一種瀝青水泥砂漿的制作方法

專利名稱：：一種瀝青水泥砂漿的制作方法
技術領域：
：本發明涉及建筑材料
技術領域：
，具體地說涉及一種瀝青水泥砂漿。
背景技術：
：對于設計時速350公里的高速鐵路而言，行車的舒適性與安全性至為重要。傳統的有砟軌道承載能力和平順度均無法保證高速列車的安全行駛。板式無砟軌道技術采用的是成型的組合材料代替道砟，將輪軌力均勻的分布并傳遞到路基基礎上。板式無砟軌道技術承載鋼軌的是博格板，路基底盤混凝土為鋼筋混凝土結構體，兩者都是具有強度而無彈性的構造物。為保證行車的舒適性與安全性，需要一種作為緩沖充填材料的墊層砂漿，這種砂漿應既有一定的彈性，又要有一定的強度，以緩解高速列車運行時產生的沖擊力，增加旅客乘坐的舒適性。水泥砂漿強度足夠高，但彈性不足，瀝青彈性好，但強度低，受溫度影響大，因此采用了將二者結合的瀝青水泥砂漿，瀝青水泥砂漿一般采用水泥、乳化瀝青、砂及各種摻和料混合而成。,瀝青水泥砂漿是板式無砟軌道的重要彈性墊層，并起到穩固軌道板、提供部分縱向阻力的作用，是無砟軌道結構彈性調整層的關鍵組成部分。國外研究發展板式無砟軌道較早，作為板式無砟軌道結構關鍵技術的瀝青水泥砂漿也得到廣泛應用，使用效果較好，但存在價格高、原料來源受限等不足。國內雖然也較早開展了關于瀝青水泥砂漿的研究，也有一些文獻報道，但經在秦沈客運專線狗河、雙何橋兩座特大橋上進行的板式無砟軌道試鋪，結果表明國內現有的瀝青水泥砂漿的實際應用效果仍不理想，這主要由于瀝青水泥砂漿各組分及其配比對砂漿的性能均有影響，干料對瀝青水泥砂漿的材料分離度及外加水量有顯著影響，干料需水量直接影響瀝青水泥砂漿拌和時的外加水量，如果干料的需水量過高，就無法摻外加水而使瀝青水泥砂漿的流動度符合標準；外加水量對瀝青水泥砂槳的流動性影響很大，隨著外加水量的增力B，瀝青水泥砂漿的流動時間變小，當外加水量過小時(《165kg/m3)時，瀝青水泥砂漿的流動時間過長(》130s)，瀝青水泥砂漿無法進行灌注施(》200kg/m3)時，瀝青水泥砂漿的流動時間過短(《70s)，瀝青水泥砂槳就會產生沉淀；并且在現有的配比下，乳化瀝青與水泥不容易相容，也極大地影響了瀝青水泥砂漿的性能。以上各種因素導致現有瀝青水泥砂漿存在流動度不好、可工作時間短、溫度適應范圍窄、砂漿易發生分離等不足。
發明內容本發明的目的在于克服現有技術中存在的上述不足，提供一種流動度好、可工作時間長、耐候性好、骨料不易分離的瀝青水泥砂漿。為了實現上述目的，本發明的一個技術方案提供了一種瀝青水泥砂漿，它是由干料、乳化瀝青、減水劑、消泡劑和水按比例混合組成的混合物，混合物中各組成成分及重量配比為干料7080份，乳化瀝青1020份，減水劑0.10.4份，消泡劑0.005O.Ol份，水815份，所述干料由水泥、骨料和膨脹劑所組成，干料各組成成分及重量配比為水泥3542份，骨料5865份，膨脹劑0.00150.0025份。所述瀝青水泥砂漿的優選配比為干料75.48份，乳化瀝青14.16份，減水劑0.27份，消泡劑0.008份，水10.18份。在上述瀝青水泥砂漿中，所述干料的最大粒徑《1.0ran，且《0.125mm的成分占40%50%，所述水泥最好為硅酸鹽水泥；所述骨料為最大粒徑《1.0mm、密度《2.8kg/dm3、輕有機雜質含量《0.25%的砂，可以是天然砂，也可以是機制砂，可以單獨使用也可以使用兩種以上的混合物，所述水泥與骨料為瀝青水泥砂漿提供一定的強度，是瀝青水泥砂漿的強度主體；所述膨脹劑為鋁粉，通過發氣使瀝青水泥砂漿具有一定的膨脹性，增加填充的密實度；所述乳化瀝青為含水量《40%的陰離子乳化瀝青，是瀝青水泥砂漿的彈性主體；所述減水劑為聚羧酸類減水劑，其作用是調節瀝青水泥砂漿的擴散量和流動時間；所述消泡劑為不含水的、在水中容易均勻溶解的硅制消泡劑，如有機硅、改性有機硅等，其作用是消除由于攪拌在瀝青水泥砂漿體系內產生的大量氣泡。上述瀝青水泥砂漿各組分及其配比的選擇是通過大量試驗確定的根據"OKAMURA法、PUNTKE法"分別確定干料中水泥和骨料的需水量，從而選擇需水量盡可能低的干料，通過干料與乳化瀝青的相容性試驗來選擇與干料具有良好和易性的乳化瀝青；確定瀝青砂漿的組分后，根據配方的所有檢測數據對配方中各成分的含量進行調配，得出可以滿足瀝青水泥砂漿性能要求的配比范圍。所述OKAMURA法試驗的目的是根據OKAMURA法確定fip值，以此來確定水泥的需水量，進而找到需水量低的水泥。所述Bp值是一個無單位參數，它表示在水一水泥混合物尚未開始流動時，水與水泥的容積關系，它可以借助進行的試驗，用圖解或者計算方式求得。試驗所需儀器和輔助工具包括海格曼臺漏斗、刮尺、直徑大于30cm的玻璃板、折尺以及直尺，實驗室用砂漿攪拌機和控制裝置，勺子，電子秤。OKAMURA法試驗方法包括以下步驟(1)將所有原材料(包括水)預先置于20士2。C的實驗室溫度下，以使它們在試驗的時候顯示一樣的溫度；(2)準確稱取水泥和水，精確到0.lg,試驗所需水泥的體積介于250350cn^之間，通過水(Vw)和水泥(Vp)之間選取的容積比計算出需水量，Vw/Vp可根據各水泥的需水量介于0.6和1.5之間；(3)將海格曼臺的漏斗置于平放的玻璃板中心；(4)濕擦攪拌桶和攪拌工具，向攪拌桶內倒入根據選定的容積比得出的用水量，之后加入稱量好的固料，將攪拌桶裝入攪拌機內，并開動機器，其攪拌程序為60秒低轉速，30秒高轉速，90秒間歇，60秒高轉速，攪拌間歇時，用勺子刮攪拌桶的邊緣，打散桶底出現的結塊，并稍微攪拌一下；(5)攪拌流程結束后，取下攪拌桶，填滿海格曼臺漏斗，此時要避免漏斗浮起，使用刮平尺將多余的用料平整地刮走，如果此時有余料落到玻璃板上，則使用干布拭去；(6)將海格曼臺漏斗勻速并且無間歇地垂直拔起；(7)漿體流出后，在兩個相對應的直角方向上測量擴展的漿體直徑，精確到lmm，單值的誤差不應超過10mm;將兩次測量的擴散度中間值作為結果以mm為單位記錄下來，根據不同的Vw/Vp比，得出的擴散度應介于140至230mm之間，如果擴散度過小，試驗視為無效，應提高這一水泥的用水量，過大的擴散度下試驗也為無效，降低這一水泥的用水量；(8)根據測得的擴散度值，按以下公式計算伽馬函數值(r):r=(擴散度/ioo)2—1其中ioo這個數值是以毫米為單位的海格曼臺漏斗底部的內直徑，不同的漏斗尺寸則分別用所使用漏斗的內直徑計算；(9)以r值為橫坐標，Vw/vp的比值為縱坐標進行回歸，將求得的數值通過一條直線連接起來，該直線與縱坐標的交點就是所求J3p值，J3p值越小，表明水泥的需水量越小，砂漿的流動性越容易滿足。試驗結果表明，國內其他水泥的Bp值均較大，一般都大于1.03，而硅酸鹽水泥的Bp值較小，小于1.0，以硅酸鹽水泥的以r值為橫坐標，Vw/Vp的比值為縱坐標進行回歸，所得回歸方程為y=0.0876x+0.9773(R2=0.999)，其J3p值為0.977，具體試驗結果如表1所示表1硅酸鹽水泥的Bp值<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>所述PUNTKE(坡普特)試驗的目的是確定骨料(砂)的最低需水量，進而選擇需水量盡可能低的骨料，試驗所需儀器和輔助工具包括電子天平、平底杯、玻璃棒、洗耳球(吸管)。所述坡普特試驗包括以下步驟(1)稱取100g干燥的砂子；(2)將所稱干砂倒入平底杯中，用洗耳球(吸管)加入一定量的水，攪拌均勻，再振實杯子，每次試驗時，振實的次數以杯中砂子的實際情況而定，當砂已經充分密實且表面出現輕微的泌水現象時停止振動，此時所加的水為該砂子的需水量；(3)重復三次試驗，以最小加水量的平均值為準。試驗結果表明，當骨料的密度《2.8kg/dm3，最大粒徑《1.Omm，且《0.125mm的成分占40%50%時，骨料的需水量較低，此時每IOO份干骨料的需水量為1517.5份，見表2表2骨料的需水量杯子+玻璃棒78.68g骨料100g骨料+水117.08g杯子+玻璃棒78.85g骨料100g骨料+水116.45g杯子+玻璃棒78.83g骨料100g骨料+水117.27g所述干料膨脹率試驗的目的是通過使用一定量的膨脹劑(鋁粉)補償砂漿的收縮量。試驗所需儀器和輔助工具包括膠砂攪拌機，直徑50mm、高200mm的玻璃量筒，精確到mm的刻度尺。所述試驗方法包括以下步驟-(1)稱取適量的干料和水進行攪拌，制成砂漿；(2)將所制砂漿倒入量筒中，并記下此時的刻度值(h);(3)將裝有砂漿的量筒密封，在一定溫度下靜置24小時后測量其高度(h2)。24h后體積的變化(砂漿膨脹率)計算如下(h廠h)/hX100%式中hCA砂漿的初始高度(mm)h224小時后CA砂漿的高度(mm)試驗結果表明每100份干料中加入0.00150.0025份鋁粉即可補償砂漿的收縮量。所述干料與乳化瀝青相容性試驗的目的是檢驗干料與乳化瀝青混合形成拌和物的和易性。試驗所需儀器和輔助工具包括2000ml燒杯，精確度0.lg的電子秤，試驗室攪動裝置——增力攪拌機，玻璃棒，保溫箱，蒸餾水或者去離子水，流動粘度計，溫度計(-30100°C)，500ml量筒(誤差士5ml)，秒表(讀數誤差士0.5)，腳料勺，流動粘度計。相容性試驗方法包括以下步驟(1)將500ml均勻的供檢測使用的乳化瀝青倒入量杯中；(2)向已準備好的乳化瀝青中加入300g水，并且使用攪拌裝置攪拌大約10s;(3)—勺一勺將稱量好的600g干料加入乳化瀝青中，并進行持續的攪拌，當全部的干料都加完后再攪拌2分鐘，直到干料完全均勻即可，整個添加干料的過程以及至其達到均勻狀態應該在5分鐘內完成；(4)放在燒杯中的拌和物要做到防塵、蓋好，然后在4(TC的保溫箱中存放4個小時；(5)使用玻璃棒檢査試件的沉淀物，看看沉淀物是否能夠攪開，如果可以的話，應借助攪拌裝置大約以300r/min的轉數攪拌一分鐘使其均勻，然后再進行檢測；如果沉淀物不能攪開的話，就要結束檢測，評判該拌和物為不穩定，需重新稱量一定質量的干料進行相容性試驗；(6)將質地均勻的拌和物倒入流動粘度儀中，直到到達滿料指示標記停止添加；(7)將流動粘度儀的球閥出料口打開20s，讓拌和物流入量筒內，20s過后將球閥出料口關閉，并且讀取流入量筒內拌和物的體積，以ml計。相容性試驗結果表明，本發明所選干料與陰離子乳化瀝青所形成的拌和物在20s內至少有70ml通過流出粘度儀，表明該拌和物具有良好的和易性。根據上述試驗結果，匯總滿足瀝青水泥砂漿各項技術性能指標的配比范圍，最終確定本發明的瀝青水泥砂漿配比，本發明各組分及其配比范圍使本發明的瀝青水泥砂漿具有流動度好、可工作時間長、耐候性好、骨料不易分離的性能，將上述配比的瀝青水泥砂漿進行拌制并對拌制好的瀝青水泥砂漿進行性能檢驗，各項性能指標檢驗結果如下流動性(1.0L):100士10s擴散度a5=300mmt30o=7sa3(F300mm禾卩t300=8s可工作時間》45min密度》1.8kg/L含氣量<10%砂漿溫度535°C膨脹率0.82.0%泌水率0%抗壓強度1天為67Mpa，7天為1316Mpa，28天為1624Mpa抗折強度1天為1.51.7Mpa，7天為3.54.5Mpa，28天為5.l7.OMpa彈性模量700010000Mpa抗凍性56次凍融循環后，風化值《100g/m2，合格耐候性10000次荷載循環后無斷裂與現有技術相比，本發明的有益效果是本發明根據瀝青水泥砂漿的特點和性能要求，根據"OKAMURA法、PUNTKE法"分別確定干料中水泥和骨料的需水量，從而選擇需水量盡可能低的干料，通過干料與乳化瀝青的相容性試驗來選擇與干料具有良好和易性的乳化瀝青；根據配方的所有檢測數據對配方中各成分的含量進行調配，得出可以滿足瀝青水泥砂漿性能要求的配比范圍，本發明的瀝青水泥砂槳的各組分能充分發揮各自的作用，并產生協同效應，具有適當的強度和彈性，良好的耐候性和施工性，完全可以滿足鐵路或城市板式無砟軌道施工的需要。并且本發明各組分原料均為國內生產，可極大地節約成本，光乳化瀝青即可節約至少一半的成本。具體實施例方式下面結合的具體實施例對本發明作進一步的詳細描述。實施例1一種瀝青水泥砂漿，是由干料、乳化瀝青、減水劑、消泡劑和水按比例混合組成的混合物，混合物中各組成成分及重量配比為干料75.48份，乳化瀝青14.16份，減水劑0.27份，消泡劑0.008份，水10.18份。所述干料的最大粒徑《1.0mm，且《0.125腿的成分占40%50%，由硅酸鹽水泥，最大粒徑《l.Omm、密度《2.8kg/dm3、輕有機雜質含量《0.25%的骨料(砂)，鋁粉所組成，干料各組成成分及重量配比為水泥40份，骨料60份，鋁粉0.002份。將上述配比的瀝青水泥砂漿進行拌制，對拌制好的瀝青水泥砂漿進行以下試驗來檢驗其性能瀝青水泥砂漿擴散度試驗、瀝青水泥砂漿流動性試驗、瀝青水泥砂漿含氣量試驗、瀝青水泥砂漿抗折/抗壓強度試驗、瀝青水泥砂漿彈性模量試驗、瀝青水泥砂槳凍融試驗，本實施例性能檢驗結果如表3所示。所述瀝青水泥砂漿擴散度試驗的目的是通過測量砂槳的擴散量來確定砂漿的稠度和可工作時間。試驗所用試驗儀器和輔助工具包括一塊面積為(400mm±2mm)x(400mm±2mm)的玻璃板，一個具有光滑的內表面、內徑為50rran土lmm、高為190mm±2mm的抗翹曲剛性塑料制成的用以容納新砂漿的管筒，折尺或游標卡尺。所述瀝青水泥砂漿擴散度試驗方法包括以下步驟(l)將玻璃板放在固定的水平底座上，將玻璃板的表面和管筒內表面用潮濕的抹布擦洗干凈(無光澤的微濕表面)；(2)將管筒豎立在玻璃板中間，然后將瀝青水泥砂漿填入管內，直至管筒的上緣；(3)如果流動擴散板上有污垢應擦干凈，并再次用濕布擦拭；(4)將該管筒迅速地垂直拉高15cml2cm，并在這一位置保持10s，之后可將管筒放在一邊；(5)在瀝青水泥砂漿停止流動后要平行于工作臺面邊緣測量其直徑，精確到5咖。為此目的最好使用游標卡尺，流動擴散量a是兩次測量直徑的平均值，時間t，可作為穩定不變砂漿成分的參考值，就是說直至流動擴散的瀝青水泥砂漿達到300咖直徑時所用的時間t[s]。所述瀝青水泥砂漿流動性試驗的目的是檢測砂漿的可持續工作時間。試驗所用儀器和輔助工具包括一個容量為1.7L土1096的漏斗，秒表，一公升的容器桶。所述瀝青水泥砂漿流動性試驗方法包括以下步驟(1)將容器桶放在漏斗孔下方，將漏斗的所有表面擦拭干凈，微濕潤，關閉漏斗下方孔閥；(2)將1.0L的瀝青水泥砂漿緩慢而均勻地倒入漏斗，將漏斗下方孔閥打開，同時啟動秒表，開始計時。測量漏斗漏凈所需的時間精確到0.5s，應進行兩次試驗，第一次試驗應在瀝青水泥砂漿混合后馬上進行，第二次試驗則在混合后30min進行。所述瀝青水泥砂漿含氣量試驗的目的是檢測瀝青水泥砂槳的含氣量和密度。試驗所用儀器和輔助工具包括一個刮平尺，一個容量為l.OL的有金屬蓋的金屬容器桶、該金屬容器桶包括一個密封的空氣室(壓力室)以及一個與壓力室相連用于測量所施空氣壓力的氣壓表，所述瀝青水泥砂漿含氣量試驗方法包括以下步驟(1)將容器的內側擦拭干凈并使之微潮濕；(2)用瀝青水泥砂漿將容器填滿，此時要注意瀝青水泥砂漿表面應當平滑；(3)用刮平尺刮平突出的瀝青水泥砂漿，形成一個平坦的表面，并與容器上緣齊平封閉；(4)將容器的外側擦干和擦凈，并將蓋緊蓋在容器上；(5)將儀器蓋罩下積存的空氣排出；(6)將空氣泵入密封的空氣室中，直到壓力恒定為止，此壓力必須符合在校準儀器時確定的壓力；(7)將空氣室和試樣容器之間的空氣閥門打開，一旦壓力達到均衡，便可從校準的氣壓表上或借助校準曲線讀出空氣量，此值應以0.1%的整數表示。每一砂漿試樣的空氣量應為兩次單個測量的平均值，以0.5%的整數計算。假如兩次單個測量的誤差大于其平均值的10%，則應從剩下的部分試樣中取另外兩份試樣重復該試驗。在此情況下應使用這兩個附加試樣的單項值和平均值。所述瀝青水泥砂漿抗折/抗壓強度試驗的目的是檢測瀝青水泥砂漿1天、7天、28天的抗折/抗壓強度，所述瀝青水泥砂漿彈性模量試驗的目的是檢測瀝青水泥砂漿的靜力受壓彈性模量值，所述瀝青水泥砂漿凍融試驗的目的是經過n次凍融循環計算風化物質的量，進而確定砂漿的抗凍融性，所述瀝青水泥砂漿抗折/抗壓強度試驗、瀝青水泥砂漿彈性模量試驗、瀝青水泥砂漿凍融試驗的試驗方法均按國內常規方法進行。實施例2一種瀝青水泥砂漿，它是由干料、乳化瀝青、減水劑、消泡劑和水按比例混合組成的混合物，混合物中各組成成分及重量配比為干料80份，乳化瀝青420份，減水劑0.4份，消泡劑0.01份，水15份，所述干料由硅酸鹽水泥、骨料、鋁粉所組成，干料各組成成分及重量配比為水泥42份，骨料58份，鋁粉0.0025份。將上述配比的瀝青水泥砂漿進行拌制并對拌制好的瀝青水泥砂漿進行性能檢驗，其結果見表3。實施例3一種瀝青水泥砂漿，它是由干料、乳化瀝青、減水劑、消泡劑和水按比例混合組成的混合物，混合物中各組成成分及重量配比為干料70份，乳化瀝青10份，減水劑O.l份，消泡劑0.005份，水8份，所述干料由硅酸鹽水泥、骨料、鋁粉所組成，干料各組成成分及重量配比為水泥35份，骨料65份，鋁粉0.0015份。'，將上述配比的瀝青水泥砂漿進行拌制并對拌制好的瀝青水泥砂漿進行性能檢驗，其結果見表3。表3瀝青水泥砂漿性能試驗結果<table>tableseeoriginaldocumentpage12</column></row><table>權利要求1、一種瀝青水泥砂漿，它是由干料、乳化瀝青、減水劑、消泡劑和水按比例混合組成的混合物，其特征在于混合物中各組成成分的重量配比為干料70～80份，乳化瀝青10～20份，減水劑0.1～0.4份，消泡劑0.005～0.01份，水8～15份，所述干料由水泥、骨料和膨脹劑所組成，干料各組成成分及重量配比為水泥35～42份，骨料58～65份，膨脹劑0.0015～0.0025份。2、根據權利要求1所述的瀝青水泥砂漿，其特征在于所述混合物中各組成成分的重量配比為干料75.48份，乳化瀝青14.16份，減水劑0.27份，消泡劑0.008份，水10.18份。3、根據權利要求1或2所述的瀝青水泥砂漿，其特征在于所述干料的最大粒徑《l.O咖，且《0.125腿的成分占40%50%;所述水泥為硅酸鹽水泥，所述骨料為最大粒徑《1.0mm、密度《2.8kg/dm3、輕有機雜質含量《0.25%的砂，可以是天然砂，也可以是機制砂，可以單獨使用也可以使用兩種以上的混合物；所述膨脹劑為鋁粉。4、根據權利要求1或2所述的瀝青水泥砂漿，其特征在于所述乳化瀝青為含水量《40%的陰離子乳化瀝青。5、根據權利要求1或2所述的瀝青水泥砂漿，其特征在于所述減水劑為聚羧酸類減水劑。6、根據權利要求1或2所述的瀝青水泥砂漿，其特征在于所述消泡劑為硅制消泡劑。全文摘要本發明公開了一種瀝青水泥砂漿，它是由干料、乳化瀝青、減水劑、消泡劑和水按比例混合組成的混合物，混合物中各組成成分的重量配比為干料70～80份，乳化瀝青10～20份，減水劑0.1～0.4份，消泡劑0.005～0.01份，水8～15份，所述干料由水泥、骨料和膨脹劑所組成，干料各組成成分及重量配比為水泥35～42份，骨料58～65份，膨脹劑0.0015～0.0025份。本發明的瀝青水泥砂漿各組分的配比是通過大量的試驗確定的，能充分發揮各自的作用，并產生協同效應，本發明具有適當的強度和彈性，良好的耐候性和施工性，完全可以滿足鐵路或城市板式無砟軌道施工的需要，并且本發明各組分原料均為國內生產，可極大地節約成本。文檔編號C04B28/04GK101186477SQ20071005093公開日2008年5月28日申請日期2007年12月21日優先權日2007年12月21日發明者何彥甫,宋文斌,李國全,李辛耘,胡紅林,陳太權申請人:中鐵二局股份有限公司