專利名稱：鐵路或城市輕軌無碴軌道用水泥瀝青砂漿及其制造方法和施工方法
技術領域：
本發明涉及一種砂漿、混凝土、人造石或其它類似材料的組合物，以及該種組合物中用作有效成分的材料，特別是指鐵路或城市輕軌無碴軌道用填充材料與其制造方法；本發明還涉及該種組合物材料在施工中的具體使用方法。但都可歸屬于鐵路軌道或城市輕軌用減振降噪材料。
背景技術：
鐵路或城市輕軌等有軌機動車輛均在鋼軌的下面鋪設有軌道，現在有軌機動車輛的軌道分有碴軌道和無碴軌道兩種。有碴軌道鋪設后運營維護的工作量很大，結構不穩定，而且火車速度受到一定的限制，采用無碴軌道可較好地解決上述問題。特別適合在橋梁、遂道及城市輕軌上使用。現有的鐵路或城市輕軌無碴軌道的基本結構為板式無碴軌道，這種無碴軌道是在路基上鋪設混凝土底座，在底座上架設軌道板，兩者之間留出空隙5CM，用來灌注填充材料水泥瀝青砂漿(以下稱為CA砂漿)。CA砂漿是鐵路或城市輕軌無碴軌道結構彈性調整層的關鍵組成部分，具有砂等骨料不發生分離、耐振動性優異、硬化后體積略有膨脹等優異性能。目前，CA砂漿在國內還處于試驗開發階段，尚無性能優異的產品。中國專利ZL02139237。4雖然公開了一種無碴軌道CA砂漿，但經在我國在秦沈客運專線狗河特大橋及雙河特大橋進行了板式無碴軌道的試鋪，其實際應用效果仍不理想，現有的CA砂漿主要存在流動度不好、可工作時間短、砂等骨料易發生分離，同時硬化后體積有所收縮等不足，仍有必要對此加以改進。國外雖有類似產品，但存在價格高，所有原材料來源受到限制，并需要專門的生產廠家，經特殊工藝制成等不足。此外，CA砂漿灌注時，目前我國都采用的是模板灌漿法，此法存在模板密封性不夠致使CA砂漿易泄漏，CA砂漿成型固化后要拆模及修整CA砂漿，花費時間較多及浪費CA砂漿的問題。
發明內容
本發明的目的是針對現有CA砂漿的不足提供一種鐵路或城市輕軌無碴軌道用水泥瀝青砂漿及其制作方法，即提供一種具有流動度好、可工作時間長、砂等骨料不發生分離、同時硬化后體積略有膨脹的符合無碴軌道結構彈性調整層性能要求的CA砂漿及其制備方法。
本發明的另一目的是提供上述CA砂漿的，一種更省時、省料的CA砂漿灌注方法。
本發明的目的是通過下述技術方案實現的通過實驗和研究表明，國內現有的CA砂漿之所以效果不好，主要是因為CA砂漿的組成成分和材料的用量不合理所造成的。因此，在本發明中對CA砂漿的材料組分進行了重新的調配和組合。本發明的CA砂漿組成成分及配比如下(質量份，下均同)水泥0.80-0.95份； 混合劑0.05-0.20份；瀝青乳劑1.40-1.70份； 砂1.90--2.10份；水0.10～0.25份；發泡劑0.00010～0.00040份；消泡劑0.00040-0.00080份； 鋁粉0.00010-0.00040份；AE劑0.00010-0.00050份； 合成樹脂乳液0.00--0.20份。
其中作為用于本發明的瀝青乳劑可以是常規的非離子型、陽離子型、陰離子型瀝青乳化劑中的一種或者二種、三種復合而成，然后將各種瀝青(直餾瀝青、氧化瀝青、瀝青組合物、石油瀝青、煤瀝青)與非離子聚合物分散在這種復合的乳化劑中，形成均勻穩定的符合本發明要求的復合乳液。
本發明所說的瀝青乳劑中的非離子聚合物可以是聚丙稀酸、聚氨脂、聚醋酸乙烯等中的一種或二種混合使用。其主要作用是增加瀝青乳劑中樹脂的含量，增大粘度，形成所謂的乳劑。聚合物在防止CA砂漿材料分層、減少外加水量方面起著很大的作用。
在本發明中，下述水泥可以單獨或混合使用普通硅酸鹽水小泥、早強硅酸鹽水泥、硫酸鹽水泥、礦渣水泥等水硬化物質。這些材料與瀝青乳劑、合成樹脂乳液中的水反應，起到提高瀝青強度的作用。
本發明所說的混合劑為水泥膨脹混合劑，可以是UEA型混凝土膨脹劑，也可以是石膏系膨脹劑，以硫鋁酸鈣體系的礦物為主體，并含有微量的高分子系列分散劑與無機鹽類，它的作用是防止CA砂漿的材料泌水、提高流動性和防止收縮的穩定劑。
本發明所使用的合成樹脂乳液，可以是合成橡膠乳液、乙烯/醋酸乙烯共聚物乳液、氯乙烯/醋酸乙烯共聚物乳液與丙烯酸橡膠乳液等。其中合成橡膠乳液與丙烯酸橡膠乳液的耐水性、耐候性、彈性較好，其玻璃化轉變溫度在10℃以下，較適合于本發明。合成樹脂乳液在CA砂漿的抗凍性、耐候性方面起著重要作用。
在本發明中使用的砂，可以是河砂、陸砂、山砂、海砂或者碎石，可以單獨使用也可以使用二種以上的混合物。其細度模量在1.4-2.8圍內。
本發明使用的發泡劑可以是鋁粉、植物油、礦物油、硬脂酸中的幾種混合使用，鋁粉應該采有比表面積大的產品，細度在250目左右，發泡劑的作用是使CA砂漿硬化時略微產生體積膨脹。
本發明使用的AE劑是一種化學混合試劑，其主要目的是在CA砂漿中通過形成大量的獨立微小氣泡，從而改善工作條件與防凍性。例如可以使用陰離子表面活性劑的皂類硫酸酯系列、磷酸酯系列、磺酸酯系列、非離子表面活性劑的醚系列、二性表面活性劑的甜菜堿系列等。
本發明使用的消泡劑可以使用在機硅系列、醇系列、脂肪酸系列、胺系列、酰胺系列、磷酸脂系列等。它的作用是將攪拌產生的大直徑氣泡破壞、微細化。
本發明所說的CA砂漿制備方法為1、投入瀝青乳劑、水、合成樹脂乳液、消泡劑依次投入CA砂漿攪拌機內，慢速攪拌；2、投入砂，慢速攪拌；3、投入混合劑，快速攪拌；4、投入水泥及AE劑，快速攪拌；5、投入鋁粉，快速攪拌；6、投完全部原料后，快速攪拌約3--5分鐘，確認導入空氣量為8-12％，開始慢速攪拌，準備性能試驗。
其中所說的慢速攪拌是攪拌機的攪拌速度為60-80rpm。所說的快速攪拌是攪拌機的攪拌速度為120-200rpm。投料過程必須迅速。
本發明CA砂漿施工時所采用的方法是使用注入袋放在板式無碴軌道混凝土底座與軌道板之間，用來容納注入的CA砂漿。使用的注入袋可以是高密度聚乙烯制的織布、聚脂制的無紡布、維尼綸制的無紡布等材料制成與軌道板同等大小的透氣型袋子(一般情況下為長、寬、高分別為5000×2400×50mm)。該種方法與模板灌注CA砂漿相比，具有可以防止砂漿泄漏，所用人工少，利于有坡度的軌道施工，節省注入CA砂漿用量，不需要拆模、切除廢料，同時保護CA砂漿的作用。
本發明通過合理的選材和配比，將水泥與砂等材料混合，并加入復合型瀝青乳劑，由于復合型瀝青乳劑中添加了少量非離子聚合物，使砂等骨料不產生分離、具有彈性、耐振性優異、而且硬化后體積略有膨脹。是一種較為理想的鐵路或城市無碴軌道的填充材料。
圖1為CA砂漿制造工藝流程圖；圖2為CA砂漿施工工藝流程圖。
具體實施例方式
實施例1--4實施例1-4的CA砂漿按下述(表1)的配合比制備(質量份，下均同)表1CA砂漿配合比實施表
其中實施例1的瀝青乳劑是非離子型的；實施例2的瀝青乳劑是陽離子型的；實施例3的瀝青乳劑是陰離子型的；實施例4的瀝青乳劑是陰離子與非離子型的瀝青乳化劑復合而成，然后將各種瀝青(直餾瀝青、氧化瀝青、瀝青組合物、石油瀝青、煤瀝青)與非離子聚合物分散在這種復合的乳化劑中，形成均勻穩定的符合本發明要求的復合乳液的，且瀝青乳劑中的非離子聚合物可以是聚丙稀酸、聚氨脂、聚醋酸乙烯等中的一種或二種混合使用。其主要作用是增加瀝青乳劑中樹脂的含量，增大粘度，形成所謂的乳劑。聚合物在防止CA砂漿材料分層、減少外加水量方面起著很大的作用。
實施例1-4的水泥可以單獨或混合使用普通硅酸鹽水小泥、早強硅酸鹽水泥、硫酸鹽水泥、礦渣水泥等水硬化物質。這些材料與瀝青乳劑、合成樹脂乳液中的水反應，起到提高瀝青強度的作用。
實施例1-4的混合劑為水泥膨脹混合劑，可以是UEA型混凝土膨脹劑，也可以是石膏系膨脹劑，以硫鋁酸鈣體系的礦物為主體，并含有微量的高分子系列分散劑與無機鹽類，它的作用是防止CA砂漿的材料泌水、提高流動性和防止收縮的穩定劑。
實施例1-4的合成樹脂乳液，可以是合成橡膠乳液、乙烯/醋酸乙烯共聚物乳液、氯乙烯/醋酸乙烯共聚物乳液與丙烯酸橡膠乳液等。其中合成橡膠乳液與丙烯酸橡膠乳液的耐水性、耐候性、彈性較好，其玻璃化轉變溫度在10℃以下，較適合于本發明。合成樹脂乳液在CA砂漿的抗凍性、耐候性方面起著重要作用。
實施例1-4的砂，可以是河砂、陸砂、山砂、海砂或者碎石，可以單獨使用也可以使用二種以上的混合物。其細度模量在1.4-2.8圍內。
實施例1-4的發泡劑可以是鋁粉、植物油、礦物油、硬脂酸中的幾種混合使用，鋁粉應該采有比表面積大的產品，細度在250目左右，發泡劑的作用是使CA砂漿硬化時略微產生體積膨脹。
實施例1-4的AE劑是一種化學混合試劑，其主要目的是在CA砂漿中通過形成大量的獨立微小氣泡，從而改善工作條件與防凍性。例如可以使用陰離子表面活性劑的皂類硫酸酯系列、磷酸酯系列、磺酸酯系列、非離子表面活性劑的醚系列、二性表面活性劑的甜菜堿系列等。
實施例1-4的消泡劑可以使用在機硅系列、醇系列、脂肪酸系列、胺系列、酰胺系列等。它的作用是將攪拌產生的大直徑氣泡破壞、微細化。
實施例1-4的CA砂漿制備工藝如下1、對乳化瀝青、水、消泡劑、合成樹脂乳液分別按用量計量后投入CA砂漿專用攪拌機中，開動攪拌機，慢速攪拌；2、將砂計量后加入；慢速攪拌；3、加入準確計量的混合劑、水泥、AE劑，快速攪拌3-5分鐘后慢速攪拌；4、加入準確計量的鋁粉(約灌漿前10-20分鐘)，快速攪拌3-5分鐘后慢速攪拌，準備流動度、空氣量等性能試驗。性能試驗合格后就可以進行灌漿施工了。
所說的慢速攪拌是攪拌機的攪拌速度為60-70rpm。
所說的快速攪拌是攪拌機的攪拌速度為120-200rpm。
投料過程必須迅速。
實施例1-4的性能要求及結果是(表2)
表2實施例CA砂漿性能試驗結果表
其中5、流動度按下述試驗方法測定將流動度專用試驗J型漏斗架設在支架上，用手指堵住其出口，，然后上述制備完成的CA砂漿注入漏斗中，先移開手指，流出少量砂漿，然后注滿，用秒表計量CA砂漿從漏斗中全部流出的時間，單位為秒。
6、空氣量按下述試驗方法測定先按CA砂漿各材料密度算出CA砂漿的理論密度ρ0將洗凈干燥的三角燒瓶測量體積V及稱量其與玻璃板的質量M1，然后注滿CA砂漿，用玻璃板蓋好，擦掉漏出的多余的砂漿，稱量M2。空氣量按下述公式計算空氣量＝[1--M2--M1]/V/ρ0]×100％。
本發明的CA砂漿的施工工藝(注入袋法)如下1、確認軌道板安裝狀態，將注入袋安裝在軌道板與混凝土底座這間的空隙，確認安裝正確；2、將攪拌好后性能試驗合格的CA砂漿從注入口注入注入袋中，直到注入口CA砂漿升起約10-30cm后停止灌漿。
3、將注入袋的注入口固定在軌道板上，防止CA砂漿流出。CA砂漿施工結束。
此種CA砂漿施工方法十分簡單方便，替代國外傳統的模板灌漿，加快施工進度，節約CA砂漿用量，同時對CA砂漿起到了保護作用。
實施例1與實施例2為我國南方溫暖地區使用CA砂漿，實施例3與實施例4為北方寒冷地區使用有抗凍要求的CA砂漿，四個實施的制造與施工工藝均相同，只是性能試驗結果有些差異，但都符合要求。
權利要求
1.一種鐵路或城市輕軌無碴軌道用水泥瀝青砂漿，其特征在于CA砂漿組成成分及質量份配比如下水泥0.80-0.95份；混合劑0.05-0.20份；瀝青乳劑1.40-1.70份；砂1.90--2.10份；水0.10～0.25份； 發泡劑0.00010～0.00040份；消泡劑0.00040-0.00080份；鋁粉0.00010-0.00040份；AE劑0.00010-0.00050份； 合成樹脂乳液0.00--0.20份。
2.如權利要求1所述的一種鐵路或城市輕軌無碴軌道用水泥瀝青砂漿，其特征在于所說的瀝青乳劑可以是非離子型、陽離子型、陰離子型瀝青乳化劑中的一種或者二種、三種復合而成，然后將各種瀝青與非離子聚合物分散在這種復合的乳化劑中，形成均勻穩定的符合本發明要求的復合乳液；所說的瀝青乳劑中的非離子聚合物可以是聚丙稀酸、聚氨脂、聚醋酸乙烯等中的一種或二種混合使用。
3.如權利要求1所述的一種鐵路或城市輕軌無碴軌道用水泥瀝青砂漿，其特征在于下述水泥可以單獨或混合使用普通硅酸鹽水小泥、早強硅酸鹽水泥、硫酸鹽水泥、礦渣水泥等水硬化物質。
4.如權利要求1所述的一種鐵路或城市輕軌無碴軌道用水泥瀝青砂漿，其特征在于所說的混合劑為水泥膨脹混合劑，可以是UEA型混凝土膨脹劑，也可以是石膏系膨脹劑，以硫鋁酸鈣體系的礦物為主體，并含有微量的高分子系列分散劑與無機鹽類。
5.如權利要求1所述的一種鐵路或城市輕軌無碴軌道用水泥瀝青砂漿，其特征在于所說的合成樹脂乳液，可以是合成橡膠乳液、乙烯/醋酸乙烯共聚物乳液、氯乙烯/醋酸乙烯共聚物乳液與丙烯酸橡膠乳液等；其中合成橡膠乳液與丙烯酸橡膠乳液的耐水性、耐候性、彈性較好，其玻璃化轉變溫度在10℃以下。
6.如權利要求1所述的一種鐵路或城市輕軌無碴軌道用水泥瀝青砂漿，其特征在于所說的砂，可以是河砂、陸砂、山砂、海砂或者碎石，可以單獨使用也可以使用二種以上的混合物，其細度模量在1.4-2.8圍內。
7.如權利要求1所述的一種鐵路或城市輕軌無碴軌道用水泥瀝青砂漿，其特征在于所說的發泡劑可以是鋁粉、植物油、礦物油、硬脂酸中的幾種混合使用，鋁粉應該采有比表面積大的產品，細度在250目左右，發泡劑的作用是使CA砂漿硬化時略微產生體積膨脹；所說的AE劑是一種化學混合試劑；所說的消泡劑可以使用在機硅系列、醇系列、脂肪酸系列、胺系列、酰胺系列等。
8.如權利要求1所述的一種鐵路或城市輕軌無碴軌道用水泥瀝青砂漿的制備方法，其特征在于所述的CA砂漿制作工藝是A、投入瀝青乳劑、水、合成樹脂乳液、消泡劑依次投入CA砂漿攪拌機內，慢速攪拌，攪拌速度為60-70rpm；B、投入砂，慢速攪拌，攪拌速度為60-70rpm；C、投入混合劑，快速攪拌，攪拌速度為120-200rpm；D、投入水泥及AE劑，快速攪拌，攪拌速度為120-200rpm；E、投入鋁粉，快速攪拌，攪拌速度為120-200rpm；F、投完全部原料后，快速攪拌約3--5分鐘，確認導入空氣量為8-12％，開始慢速攪拌，攪拌速度為60-70rpm，準備性能試驗。
9.如權利要求1所述的一種鐵路或城市輕軌無碴軌道用水泥瀝青砂漿的施工方法，其特征在于所述的CA砂漿是按下述工藝施工的A、確認軌道板安裝狀態，將注入袋安裝在軌道板與混凝土底座這間的空隙，確認安裝正確；B、將攪拌好后性能試驗合格的CA砂漿從注入口注入注入袋中，直到注入口CA砂漿升起約10-30cm后停止灌漿，使用的注入袋可以是高密度聚乙烯制的織布、聚脂制的無紡布、維尼綸制的無紡布等材料制成的透氣型袋子；C、將注入袋的注入口固定在軌道板上，防止CA砂漿流出。
全文摘要
鐵路或城市輕軌無碴軌道用水泥瀝青砂漿及其制造方法和施工方法，采用水泥、混合劑、瀝青乳劑、砂1.90－2.10份、水、發泡劑、消泡劑、鋁粉、AE劑、合成樹脂乳液組配，通過合理的選材和配比，將水泥與砂等材料混合，并加入復合型瀝青乳劑，由于復合型瀝青乳劑中添加了少量非離子聚合物，使砂等骨料不產生分離、具有彈性、耐振性優異、而且硬化后體積略有膨脹。是一種較為理想的鐵路或城市無碴軌道的填充材料。
文檔編號C04B14/02GK1562854SQ20041002308
公開日2005年1月12日 申請日期2004年4月6日 優先權日2004年4月6日
發明者左景奇, 蔡彬芬, 曾凡輝, 李強軍 申請人:株洲時代新材料科技股份有限公司