一種水泥乳化瀝青砂漿及其制備方法
【技術領域】
[0001] 本發明屬于鐵路建筑材料領域，具體涉及一種用于充填高速鐵路板式無砟軌道板 下空間的水泥乳化瀝青砂漿及其制備方法。
【背景技術】
[0002] 板式無砟軌道作為高速鐵路主要結構形式之一，在我國得到了大量應用。其結構 特點是在路基或橋梁面上鋪設混凝土底座，在底座上放置預制的軌道板，兩者之間預留約 3~6cm厚的扁平空間，灌注水泥乳化瀝青砂漿，依靠砂漿自重流動充填板下空間，固化后 形成均勻的兼具剛性和彈性的充填墊層，用來調整軌道板面幾何狀態和支撐上部傳力，因 此水泥乳化瀝青砂漿充填層材料對于提高列車高速行駛的安全性與舒適性均具有非常重 要的作用。
[0003] 目前，我國自主研發的水泥乳化瀝青砂漿一般由水泥、乳化瀝青、膨脹劑、消泡劑、 引氣劑、鋁粉和水等原材料組成，在無砟軌道施工和使用中效果均較好。但砂漿中乳化瀝青 用量多，質量約占三分之一，且專用乳化瀝青的價格相對較高，造成水泥乳化瀝青砂漿價格 較高，因此，在砂漿性能不變的條件下降低成本一直是研發方向，對實際工程具有重要的經 濟意義。
【發明內容】
[0004] 針對上述問題，本發明的一個目的在于提供一種用于充填板式無砟軌道板下空間 的水泥乳化瀝青砂漿。該水泥乳化瀝青砂漿以價廉、質輕的天然瀝青部分替代比較昂貴的 專用乳化瀝青，并且減少高模量砂所占的比例，在保證砂漿性能符合技術要求的情況下，不 僅降低了水泥乳化瀝青砂漿的成本，而且提高了砂漿的均質性，改善了砂漿性能。
[0005] 為了實現上述目的，本發明采用了如下的技術方案。
[0006] -種水泥乳化瀝青砂漿，以重量份計，包括：水泥0. 95~0. 99份，乳化瀝青 0. 35~1. 8份，天然瀝青0. 01~0. 3份，砂1~2. 5份，膨脹劑0. 01~0. 05份，水0~0. 5 份，消泡劑〇· 001~〇· 01份，引氣劑〇· 003~0· 01份，鋁粉0· 0001~0· 0003份。
[0007] 優選的，所述水泥乳化瀝青砂漿，以重量份計，包括：水泥0. 99份，乳化瀝青I. 1~ 1. 2份，天然瀝青0. 2~0. 3份，砂1. 6~1. 8份，膨脹劑0. 01份，水0. 4~0. 5份，消泡劑 0· 001 ~0· 002 份，引氣劑 0· 004 ~0· 005 份，鋁粉 0· 0001 ~0· 0002 份。
[0008] 優選的，所述天然瀝青為湖瀝青、巖瀝青、海底瀝青中的一種或任意比例的多種。
[0009] 更優選的，所述天然瀝青粒徑為0. 075~0. 6mm。
[0010] 優選的，所述乳化瀝青為陽離子慢裂乳化瀝青。
[0011] 優選的，所述砂為細度模數1. 4-1. 6的細砂；更優選的，所述細砂選自河砂、山砂 或機制硅砂中的一種或任意比例的多種。
[0012] 優選的，所述的引氣劑選自松香類引氣劑、三萜皂甙類、十二烷基磺酸鈉和十二烷 基苯磺酸鈉中一種或任意比例的多種。
[0013] 優選的，所述水泥為硅酸鹽水泥；更優選自P · I型硅酸鹽水泥、P · II型硅酸鹽水 泥、42. 5普通娃酸鹽水泥和52. 5普通娃酸鹽水泥中的一種。
[0014] 優選的，所述的消泡劑選自有機硅類消泡劑、磷酸丁酯類消泡劑中的一種或任意 比例的多種。
[0015] 優選的，所述的膨脹劑選自UEA、CSA、石灰類膨脹劑、MgO類膨脹劑和鋁粉中一種 或任意比例的多種。
[0016] 本發明還有一個目的在于提供上述用于充填板式無砟軌道板下空間的水泥乳化 瀝青砂漿的制備方法，包括如下步驟：
[0017] I.按照重量配比準備各原料；
[0018] II.將所述重量份的水、乳化瀝青和消泡劑依次加入砂漿攪拌機內，攪拌速度為 20 ~40rpm ;
[0019] III.將攪拌速度升高到60~SOrpm，加入所述重量份的砂、水泥、天然瀝青、膨脹 劑和鋁粉；
[0020] IV.加入所述重量份的引氣劑，并將攪拌速度升高到100~140rpm，攪拌3~ 5min ；
[0021] V.將攪拌速度降低至20~40rpm，攪拌lmin，即得。
[0022] 或者，上述用于充填板式無砟軌道板下空間的水泥乳化瀝青砂漿的制備方法，包 括如下步驟：
[0023] I.將砂、水泥、天然瀝青、膨脹劑和鋁粉按照所述配比混合均勾，得到干料；
[0024] II.攪拌下，將水、乳化瀝青和消泡劑按照所述配比依次加入砂漿攪拌機內，攪拌 速度為20~40rpm ;
[0025] III.將攪拌速度升高到60~80rpm，按照配比加入所述干料；
[0026] IV.按照配比加入所述引氣劑，并將攪拌速度升高到100~140rpm，攪拌3~ 5min ；
[0027] V.將攪拌速度降低至20~40rpm，攪拌lmin，即得。
[0028] 上述兩種制備方法制備得到的水泥乳化瀝青砂漿性能一致。預先制備干料的方法 在實際施工中更便捷，因此是優選的方法。
[0029] 上述水泥乳化瀝青砂漿可以按照如下方法使用：
[0030] (1)將灌注袋固定安裝在混凝土底座與軌道板之間的空隙內；
[0031] (2)將所述水泥乳化瀝青砂漿通過中轉罐經由灌注漏斗注入砂漿灌注袋中，所述 水泥乳化瀝青砂漿應一次性連續流入灌注袋以防止產生氣泡，開始時所述水泥乳化瀝青砂 漿應緩慢灌注，隨后加快灌注速度，當所述水泥乳化瀝青砂漿灌注超過灌注袋的三分之二 時，則應逐步降低灌注速度以排除所述水泥乳化瀝青砂漿與軌道板之間的縫隙，直至灌注 袋被所述水泥乳化瀝青砂漿充分填充，同時保證灌注袋排氣口距所述水泥乳化瀝青砂漿高 度多30cm，將灌注袋的灌注口、排氣口用支架固定支撐；
[0032] (3)灌注結束后，將灌注袋灌漿口與排氣口余下的所述水泥乳化瀝青砂漿擠入灌 注袋，擠壓程度以確保所述水泥乳化瀝青砂漿充填飽滿、砂漿墊層與軌道板邊角密貼，同時 將灌注口、排氣口根部用卡子扎緊；
[0033] (4)當所述水泥乳化瀝青砂漿抗壓強度大于0.1 MPa后，將灌注口、排氣口處砂漿 沿灌注袋邊緣切除，并將切口封閉。
[0034] 上述水泥乳化瀝青砂漿適用于CRTS I型軌道板下空間填充。
[0035] 乳化瀝青中的瀝青是石油瀝青，即原油經煉制后剩余的重質產物。天然瀝青是一 種自然界存在的固體瀝青物質，包括湖瀝青、巖瀝青和海底瀝青三大類，其軟化點高、針入 度小，不能完全替代石油瀝青。但經研宄發現，以天然瀝青替代一部分乳化瀝青制備砂漿， 砂漿的各項性能指標完全符合法定要求。分析原因，可能是天然瀝青和乳化瀝青的界面結 合好。而且天然瀝青開采后無需提煉，進行破碎分級除雜就可直接應用于本發明。其保存 和運輸方便，價格低廉，當前價格不到乳化瀝青中折算固含量瀝青價格的三分之一。因此， 以天然瀝青替代一部分乳化瀝青制備砂漿，能夠降低水泥乳化瀝青砂漿成本。
[0036] 天然瀝青是固態的，經破碎分級后其粒徑大部分小于0. 3mm，密度約1. 3~ I. 4X 103kg/m3左右，當作為原材料用于水泥乳化瀝青砂漿，也可以看作是細集料。因此，同 樣作為細集料之一的細砂用量則可相應減少。由于天然瀝青密度約為河砂或機制砂的一 半，隨著細砂用量的減少，降低了水泥乳化瀝青砂漿中沉砂概率，提高了砂漿的均質性，改 善了砂漿性能。特別是高模量河砂或機制砂的減少、低彈模天然瀝青體積增多，可增加水泥 乳化瀝青砂漿的彈性，提升軌道的彈性減振性能。
[0037] 本發明的水泥乳化瀝青砂漿原料中的消泡劑和引氣劑，達到消除機械攪拌引入的 大氣泡、增加體系微小氣泡的目的，不僅提高早期流動性，而且固化后的微小空隙還可在受 凍時為自由水結晶膨脹提供應力釋放空間，達到提高所述砂漿抗凍的目的。所述的膨脹劑 和鋁粉用來調節砂漿的微膨脹性能，保證砂漿的板下充填密實性。
[0038] 本發明提供的水泥乳化瀝青砂漿的長期彈性模量均小于lOOOOMPa，全部相關性能 指標均能符合鐵道部科技基【2008】（74號）暫行技術條件的要求。
[0039] 另外，按照本發明的思路，也可制備出完全滿足CRTSII型板式無砟軌道使用的充 填層水泥乳化瀝青砂漿，具體做法是將陽離子乳化瀝青換成陰離子乳化瀝青，同時調整其 它多個組成成分，比如水泥和乳化瀝青等的用量配比。
[0040] 總之，本發明提供的水泥乳化瀝青砂漿具有優異的性能，在鐵路施工領域具有廣 闊的應用前景。
【具體實施方式】
[0041] 以下參照具體的實施例來說明本發明。本領域技術人員能夠理解，這些實施例僅 用于說明本發明，其不以任何方式限制本發明的范圍。
[0042] 下述實施例中的實驗方法，如無特殊說明，均為常規方法。下述實施例中所用的藥 材原料、試劑材料等，如無特殊說明，均為市售購買產品。
[0043] 其中，天然瀝青為四川青川巖瀝青，組成如下：粒徑0. 075~0. 15mm占10%、 0· 15 ~0· 3mm 占 50%、0· 3 ~0· 6mm 占 40% ;
[0044] 水泥為P · I型52. 5硅酸鹽水泥，銅陵海螺水泥有限公司；
[0045] 陽離子乳化瀝青是陽離子慢