專利名稱：水泥乳化瀝青砂漿及制造方法和在鐵路或城市輕軌無碴軌道中的應用的制作方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明屬于建筑材料。具體說是一種用于鐵路或城市輕軌無碴軌道的水泥乳化瀝青砂漿及其制造方法。
背景技術(shù)：
鐵路或城市輕軌無碴軌道基本結(jié)構(gòu)為在橋面上鋪設混凝土基座，在混凝土基座上架設軌道板，軌道板底距混凝土基座頂面5cm，在基座與軌道板間需灌注一種建筑材料，這種建筑材料是鐵路或城市輕軌無碴軌道結(jié)構(gòu)彈性調(diào)整層的關(guān)鍵組成部分，其標準要求相當高，技術(shù)指標多達十幾個，目前，國內(nèi)無此材料生產(chǎn)。國外雖有類似產(chǎn)品，但存在所用原料需要專門的生產(chǎn)廠家，由特殊工藝制成，來源受到限制，且價格高；在不同氣溫條件下要求使用不同的乳化瀝青，生產(chǎn)工藝復雜等不足。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種由水泥水化物和瀝青裹覆砂形成一種立體網(wǎng)絡、具有流動度好、可工作時間長、符合無碴軌道結(jié)構(gòu)彈性調(diào)整層的施工要求和技術(shù)指標的水泥乳化瀝青砂漿。
本發(fā)明的另一目的是提供上述水泥乳化瀝青砂漿的制備方法。
本發(fā)明的另一目的是上述水泥乳化瀝青砂漿在鐵路或城市輕軌無碴軌道中的應用。
本發(fā)明的技術(shù)方案是由下列原料混合組成水泥乳化瀝青砂漿，其組成如下(質(zhì)量份，下均同)水泥與摻合材1，乳化瀝青0.90～1.00，砂0.9～1.9，水0.13～0.24，減水劑0.007～0.009，鋁粉0.00010～0.00015，表面活性劑0.004～0.005消泡劑0.025～0.050，聚丙烯纖維0～0.002，氯丁膠乳0～0.07。
所說的水泥與摻合材配合比為摻合材∶水泥＝1∶6～8。
所說的摻合材為U型混凝土膨脹劑系列(摻合材又稱“CAA”)。用北京市慕湖外加劑廠生產(chǎn)的UEA型混凝土膨脹劑；湖北省武漢市固特新材料有限公司生產(chǎn)的U型混凝土膨脹劑；湖北省荊門市玉龍化工建材有限公司生產(chǎn)的UEA型膨脹劑；福建廈門銀橋?qū)崢I(yè)有限公司生產(chǎn)的YQA型膨脹劑。
所說的減水劑為FDN、FFT、SPN和UNF系列減水劑，其成份為聚次甲基萘磺酸鈉，或β-萘磺酸甲醛高縮合物，或聚次甲基萘磺酸鈉甲醛縮合物。
所說的表面活性劑(又稱“0π-10”)，化學名稱為辛基酚聚環(huán)氧乙烷10醚；所說的消泡劑為磷酸三丁酯，或磷酸二丁酯。
本發(fā)明所說的乳化瀝青是按下列原料和下述方法配制而成(質(zhì)量份)瀝青100，乳化劑1.50～1.70，聚乙烯醇0.11～0.15，水60～70。
所說的乳化劑為十八烷基三甲基氯化銨或十六烷基三甲基溴化銨。
先將瀝青在100℃下加熱脫水；再將水加熱到45～75℃，將乳化劑和聚乙烯醇加至熱水中，攪拌均勻，制成乳化液，乳化液的溫度應控制在50～70℃待用。將脫水并加熱到140～165℃的瀝青倒入乳化液中，再將瀝青和乳化液混合物加至乳化機漏斗中，在乳化機壓力達2.0MPa下恒壓乳化，且循環(huán)乳化2～3次，直到瀝青乳液中沒有明顯的瀝青顆粒為止。
本發(fā)明所說的水泥乳化瀝青砂漿的制備方法為①將乳化瀝青、水、表面活性劑依次投入攪拌機內(nèi)混合，慢速攪拌40～80秒鐘；②再投入減水劑、氯丁膠乳，慢速攪拌20～50秒鐘；③再投入砂，慢速攪拌20～40秒鐘；④加入聚丙烯纖維，慢速攪拌50～80秒鐘；⑤加入水泥、摻合材、鋁粉，快速攪拌1.5～2.5分鐘；⑥加入消泡劑，慢速攪拌1～2分鐘。
所說的慢速攪拌，攪拌機的攪拌速度為40～70轉(zhuǎn)/分。
所說的快速攪拌。攪拌機的攪拌速度為120～170轉(zhuǎn)/分。
本發(fā)明的特征還在于水泥乳化瀝青砂漿在鐵路或城市輕軌無碴軌道中的應用。
本發(fā)明所說的水泥乳化瀝青砂漿在鐵路或城市輕軌無碴軌道中的應用方法(灌注施工方法)為在需灌注之處安裝側(cè)面模板，側(cè)面模板離開軌道板側(cè)四周1.5～3.0cm，且超過軌道板底3～6cm，采用間孔、順推、多次反復灌注的方法灌注水泥乳化瀝青砂漿。
本發(fā)明的水泥乳化瀝青砂漿(試驗及施工運用中稱“CA砂漿”)經(jīng)(在秦沈客運專線狗河特大橋右線中)實踐運用表明具有流動度大，又不泌水；早期微膨脹，后期不收縮；既強度高，又能控制彈性模量；剛?cè)岵匀釣橹鞯葍?yōu)點。具有很好的抗壓強度和耐久性。能很好地滿足鐵路或城市輕軌無碴軌道的十二項技術(shù)指標要求。本發(fā)明的水泥乳化瀝青砂漿可全部采用國產(chǎn)材料，選用材料現(xiàn)有工藝均可以生產(chǎn)，沒有特殊要求且供應渠道廣泛，價格低廉。在各種氣溫條件下可以使用同一種乳化瀝青，簡化了乳化瀝青的生產(chǎn)工藝。在水泥乳化瀝青砂漿中加入了活性劑和氯丁膠乳，使水泥乳化瀝青砂漿的可灌性能得到提高，同時減少了材料的分離。減水劑的加入，使每1m3水泥乳化瀝青砂漿用水量少15～50kg，大大的提高了水泥乳化瀝青砂漿抗壓強度和抗凍融性能。無有害揮發(fā)物質(zhì)，對環(huán)境無污染?？蓾M足列車300公里/小時的運行時速的要求。能滿足-35℃的抗凍融要求。
本發(fā)明的水泥乳化瀝青砂漿制備方法，生產(chǎn)工藝簡單、易于掌握，工人勞動強度低。不危害施工作業(yè)人員的身體健康。
本發(fā)明的水泥乳化瀝青砂漿在鐵路或城市輕軌無碴軌道中的應用，滿足了無碴軌道結(jié)構(gòu)彈性調(diào)整層的特殊性能要求。


圖1為乳化瀝青的制備工藝流程圖；圖2水泥乳化瀝青砂漿的制備工藝流程圖；圖3為水泥乳化瀝青砂漿施工工藝流程圖；圖4為側(cè)模安裝示意圖；圖5為軌道板結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式
實施例1～6無抗凍融要求時，按下表的配合比(表1)制備水泥乳化瀝青砂漿

實施例1乳化瀝青的配合比例瀝青600克十八烷基三甲基氯化銨10克聚乙烯醇0.8克水390克乳化瀝青的制備工藝流程如圖11、稱取A-100瀝青，使用前加熱脫水，瀝青加熱脫水溫度應控制在100℃以下。瀝青應采用溫火加熱，避免瀝青焦化變質(zhì)。瀝青必須全部脫水干凈，表面不再有氣泡，處于平靜狀態(tài)，加熱溫度控制在140℃～165℃，才能進行乳化，使用時必須用篩網(wǎng)過濾以清除雜質(zhì)。
2、將水加熱到45℃～75℃。
3、稱取乳化劑十八烷基三甲基氯化銨(使用前應攪拌均勻，以免每次使用的有效含量不均)和穩(wěn)定劑聚乙烯醇。
4、將乳化劑十八烷基三甲基氯化銨和穩(wěn)定劑聚乙烯醇溶于上述已加熱的水中，配制成乳化液(溶解過程中嚴禁接觸明火)，乳化液溫度應控制在50℃～70℃待用。
5、將加熱至140～170℃的瀝青和上述乳化液加至乳化機漏斗中，在乳化機壓力達2.0MPa下恒壓乳化，且循環(huán)乳化2次，直到瀝青乳液中沒有明顯瀝青顆粒為止。
水泥乳化瀝青砂漿的制備(原料配比見表1中實施例1)水泥乳化瀝青砂漿的制備工藝流程如圖21、先向攪拌機按先后順序投入上述配比的乳化瀝青、水和表面活性劑辛基酚聚環(huán)氧乙烷10醚，慢速攪拌1分鐘；2、加入減水劑(選擇廣東省湛江外加劑廠生產(chǎn)的FDN型混凝土高效減水劑，成份為β-萘磺酸甲醛高縮合物)和氯丁膠乳(選用CRL50LK氯丁陽離子膠乳)，慢速攪拌30秒鐘；3、加入砂，慢速攪拌30秒鐘；4、投入水泥、摻合材(為北京市慕湖外加劑廠生產(chǎn)的UEA型混凝土膨脹劑)和鋁粉，快速攪拌2分鐘；5、最后加入消泡劑磷酸三丁酯，慢速攪拌1.5分鐘。
(攪拌完畢后，立即取樣進行流動度和密度檢查測試。如不符合要求，此盤拌合物將廢棄，滿足要求時才能進行灌注施工。水泥乳化瀝青砂漿流動度和密度檢測合格后，應立即進行灌注。)水泥乳化瀝青砂漿灌注施工水泥乳化瀝青砂漿施工工藝流程見圖3灌注前，先進行軌道板安裝和側(cè)模安裝。
圖4中，側(cè)面模板1離開軌道板2側(cè)四周1.5～3.0cm，且超過軌道板2底3～6cm，側(cè)面模板1底部與接縫處敷設海綿條3，保證了不漏漿，又使空氣充分排除，板底水泥乳化瀝青砂漿飽滿。4為混凝土基座，5為支撐螺栓，6為軌道板2上的注漿孔或排氣孔。
圖5中，軌道板2上有依次排列的兩排小孔6，每排5個孔，共10個。一排為6-1、6-3、6-5、6-7、6-9孔，一排為6-2、6-4、6-6、6-8、6-10孔。5為支撐螺栓。
灌注時，先在板的一端3個孔(6-1、6-2、6-3)上各安放一個注漿漏斗，從端頭任一孔開始，按順序依次灌注，這樣以利于空氣從排氣孔中排出。待注入數(shù)量達到應注厚度的二分之一時停止灌注。再將注漿漏斗移至6-5、、、6-7和6-9孔上，依次注入漿液。待漿液灌入量達到接近軌道板板底時，停止注入。再單孔分別注入，先從6-1孔注入，待漿液超過6-3孔所在板底時，將注入位置移至6-3孔，待漿液超過6-5孔所在板底時，將注入位置移至6-5孔，依次灌注至整個板底充滿砂漿，并使軌道板四周和注入孔中的砂漿量高出軌道板底5cm以上，確保板底每一部位充滿漿液，此時，軌道板底水泥乳化瀝青砂漿灌注結(jié)束。立即將注入孔和排氣孔逐一用防水塞塞牢，防止雨、雪水及雜物進入孔中。
實施例2乳化瀝青的配合比例A-70瀝青600克十六烷基三甲基溴化銨9克聚乙烯醇0.7克水390克乳化瀝青的生產(chǎn)工藝如實施例1所述。
水泥乳化瀝青砂漿的制備(原料配比見表1中實施例2)所用的摻合材為湖北省武漢市固特新材料有限公司生產(chǎn)的U型混凝土膨脹劑；所用的減水劑為FFT減水劑，所用的消泡劑為磷酸二丁酯。
水泥乳化瀝青砂漿的制備方法和灌注施工方法同實施例1。
實施例3-4中原料配合比如表1所示，乳化瀝青的生產(chǎn)工藝、水泥乳化瀝青砂漿的制備方法和灌注施工方法均同實施例1。
實施例5乳化瀝青的配合比例瀝青595克十八烷基三甲基氯化銨9克聚乙烯醇0.9克水405克乳化瀝青的制備工藝如實施例1所述。
水泥乳化瀝青砂漿的制備(原料配比見表1中實施例5)1、先向攪拌機按先后順序投入上述配比的乳化瀝青、水和表面活性劑辛基酚聚環(huán)氧乙烷10醚，慢速攪拌80秒。
2、加入減水劑(選擇UNF減水劑，其主要成份為萘磺酸甲醛縮合物)和氯丁膠乳(選用CRL50LK氯丁陽離子膠乳)，慢速攪拌40秒鐘。
3、加入砂，慢速攪拌40秒鐘；4、加入聚丙烯纖維，快速攪拌70秒鐘；5、投入水泥、摻合材(湖北省荊門市玉龍化工建材有限公司生產(chǎn)的UEA型混凝土膨脹劑)和鋁粉，快速攪拌1.5分鐘；6、最后加入消泡劑磷酸二丁酯，慢速攪拌2分鐘。
水泥乳化瀝青砂漿的制備(原料配比見表1中實施例5)水泥乳化瀝青砂漿的制備方法和砂漿灌注施工方法同實施例1。
實施例6中原料配合比如表1所示，乳化瀝青的制備工藝、水泥乳化瀝青砂漿的制備方法和灌注施工方法均同實施例5。
實施例7～9有抗凍融要求時，按下表的配合比(表2)制備水泥乳化瀝青砂漿

實施例7、8中原料配合比如表2所示，乳化瀝青的制備工藝、水泥乳化瀝青砂漿的制備方法同實施例1；水泥乳化瀝青砂漿灌注施工(水泥乳化瀝青砂漿施工工藝流程見圖3)軌道板上有依次排列的兩排小孔，每排5個孔，共10個。灌注時，先在板的一端3個孔上各安放一個注漿漏斗，從端頭任一孔開始，按順序依次灌注，這樣以利于空氣從排氣孔中排出。待注入數(shù)量達到應注厚度的二分之一時停止灌注。再將注漿漏斗移至只剩下3個孔的一側(cè)的孔上，依次注入漿液。待漿液灌入量達到接近軌道板板底時，停止注入。再單孔分別注入，先從最先注入的孔注入，待漿液超過第3個注入孔所在軌道板底時，將注入位置移至第3個孔，待漿液超過第5個孔所在板底時，將注入位置移至第5個孔，依次灌注至整個板底充滿水泥乳化瀝青砂漿量高出軌道板底5cm以上，確保板底每一部位充滿漿液，此時，軌道板底水泥乳化瀝青砂漿灌注結(jié)束。立即將注入孔和排氣孔逐一用防水塞塞牢，防止雨、雪水及雜物進入孔中。
實施例9乳化瀝青的配合和制備工藝如實施例1所述。
水泥乳化瀝青砂漿的制備(原料配比見表2中實施例9)1、先向攪拌機按先后順序投入上述配比的乳化瀝青、水和表面活性劑辛基酚聚環(huán)氧乙烷10醚，慢速攪拌60秒。
2、加入減水劑(選擇FDN型混凝土高效減水劑，其主要成份為β-萘磺酸甲醛高縮合物)和氯丁膠乳(選用CRL50LK氯丁陽離子膠乳)，慢速攪拌50秒鐘。
3、加入砂，慢速攪拌30秒鐘；4、加入聚丙烯纖維，快速攪拌50秒鐘；5、投入水泥、摻合材(福建廈門銀橋?qū)崢I(yè)有限公司生產(chǎn)的YQA型膨脹劑)和鋁粉，快速攪拌2分鐘；6、最后加入消泡劑磷酸三丁酯慢速攪拌1.5分鐘。
水泥乳化瀝青砂漿灌注施工方法同實施例1。
上述9個實施例的物理力學指標試驗結(jié)果見表3 注(1).表中膨脹率為量筒法測得的結(jié)果。
(2).Kn＝P·N/300式中P-經(jīng)N次凍融循環(huán)后試件相對動彈模量；N-動彈模量下降到60％以下時凍融循環(huán)次數(shù)。
以上數(shù)據(jù)按《秦(皇島)沈(陽)客運專線板式無碴軌道CA砂漿試驗細則》進行檢測取得，符合鐵道部第三勘測設計院2000年5月編制的《新建鐵路秦皇島至沈陽客運專線雙河大橋橋上無碴軌道I類變更設計說明書》中提出的技術(shù)指標要求。
權(quán)利要求
1.水泥乳化瀝青砂漿，其特征在于由以下原料混合組成，其組成如下(質(zhì)量份，下均同)水泥與摻合材1，乳化瀝青0.90～1.00，砂0.9～1.9，水0.13～0.24，減水劑0.007～0.009，鋁粉0.0001～0.00015，表面活性劑0.004～0.005，消泡劑0.025～0.050，聚丙烯纖維0～0.002，氯丁膠乳0～0.070；所說的水泥與摻合材配合比例為摻合材∶水泥＝1∶6～8；所說的摻合材為U型混凝土膨脹劑系列產(chǎn)品；所說的減水劑成份為聚次甲基萘磺酸鈉，或聚次甲基萘磺酸鈉甲醛縮合物，或β-萘磺酸甲醛高縮合物；所說的表面活性劑，化學名稱為辛基酚聚環(huán)氧乙烷10醚；所說的消泡劑為磷酸三丁酯，或磷酸二丁酯。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水泥乳化瀝青砂漿，其特征在于所說的乳化瀝青是按下列原料配制而成瀝青100，乳化劑1.50～1.70，聚乙烯醇0.11～0.15，水60～70；所說的乳化劑為十八烷基三甲基氯化銨或十六烷基三甲基溴化銨；先將瀝青在100℃下加熱脫水；將水加熱到45～75℃，將乳化劑和聚乙烯醇加至熱水中，攪拌均勻，制成乳化液，乳化液的溫度應控制在50～70℃待用；將脫水并加熱到140～165℃的瀝青倒入乳化液中，再將瀝青和乳化液混合物加至乳化機漏斗中，在乳化機壓力達2.0MPa下恒壓乳化，且循環(huán)乳化2～3次，直到瀝青乳液中沒有明顯瀝青顆粒為止。
3.一種權(quán)利要求1所述的水泥乳化瀝青砂漿的制備方法，其特征在于①將乳化瀝青、水、表面活性劑依次投入攪拌機內(nèi)混合，慢速攪拌40～80秒鐘；②投入減水劑、氯丁膠乳，慢速攪拌20～50秒鐘；③再投入砂，慢速攪拌20～40秒鐘；④加入聚丙烯纖維，快速攪拌50～80秒鐘；⑤加入水泥、摻合材、鋁粉，快速攪拌1.5～2.5分鐘；⑥加入消泡劑，慢速攪拌1～2分鐘。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的制備方法，其特征在于所說的慢速攪拌，攪拌機的攪拌速度為40～70轉(zhuǎn)/分。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的制備方法，其特征在于所說的快速攪拌，攪拌機的攪拌速度為120～170轉(zhuǎn)/分。
6.水泥乳化瀝青砂漿在鐵路或城市輕軌無碴軌道中的應用。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的水泥乳化瀝青砂漿在鐵路或城市輕軌無碴軌道中的應用，其特征在于，水泥乳化瀝青砂漿灌注施工方法為在需灌注之處安裝側(cè)面模板(1)，側(cè)面模板(1)離開軌道板(2)側(cè)四周1.5cm～3.0cm，且超過軌道板底3cm～6cm；采用間孔、順推、多次反復灌注的方法灌注水泥乳化瀝青砂漿。
全文摘要
本發(fā)明屬于建筑材料。涉及一種由以下原料混合組成(質(zhì)量份)的水泥乳化瀝青砂漿水泥與摻合材1，乳化瀝青0.90～1.00，砂0.9～1.9，水0.13～0.24，減水劑0.007～0.009，鋁粉0.0001～0.00015，表面活性劑0.004～0.005，消泡劑0.025～0.050，聚丙烯纖維0～0.002，氯丁膠乳0～0.070。本發(fā)明還包括上述砂漿的制備方法和在鐵路或城市輕軌無碴軌道中的應用。本發(fā)明的砂漿具有流動度大，又不泌水；具有很好的抗壓強度、抗凍融性能。能充分地滿足鐵路或城市輕軌無碴軌道道結(jié)構(gòu)彈性調(diào)整層的技術(shù)要求和列車300km/h的運行時速及－35℃的抗凍融要求。不產(chǎn)生有害氣體，對環(huán)境無污染。其生產(chǎn)工藝簡單、工人勞動強度低，不危害施工人員健康。
文檔編號C04B16/06GK1445193SQ0213923
公開日2003年10月1日 申請日期2002年11月1日 優(yōu)先權(quán)日2002年11月1日
發(fā)明者鄒振華, 傅代正, 黃金田, 何長安, 楊進華, 吳久義, 鄭新國, 龔安波, 楊世軍, 楊德軍, 唐希峰, 張慶, 許建軍, 顧秋來, 彭勇峰 申請人:中鐵十一局集團有限公司