專利名稱：：橡膠粉改性水泥瀝青砂漿的制作方法
技術領域：
：本發明涉及一種適用于高速鐵路和城市輕軌等無碴軌道砂漿材料，特別是一種橡膠粉改性水泥瀝清砂漿，屬建筑材料領域。
背景技術：
：水泥瀝青砂漿(簡稱CA砂漿)是板式無碴軌道的關鍵組成部分，它在列車運行中起穩定和緩沖作用，對提高列車高速行駛的安全性與乘坐的舒適性均具有非常重要的作用。CA砂漿強度較高，有不易破壞的特點，因此將CA砂漿代替道渣灌注于軌道板和混凝土底座之間，一方面使軌道具有彈性，另一方面可于鋪設時順便調整軌道施工誤差及將來維修時所做調整之用。無碴軌道結構因具有穩定性好、軌道幾何尺寸保持持久、維修工作量少、耐久性好，橋梁二期恒載小，可降低隧道凈空減少開挖面積，綜合經濟效益高等優點，在國外客運專線上獲得了越來越廣泛的應用。為實現客貨車分線，以進一步推動我國經濟的快速發展，無碴軌道在客運專線上的大量鋪設已成為我國高速鐵路的發展趨勢，因此，CA砂漿在我國具有廣泛的應用前景。目前國內外基本都采用乳化瀝青、水泥、砂等原材料來制備CA砂漿，其中水泥的主要作用是提供強度，乳化瀝青為砂漿提供彈性。由于瀝青是一種溫度敏感性材料，具有低溫易開裂、高溫易變形的特點，用乳化瀝青制備CA砂漿存在耐候性差的缺點。此外，由于而CA砂漿中乳化瀝青的用量較高，一般為500kg/n^左右，而乳化瀝青的市場價格一般為3600元/噸，使得CA砂漿的價格一般高達2000元/m3。因此，有必要對現有的CA砂槳進行改性，并同時降低其成本。日本為了改善CA砂漿的耐候性，發明了一種可在寒冷地區使用的P乳劑，但會進一步增加CA砂漿的成本。已有研究表明，對瀝青進行改性，可提高瀝青的耐熱、耐寒性。因此，使用改性乳化瀝青代替普通的乳化瀝青配制CA砂漿是一個改進方向，但由于改性后的瀝青乳化難度大，乳化工藝復雜，且會大幅增加乳化瀝青的成本，因此，使用改性乳化瀝青配制CA砂漿難以同時實現改性和降低成本的目的。
發明內容本發明的要解決的技術問題就是使用改性乳化瀝青配制CA砂漿難以同時實現改性和降低成本的問題，提供一種生產成本低、耐候性好的無碴板式軌道專用橡膠粉改性水泥瀝青砂漿。由于乳化瀝青耐候性差是CA砂漿耐候性差的主要原因，且砂漿中乳化瀝青的費用占整個砂漿成本的60%以上，因此，要解決上述技術問題，關鍵是要找到一種耐候性好，且比乳化瀝青便宜的材料部分或全部替代乳化瀝青。申請人通過研究發現，橡膠作為一種彈性高分子材料，其耐候性明顯好于瀝青，而且橡膠粉可作為一種改性劑改善瀝青的溫度敏感性。同時，由于由廢橡膠加工而成的橡膠粉的價格比乳化瀝青便宜得多，因此，如果能用橡膠粉替代乳化瀝青不但可保持CA砂漿的彈性特質，還可實現改性和降低成本的目的。此外，據世界環境衛生組織統計，世界廢舊輪胎積存量己達30億條，并以每年約10億條的數字增長。我國是世界上第二大輪胎生產國，每年產生的廢舊輪胎超過5000萬條。廢舊輪胎屬于有害固體廢棄物，如何處理這些廢舊輪胎是各國面臨的棘手問題。由于再生膠在生產過程中容易產生二次污染，故生產橡膠粉已成為廢舊橡膠回收利用的主要途徑。因此，如果能用廢舊橡膠加工而成的橡膠粉對CA砂漿進行改性，不但可實現改善CA砂漿的耐候性，降低CA砂漿造價的目標，還可節約資源，保護環境。申請人經研究發現，由于CA砂漿的流動性較大，而橡膠粉是惰性物質，在水中容易團聚，如果用橡膠粉全部替代乳化瀝青，則砂漿容易分層離析、泌水，且無法施工。因此，基于上述研究，申請人最終研究出采取用橡膠粉部分替代乳化瀝青的技術方案，從而提出一種橡膠粉改性水泥瀝青et、漿，它由下列組分按質量份數配制而成水泥(C):100份乳化瀝青(AE):50~170份橡膠粉(RP):5~80份砂子(S):160~230份水(W):20~85份鋁粉(LF):0.01~0.1份消泡劑(XP):0.1-0.5份增稠劑(ZC):0.05~0.2份本發明所述的水泥為強度等級為42.5或52.5的硅酸鹽水泥、普通硅酸鹽水泥、早強型硅酸鹽水泥中的一種。本發明所述的乳化瀝青為慢裂型，殘留物含量為58%~63%，可以是陰離子型、陽離子型或非離子型。本發明所述的橡膠粉由廢舊橡膠加工而成，其細度》80目；所述的砂子可以是河砂、海砂、或人工砂，細度模數為1.4~2.2;所述鋁粉的鐵含量《0.8%，鉛含量《0.03%,細度滿足水面覆蓋力》1350m2/kg;所述的消泡劑可以是聚硅氧烷類、醇類、醚類、脂肪酸類、胺類、磷酸酯類、油脂類、硬脂酸酯類、酰胺類、磺酸酯類等；所述的增稠劑可以是甲基纖維素、羧甲基纖維素、乙基纖維素、羥乙基纖維素、聚乙烯醇等。本發明采用橡膠粉部分替代乳化瀝青配制CA砂漿(橡膠粉取代乳化瀝青的質量比例最高可達70%)，可明顯改善CA砂漿的耐候性，降低CA砂漿的成本；橡膠粉摻量越高，CA砂漿的耐候性越好，在本發明所述的摻量范圍內，橡膠粉對CA砂漿的工作性、強度、彈性模量、分離度、膨脹率、泛漿率、抗凍性等性能均無不利影響。具體實施例方式為了更好地理解本發明，下面結合實施例進一步闡明本發明的內容，但本發明的內容不僅僅局限于表l的實施例。表1實施例配合比<table>complextableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table>表1中各對比例的制備方法和步驟為采用《水泥膠砂強度檢驗方法》(GB/T17671-1999)規定的膠砂攪拌機在慢速攪拌的情況下依次加入乳化瀝青一水一干料(混合均勻的砂、水泥、、鋁粉、消泡劑、增稠劑)，干料加完后快速攪拌3min，然后再慢速攪拌lmin。表l中各實施例的制備方法和步驟為采用《水泥膠砂強度檢驗方法》(GB/T17671-1999)規定的膠砂攪拌機在慢速攪拌的情況下依次加入乳化瀝青一水一橡膠粉一干料(混合均勻的砂、水泥、、鋁粉、消泡劑、增稠劑)，干料加完后快速攪拌3min，然后再慢速攪拌lmin。將制備好的砂漿成型后，按照《鐵路軌道設計規范》(TB10082-2005)規定的試驗方法進行CA砂漿的流動度、可工作時間、含氣量、單位容積質量、抗壓強度、彈性模量、分離度、膨脹率、泛漿率、抗凍性試驗。CA砂漿的耐候性采用的試驗方法和步驟為(1)將流動度試驗合格拌制10分鐘后的CA砂漿，注入40X40X160mm的模型中，一次成型8組試件，每組試樣數為3個。(2)試件標準養護28天后，將其中4組試件放入快速耐侯試驗箱(光源6000W水冷式管狀氙燈；試件與光源的距離3540cm;工作室空氣溫度60土2'C;相對濕度70±5%RH;模擬降雨周期試樣每照射l小時，降雨9分鐘)的試樣夾具架，并將其插到轉鼓上，按人工氣候箱的操作規程開動機器，按試驗條件進行試驗，照射時間為500h。同時將另外4組的對比試件繼續置于20土3'C，65士5MRH的環境中進行標準養護。(3)當照射時間分別在O、100、300、500h時，分別對被照射試件和同齡期未被照射的標準試件進行抗折試驗，同時檢査試件的外觀變化情況。(4)按下式計算不同照射時間CA砂漿試件的相對抗折強度/-&K一；X100%式中Rt---不同照射時間被照射試件的抗折強度值，MPa;Ro---相同時段標準養護試件的抗折強度值，MPa;R---不同照^j"時間試件的相對抗折強度，％。其中試樣的相對抗折強度值取每組三個試件相對抗折強度的算術平均值。表2中列出了各對比例和實施例的性能。表2CA砂漿性能指標要求與實施例試驗結果<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>從表2可以看出，用橡膠粉部分替代乳化瀝青配制CA砂漿，可明顯改善CA砂漿的耐候性，橡膠粉摻量越高，CA砂漿的耐候性越好，在本發明所述的摻量范圍內，橡膠粉對CA砂漿的工作性、強度、彈性模量、分離度、膨脹率、泛漿率、抗凍性等性能均無不利影響。根據市場調査可知，CA砂漿原材料的平均單價為水泥360元/噸，乳化瀝青3600元/噸，橡膠粉2500元/噸，砂子150元/噸，水3元/噸，鋁粉5000元/噸，消泡劑50000元/噸，增稠劑30000元/噸。根據上述單價可計算出各對比例和實施例砂漿的成本，見表3。表3CA砂漿成本分析表<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>由表3可以看出，用橡膠粉配制CA砂漿可明顯降低其成本，橡膠粉的摻量越多，成本越低。權利要求1、一種橡膠粉改性水泥瀝青砂漿，其特征在于由下列組分按質量份數配制而成水泥100份、乳化瀝青50～170份、橡膠粉5～80份、砂子160～230份、水20～85份、鋁粉0.01～0.1份、消泡劑0.1-0.5份、增稠劑0.05～0.2份。2、如權利要求1所述橡膠粉改性水泥瀝青砂漿，其特征在于所述水泥為強度等級為42.5或52.5的硅酸鹽水泥、普通硅酸鹽水泥、早強型硅酸鹽水泥中的任意一種。3、如權利要求1所述橡膠粉改性水泥瀝青砂漿，其特征在于所述乳化瀝青為慢裂型，殘留物含量為58%~63%,可以是陰離子型、陽離子型或非離子型。4、如權利要求1所述橡膠粉改性水泥瀝青砂漿，其特征在于所述橡膠粉由廢舊橡膠加工而成，其細度》80目。5、如權利要求1所述橡膠粉改性水泥瀝青砂漿，其特征在于所述砂子選自河砂、海砂或人工砂，細度模數為1.4-2.2。6、如權利要求1所述橡膠粉改性水泥瀝青砂漿，其特征在于所述鋁粉的鐵含量《0.8%，鉛含量《0.03%,細度滿足水面覆蓋力》1350m2/1^。7、如權利要求1所述橡膠粉改性水泥瀝青砂漿，其特征在于所述消泡劑選自聚硅氧烷類、醇類、醚類、脂肪酸類、胺類、磷酸酯類、油脂類、硬脂酸酯類、酰胺類、磺酸酯類。8、如權利要求1所述橡膠粉改性水泥瀝青砂漿，其特征在于所述增稠劑選自甲基纖維素、羧甲基纖維素、乙基纖維素、羥乙基纖維素、聚乙烯醇。全文摘要本發明涉及一種橡膠粉改性水泥瀝青砂漿，由下列組分按質量份數配制而成水泥100份、乳化瀝青50～170份、橡膠粉5～80份、砂子160～230份、水20～85份、鋁粉0.01～0.1份、消泡劑0.1-0.5份、增稠劑0.05～0.2份。本發明采用橡膠粉部分替代乳化瀝青配制CA砂漿，可明顯改善CA砂漿的耐候性，降低CA砂漿的成本；橡膠粉摻量越高，CA砂漿的耐候性越好，在本發明所述的摻量范圍內，橡膠粉對CA砂漿的工作性、強度、彈性模量、分離度、膨脹率、泛漿率、抗凍性等性能均無不利影響。文檔編號C04B28/00GK101172823SQ200710133460公開日2008年5月7日申請日期2007年9月30日優先權日2007年9月30日發明者赟萬,劉加平,葉義群,樹孫,洪錦祥,繆昌文,費治華申請人:江蘇博特新材料有限公司