交通道路 石油浙青优先70号或90号；SBS改性浙青中SBS树脂为苯乙烯-丁二烯-苯乙烯构成的 星状或嵌段共聚物，且SBS树脂掺量彡3 % ;SBR改性浙青由丁苯橡胶与石油浙青制得，SBR 橡胶掺量< 3%。
[0015] 本发明一种阳离子型乳化改性浙青，所述改性剂选自邻苯二甲酸二丁酯、邻苯二 甲酸二辛脂、邻苯二甲酸二异壬酯、邻苯二甲酸二异癸酯、氯化石蜡42、氯化石蜡52中的至 少一种；优先地是邻苯二甲酸二辛脂（D0P)和邻苯二甲酸二丁酯（DBP)中的一种或二种的 混合物。
[0016] 本发明一种阳离子型乳化改性浙青，所述阳离子乳化剂选自十六烷基三甲基溴化 铵、十八烷基三甲基溴化铵、十六烷基三甲基氯化铵、十八烷基三甲基氯化铵、胺化木质素、 烷基醇聚氧乙烯醚、烷基酚聚氧乙烯醚、Redicote" E-4875、RedicoteK E-4868中的一种 或二种组成。
[0017] Redicotek_:E-4875、RedicoteK E-4868为阿克苏诺贝尔公司生产的商品名称为 E-4875, E-4868的阳离子乳化剂。
[0018] 本发明一种阳离子型乳化改性浙青，所述稳定剂选自聚乙烯醇、纤维素醚、聚丙烯 酰胺、聚醋酸乙烯酯中的一种。
[0019] 本发明一种阳离子型乳化改性浙青，采用下述方案制备：
[0020] 按设计的低分子改性浙青组分配比分别取石油浙青与改性剂，先将石油浙青加热 到140?160°C，使其熔融，然后加入改性剂，继续加热搅拌使其混合均匀，即得低分子改性 浙青；
[0021] 按设计的阳离子型乳化改性浙青组分配比分别取低分子改性石油浙青、阳离子乳 化剂、稳定剂、水，先将阳离子乳化剂溶解于水中形成皂液，并用盐酸调节其pH值为1-3,将 皂液加热到60°C?70°C;同时，将低分子改性石油浙青加热到150°C?160°C;然后，将加热 后的皂液、低分子改性石油浙青分别连续输入乳化机的进料口，由乳化机的出料口连续输 出乳化浙青，冷却，得阳离子型乳化改性浙青。
[0022] 本发明一种阳离子型乳化改性浙青在单元板式无砟轨道中的应用，是在CRTS I型 (单元）板式无砟轨道的轨道板与底座板间空隙中灌注的水泥乳化浙青砂浆中包含阳离子 型乳化改性浙青，所述阳离子型乳化改性浙青按重量份，由下述组分组成：
[0023] 低分子改性石油浙青，58?62份；阳离子乳化剂，1. 5?3. 0份；稳定剂，0. 2? 1. 0份；水，36?40份。
[0024] 本发明一种阳离子型乳化改性浙青在单元板式无砟轨道中的应用，所述水泥乳化 浙青砂浆包括下述组分，按重量份组成：
[0025] 干料，900?1150份；阳离子型乳化改性浙青，450?550份；水，35?70份；适量 的减水剂和消泡剂；所述减水剂和消泡剂的添加量按现有水泥砂浆的比例配添。
[0026] 本发明一种阳离子型乳化改性浙青在CRTS I型（单元）板式无砟轨道中的应用， 所述干料包括下述组分，按重量份组成：
[0027] 水泥，300?400质量份；细砂，600?900 ;膨胀剂，0?25份；纤维，1?10份；错 粉 0.005 ?0.015 份。
[0028] 本发明一种阳离子型乳化改性浙青在CRTS I型（单元）板式无砟轨道中的应用， 所述水泥选自强度等级不低于42. 5的硅酸盐系水泥、硫铝酸盐水泥系、铝酸盐系水泥中的 一种或二种以上的混合水泥；
[0029] 硅酸盐系水泥选自P · I型硅酸盐水泥、P ? II型硅酸盐水泥、混合材为石灰石粉 的普通硅酸盐水泥中的一种或二种的混合物；
[0030] 硫铝酸盐系水泥选自快硬硫铝酸盐水泥、硫铝酸盐水泥和低碱度硫铝酸盐水泥中 的一种或二种的混合物，其初凝时间不宜早于25分钟；
[0031] 铝酸盐系水泥CA-50、CA-60中的一种或二种的混合物；
[0032] 这三种系列水泥中硅酸盐系水泥在凝结硬化中的收缩最大，因此，采用硅酸盐系 水泥时，需要将其与膨胀剂配合使用；采用硫铝酸盐系水泥或铝酸盐系水泥时，不需添加膨 胀剂；
[0033] 采用硅酸盐水泥时，与之配合的膨胀剂选自硫铝酸钙与石膏的混合粉末、硫铝酸 钙、氧化钙和石膏的混合粉末、氟铝酸钙与石膏的混合粉末、快硬硫铝酸盐水泥、硫铝酸盐 水泥、CA-50铝酸盐水泥与石膏混合粉末中的一种或二种的混合粉末，其掺量为硅酸盐水泥 质量的5?15%。
[0034] 本发明一种阳离子型乳化改性浙青在CRTS I型（单元）板式无砟轨道中的应用， 所述纤维选自聚丙烯纤维、尼龙纤维、木纤维中的一种或二种复合，优选的，选用聚丙烯纤 维与木纤维以〇. 2:0. 8或0. 3:0. 7的比例混合使用，抗裂效果更佳；纤维长度为5?20mm。
[0035] 聚丙烯纤维是一种高弹模的结晶型纤维，其直径很小，掺量或长度较大时，在新拌 水泥乳化浙青砂浆中分散困难，再添加一些直径较小的木纤维，二者以0. 3:0. 7或0. 2:0. 8 的比例掺入到新拌水泥乳化浙青砂浆中。
[0036] 本发明一种阳离子型乳化改性浙青在CRTS I型（单元）板式无砟轨道中的应用， 所述细砂的细度模数为1.5?2.0,选自天然河砂、山砂、机制砂中的一种；细砂的主要成 分二氧化硅含量以80%以上为宜；机制砂由天然岩石破碎制得，所述的天然岩石可以是卵 石、花岗岩石、石灰石、大理石或其他以二氧化硅为主要成分的岩石。
[0037] 本发明一种阳离子型乳化改性浙青在CRTS I型（单元）板式无砟轨道中的应用， 所述铝粉粒径为17?21 μ m，物理形态为鳞片状，包括涂料铝粉、细铝粉、球磨铝粉、烟花铝 粉中的一种或二种的混合物；太细或太粗均不利于铝粉在水泥乳化浙青砂浆凝结中发生反 应并产生膨胀性气体。
[0038] 本发明一种阳离子型乳化改性浙青在单元板式无砟轨道中的应用，所述减水剂选 自聚羧酸类减水剂、聚醚类减水剂、萘系磺酸盐减水剂、氨基磺酸盐类减水剂中的一种或二 种混合物，这些减水剂可以是固体粉末，也可以为一定固含量的液体。
[0039] 本发明一种阳离子型乳化改性浙青在单元板式无砟轨道中的应用，所述消泡剂选 自有机硅乳化液消泡剂、磷酸三丁酯中的任一种，但优选前一种。
[0040] 本发明一种阳离子型乳化改性浙青在单元板式无砟轨道中的应用，所述水泥乳化 浙青砂浆可以采用单组份投料或双组份投料法拌制：
[0041] (1)单组份投料法意指将所有组成材料逐一投入搅拌机中搅拌，可按如下步骤拌 制新拌水泥乳化浙青砂浆：
[0042] 1)开动搅拌机，搅拌叶片转速为20?30转/分下，将阴离子乳化浙青、双离子氢 氧化物乳化浙青和水依次投入搅拌机中，得到混合液；
[0043] 2)再投入消泡剂和减水剂，继续以该转速搅拌直至混合液表面起泡消除；
[0044] 3)提高搅拌叶片转速到50?70转/分，将水泥、膨胀剂和砂子依次投入搅拌机 中；
[0045] 4)将铝粉投入，继续在该转速下搅拌30秒，以消除液面气泡；
[0046] 5)提高搅拌叶片转速到100?120转/分，搅拌120?180秒，以使水泥、膨胀剂 以单颗粒状态均匀分散在液相中；
[0047] 6)将搅拌叶片转速降至20?30转/分，搅拌20?30秒，以消除新拌砂浆表面的 气泡，得到均匀的新拌水泥乳化浙青砂浆。
[0048] (2)双组份投料法意指将组成材料中的固体组分（水泥、膨胀剂、砂子、铝粉等）预 混成干料一固体组分；将阴离子乳化浙青和双离子氢氧化物乳化浙青在制造厂混合成乳 化浙青一液体组分，可按如下步骤拌制新拌水泥乳化浙青砂浆：
[0049] 1)开动搅拌机，搅拌叶片转速为20?30转/分下，将乳化浙青和水依次或同时投 入搅拌机中，得到混合液；
[0050] 2)再投入消泡剂和减水剂，继续以该转速搅拌直至混合液表面起泡消除；
[0051] 3)提高搅拌叶片转速到50?70转/分，将干料投入搅拌机中，投完后继续在该转 速下搅拌30秒，以消除液面气泡；
[0052] 4)提高搅拌叶片转速到100?150转/分，搅拌120?180秒，以使干料中的水 泥、膨胀剂以单颗粒状态均匀分散在液相中；
[0053] 5)将搅拌叶片转速降至20?30转/分，搅拌20?30秒，以消除新拌砂浆表面的 气泡，得到均匀的新拌水泥乳化浙青砂浆。
[0054] 本发明的技术原理是采用低分子有机化合物显著降低浙青的玻璃化温度或脆点 温度，使低分子改性浙青在最低使用温度下仍处于粘弹态，再用这种低分子改性浙青制备 阳离子型乳化低分子改性浙青，然后将其与水泥、砂子、水和其他添加剂拌制成在最低使用 温度下仍具有高弹韧性的水泥乳化浙青砂浆，从而确保严寒地区高速铁路或铁路客运专线 CRTS I型（单元）板式无砟轨道结构中砂浆充填层长期使用下不裂不脆。
[0055] 石油浙青是一种由多种有机化合物组成的混合物，包含两大有机化合物群：浙青 质和马青烯，马青烯又可分为饱和分、芳香分和树脂分。一般浙青质占道路石油浙青的5? 25 %，其分子量为800?30000 ;树脂的分子量在500?5000,它是浙青质的分散剂或胶 溶剂；芳香分是胶溶浙青质的分散介质，组成占石油浙青的40?65%，其分子量为300? 2000。饱和分是极性粘性油，组成占浙青的5?20%。传统上认为石油浙青是一种由高分 子量的浙青质胶束分散或溶解在低分子量油状介质中的胶体。根据浙青质与树脂分的比 例不同，有两种胶体--溶胶和凝胶，溶胶型浙青有足够的树脂分和适当溶解能力的芳香 分使浙青质胶溶并分散，不会形成广泛的胶束缔合。凝胶型浙青中，其树脂和芳香分不足以 使胶束胶溶，浙青质形成大的胶团，甚至是连续胶团网络结构。因此，石油浙青的物理、力学 和流变性能均由其化学组成与结构（浙青中分子的物理排列）所确定。另一方面，石油浙 青的结构、物理状态和力学行为还与温度密切相关，一般来说，负温下，浙青的物理状态和 力学行为像玻璃体或弹性固体，应力与应变同象，相位角之差为〇,呈冷脆性，变形较小，强 度较高；高温（高于其软化点）时，浙青的物理状态和力学行为如粘性流体，受力时容易发 生流动，应力迟后应变的相位角约为90° ;中间温度（15?50°C )下，浙青的物理状态和 力学行为是粘弹性固体或胶体，应力迟后应变角度为0° _90°，此时，石油浙青具有高弹 韧性，既有一定的承载能力，又有较大的变形性。表征石油浙青的三种物理和力学状态有 两个特征温度：玻璃化温度和粘流温度（或软化点）。对于常用的道路或建筑石油浙青来 说，其软化点（近似为粘流温度）为45°C?60°C，玻璃化温度一般在-10°C左右，例如90# 重交通道路石油浙青的软化点为46. 3°C，其玻璃化温度约为-11°C。因此，严寒地区的冬季 (-KTC?-40°C )时，道路石油浙青处于容易发生脆性抗裂的玻璃态。根据自由体积和分子 链运动的概念，石油浙青在玻璃化温度以下，自由体积小，分子链运动度小，其原因是分子 间相互吸引作用随温度降低而加强。因此，可以通过在浙青中添加一定量的低分子有机物， 增加自由体积，削弱分子间相互吸引力，就可大大降低石油浙青的玻璃化温度，实现本发明 的目的，这就是本发明的技术原理。此外，在采用乳化低分子改性浙青的基础上，再添加纤 维，进一步提高水泥乳化浙青砂浆的低温抗裂性。
[0056] 本发明除通过组成材料及其配比的调整，特别通过采用内掺法用低分子量或非合 成高分子材料改性石油浙青，使改性浙青的玻璃化温度降到_40°C以下，再由乳化工艺将其 制备呈乳化低分子改性浙青，然后由乳化低分子改性浙青、水泥、砂子、水和其他添加剂制 备流动性与稳定好、力学性能适宜、低温弹韧性和抗裂性极佳的水泥乳化浙青砂浆，应用于 板式无砟轨道，特别是严寒地区高速铁路或铁路客运专线CRTS I型（单元）板式无砟轨道 结构中砂浆充填层的灌注施工。
[0057] 本发明提供的阳离子型乳化改性浙青具有优良的低温弹韧性；采用本发明提供的 阳离子型乳化改性浙青制备的CRTS I型板式轨道用水泥乳化浙青砂浆具有流动性与稳定 好、力学性能适宜、低温弹韧性和抗裂性极佳的优点，特别适用于严寒地区高速铁路或铁路 客运专线CRTS I型（单元）板式无砟轨道结构中砂浆充填层应用；能满足我国严寒地区高 速铁路和铁路客运专线板式无砟轨道结构动力学和服役60年的要求。 具体实施例
[0058] 以下通过具体实施例介绍本发明的实现和所具有的高低温抗裂性能，但不应据此 对本发明的实施范围构成任何限定。
[0059] 实施例1
[0060] 本实施例中，低分子改性浙青由70#重交通道路石油浙青和邻苯二甲酸二丁脂 (DBP)构成，其组成为70#重交通道路石油浙青85份，邻苯二甲酸二辛脂15份，先将浙青加 热到140?160°C，使其熔融，然后加入邻苯二甲酸二丁脂，继续加热搅拌使其混合均匀，即 得DBP-70#浙青，基于动态力学热分析法测试的玻璃化转变温度见表1。
[0061] 由DBP-70#浙青、Redic〇te'_ E-4875、MT-400纤维素醚和水由乳化工艺制造阳离 子型乳化DBP-70#浙青，具体方法是，先将Redic〇tel<: E-4875和MT-400纤维素醚溶解于水 中形成皂液，并用盐酸调节其pH值为2左右。将皂液加热到60°C?70°C，并将DBP-70#改 性浙青加热到150°C?160°C，再将热浙青和皂液按照一定速度分别连续输入乳化机的进 料口中，由乳化机的出料口连续输出乳化浙青，并将其冷却到40°C?50°C，送入储存罐中， 即得阳离子型乳化DBP-70#浙青，其组成配比和固含量见表2。
[0062] 实施例2
[0063] 本实施例中，低分子改性浙青由70#重交通道路石油浙青和邻苯二甲酸二辛脂 (D0P)构成，其组成为70#重交通道路石油浙青90份，邻苯二甲酸二辛脂10份，先将浙青加 热到140?160°C，使其熔融，然后加入邻苯二甲酸二丁脂，继续加热搅拌使其混合均匀，即 得D0P-70#浙青，基于动态力学热分析法测试的玻璃化转变温度见表1。
[0064] 制得D0P-70#浙青后，在采用与实施例1相同的工艺方法制备乳化D0P-70#浙青。
[0065] 实施例3
[0066] 本实施例中，低分子改性浙青由90#重交通道路石油浙青和邻苯二甲酸二辛脂 (D0P)构成，其组成为90#重交通道路石油浙青90份，邻苯二甲酸二辛脂10份，先将浙青加 热到140?160°C，使其熔融，然后加入邻苯二甲酸二辛脂，继续加热搅拌使其混合均匀，即 得D0P-90#浙青，基于动态力学分析法测试的玻璃化转变温度见表1。
[0067] 由D0P-90#浙青、Redic〇tefr E-4868、MT-400纤维素醚和水由乳化工艺制造阳离 子型乳化D0P-90#浙青，具体方法是，先将Redicote? E-4868和MT-400纤维素醚溶解于水 中形成皂液，并用盐酸调节其pH值为2左右。将皂液加热到60°C?70°C，并将D0P-90#改 性浙青加热到150°C?160°C，再将热浙青和皂液按照一定速度分别连续输入乳化机的进 料口中，由乳化机的出料口连续输出乳化浙青，并将其冷却到40°C?50°C，送入储存罐中， 即得阳离子型乳化D0P-90#浙青，其组成配比和固含量见表2。
[0068] 实施例4
[0069] 本实施例中的一种高低温抗裂性的板式轨道用水泥乳化浙青砂浆由实施例1中 的阳离子型乳化DBP-70#浙青、P ? II型52. 5R硅酸盐水泥、细度模数为1.6的河砂、由 硫铝酸钙与石膏混合构成的膨胀剂、断面为三叶型长度为19_的聚丙烯纤维（PP)、长度为 5?8mm的木纤维（WF)和适量的聚羧酸高效减水剂和有机硅乳液消泡剂等组分构成，其组 成与配比见表4,采用单一组分投料法拌制水泥乳化浙青砂浆。
[0070] 表1实施例1?2中低分子改性浙青组成与玻璃化转变温度（°C )
[0071]

【权利要求】
1. 一种阳离子型乳化改性浙青，包括下述组分按质量份组成： 低分子改性石油浙青，40?65份；阳离子乳化剂，1. 0?3. 5份；稳定剂，0. 1?1. 5份； 水，30?50份； 所述的低分子改性浙青是由石油浙青和改性剂加热熔化混合均匀制得的，所述改性剂 选自分子量小于等于1000的二元酸脂类或凝固点低于_30°C的氯烃类有机化合物。
2. 根据权利要求1所述的一种阳离子型乳化改性浙青，其特征在于：所述的低分子改 性浙青包括下述组分按重量份组成： 石油浙青85?95份；改性剂5?15份。
3. 根据权利要求2所述的一种阳离子型乳化改性浙青，其特征在于：所述石油浙青选 自道路石油浙青、重交通道路石油浙青、SBS改性浙青、SBR改性浙青中的一种或二种组成； 其中，重交通道路石油浙青优先70号或90号；SBS改性浙青中SBS树脂为苯乙烯-丁二 烯-苯乙烯构成的星状或嵌段共聚物，且SBS树脂掺量彡3% ;SBR改性浙青由丁苯橡胶与 石油浙青制得，SBR橡胶掺量彡3%。
4. 根据权利要求3所述的一种阳离子型乳化改性浙青，其特征在于：所述改性剂选自 邻苯二甲酸二丁酯、邻苯二甲酸二辛脂、邻苯二甲酸二异壬酯、邻苯二甲酸二异癸酯、氯化 石蜡42、氯化石蜡52中的至少一种。
5. 根据权利要求1所述的一种阳离子型乳化改性浙青，其特征在于：所述阳离子乳化 剂选自十六烷基三甲基溴化铵、十八烷基三甲基溴化铵、十六烷基三甲基氯化铵、十八烷基 三甲基氯化铵、胺化木质素、烷基醇聚氧乙烯醚、烷基酚聚氧乙烯醚、Redicote'E-ASTS、 RedicoteR E-4868中的一种或二种组成。
6. 根据权利要求1所述的一种阳离子型乳化改性浙青，其特征在于：所述稳定剂选自 聚乙烯醇、纤维素醚、聚丙烯酰胺、聚醋酸乙烯酯中的一种。
7. 根据权利要求1-6任意一项所述的一种阳离子型乳化改性浙青，采用下述方法制 备： 按设计的低分子改性浙青组分配比分别取石油浙青与改性剂，先将石油浙青加热到 140?160°C，使其熔融，然后加入改性剂，继续加热搅拌使其混合均匀，即得低分子改性浙 青； 按设计的阳离子型乳化改性浙青组分配比分别取低分子改性石油浙青、阳离子乳化 齐U、稳定剂、水，先将阳离子乳化剂溶解于水中形成皂液，并用盐酸调节其pH值为1?3,将 皂液加热到60°C?70°C;同时，将低分子改性石油浙青加热到150°C?160°C;然后，将加热 后的皂液、低分子改性石油浙青分别连续输入乳化机的进料口，由乳化机的出料口连续输 出乳化浙青，冷却，得阳离子型乳化改性浙青。
8. -种阳离子型乳化改性浙青在单元板式无砟轨道中的应用，是在CRTS I型板式无 砟轨道的轨道板与底座板间空隙中灌注的水泥乳化浙青砂浆中包含阳离子型乳化改性浙 青，所述阳离子型乳化改性浙青按重量份，由下述组分组成： 低分子改性石油浙青，58?62份；阳离子乳化剂，1. 5?3. 0份；稳定剂，0. 2?1. 0份； 水，36?40份。
9. 根据权利要求8所述的一种阳离子型乳化改性浙青在单元板式无砟轨道中的应用， 其特征在于：所述水泥乳化浙青砂浆包括下述组分，按重量份组成： 干料，900?1150份；阳离子型乳化改性浙青，450?550份；水，35?70份；适量的减 水剂和消泡剂； 所述干料包括下述组分，按重量份组成： 水泥，300?400质量份；细砂，600?900 ;膨胀剂，0?25份；纤维，1?10份；铝粉 0· 005 ?0· 015 份。
10.根据权利要求9所述的一种阳离子型乳化改性浙青在单元板式无砟轨道中的应 用，其特征在于：所述水泥选自强度等级不低于42. 5的硅酸盐系水泥、硫铝酸盐水泥系、铝 酸盐系水泥中的一种或二种以上的混合水泥； 所述纤维选自聚丙烯纤维、尼龙纤维、木纤维中的一种或二种； 所述细砂的细度模数为1. 5?2. 0,选自天然河砂、山砂、机制砂中的一种；细砂的主要 成分二氧化硅含量> 80% ; 所述铝粉粒径为17?21 μ m，物理形态为鳞片状； 所述减水剂选自聚羧酸类减水剂、聚醚类减水剂、萘系磺酸盐减水剂、氨基磺酸盐类减 水剂中的一种或二种； 所述消泡剂选自有机硅乳化液消泡剂、磷酸三丁酯中的任一种。
【文档编号】C08J3/03GK104151844SQ201410382477
【公开日】2014年11月19日 申请日期:2014年8月6日 优先权日:2014年8月6日
【发明者】邓德华, 元强, 刘赞群, 谢友均 申请人:中南大学