專利名稱：鐵路或城市輕軌無(wú)碴軌道用水泥瀝青砂漿及其制造方法和施工方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)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(wú)碴軌道用填充材料與其制造方法；本發(fā)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(shù)：
鐵路或城市輕軌等有軌機(jī)動(dòng)車輛均在鋼軌的下面鋪設(shè)有軌道，現(xiàn)在有軌機(jī)動(dòng)車輛的軌道分有碴軌道和無(wú)碴軌道兩種。有碴軌道鋪設(shè)后運(yùn)營(yíng)維護(hù)的工作量很大，結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定，而且火車速度受到一定的限制，采用無(wú)碴軌道可較好地解決上述問(wèn)題。特別適合在橋梁、遂道及城市輕軌上使用?，F(xiàn)有的鐵路或城市輕軌無(wú)碴軌道的基本結(jié)構(gòu)為板式無(wú)碴軌道，這種無(wú)碴軌道是在路基上鋪設(shè)混凝土底座，在底座上架設(shè)軌道板，兩者之間留出空隙5CM，用來(lái)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(wú)碴軌道結(jié)構(gòu)彈性調(diào)整層的關(guān)鍵組成部分，具有砂等骨料不發(fā)生分離、耐振動(dòng)性優(yōu)異、硬化后體積略有膨脹等優(yōu)異性能。目前，CA砂漿在國(guó)內(nèi)還處于試驗(yàn)開發(fā)階段，尚無(wú)性能優(yōu)異的產(chǎn)品。中國(guó)專利ZL02139237。4雖然公開了一種無(wú)碴軌道CA砂漿，但經(jīng)在我國(guó)在秦沈客運(yùn)專線狗河特大橋及雙河特大橋進(jìn)行了板式無(wú)碴軌道的試鋪，其實(shí)際應(yīng)用效果仍不理想，現(xiàn)有的CA砂漿主要存在流動(dòng)度不好、可工作時(shí)間短、砂等骨料易發(fā)生分離，同時(shí)硬化后體積有所收縮等不足，仍有必要對(duì)此加以改進(jìn)。國(guó)外雖有類似產(chǎn)品，但存在價(jià)格高，所有原材料來(lái)源受到限制，并需要專門的生產(chǎn)廠家，經(jīng)特殊工藝制成等不足。此外，CA砂漿灌注時(shí)，目前我國(guó)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(fèi)時(shí)間較多及浪費(fèi)CA砂漿的問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對(duì)現(xiàn)有CA砂漿的不足提供一種鐵路或城市輕軌無(wú)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(dòng)度好、可工作時(shí)間長(zhǎng)、砂等骨料不發(fā)生分離、同時(shí)硬化后體積略有膨脹的符合無(wú)碴軌道結(jié)構(gòu)彈性調(diào)整層性能要求的CA砂漿及其制備方法。
本發(fā)明的另一目的是提供上述CA砂漿的，一種更省時(shí)、省料的CA砂漿灌注方法。
本發(fā)明的目的是通過(guò)下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的通過(guò)實(shí)驗(yàn)和研究表明，國(guó)內(nèi)現(xiàn)有的CA砂漿之所以效果不好，主要是因?yàn)镃A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(fā)明中對(duì)CA砂漿的材料組分進(jìn)行了重新的調(diào)配和組合。本發(fā)明的CA砂漿組成成分及配比如下(質(zhì)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(fā)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(fā)明的瀝青乳劑可以是常規(guī)的非離子型、陽(yáng)離子型、陰離子型瀝青乳化劑中的一種或者二種、三種復(fù)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(fù)合的乳化劑中，形成均勻穩(wěn)定的符合本發(fā)明要求的復(fù)合乳液。
本發(fā)明所說(shuō)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(fā)明中，下述水泥可以單獨(dú)或混合使用普通硅酸鹽水小泥、早強(qiáng)硅酸鹽水泥、硫酸鹽水泥、礦渣水泥等水硬化物質(zhì)。這些材料與瀝青乳劑、合成樹脂乳液中的水反應(yīng)，起到提高瀝青強(qiáng)度的作用。
本發(fā)明所說(shuō)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(wú)機(jī)鹽類，它的作用是防止CA砂漿的材料泌水、提高流動(dòng)性和防止收縮的穩(wěn)定劑。
本發(fā)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(zhuǎn)變溫度在10℃以下，較適合于本發(fā)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(fā)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(dú)使用也可以使用二種以上的混合物。其細(xì)度模量在1.4-2.8圍內(nèi)。
本發(fā)明使用的發(fā)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(yīng)該采有比表面積大的產(chǎn)品，細(xì)度在250目左右，發(fā)泡劑的作用是使CA砂漿硬化時(shí)略微產(chǎn)生體積膨脹。
本發(fā)明使用的AE劑是一種化學(xué)混合試劑，其主要目的是在CA砂漿中通過(guò)形成大量的獨(dú)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(fā)明使用的消泡劑可以使用在機(jī)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(chǎn)生的大直徑氣泡破壞、微細(xì)化。
本發(fā)明所說(shuō)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(jī)內(nèi)，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(rèn)導(dǎo)入空氣量為8-12％，開始慢速攪拌，準(zhǔn)備性能試驗(yàn)。
其中所說(shuō)的慢速攪拌是攪拌機(jī)的攪拌速度為60-80rpm。所說(shuō)的快速攪拌是攪拌機(jī)的攪拌速度為120-200rpm。投料過(guò)程必須迅速。
本發(fā)明CA砂漿施工時(shí)所采用的方法是使用注入袋放在板式無(wú)碴軌道混凝土底座與軌道板之間，用來(lái)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(wú)紡布、維尼綸制的無(wú)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(zhǎng)、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(jié)省注入CA砂漿用量，不需要拆模、切除廢料，同時(shí)保護(hù)CA砂漿的作用。
本發(fā)明通過(guò)合理的選材和配比，將水泥與砂等材料混合，并加入復(fù)合型瀝青乳劑，由于復(fù)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(chǎn)生分離、具有彈性、耐振性優(yōu)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(wú)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(shí)施例方式
實(shí)施例1--4實(shí)施例1-4的CA砂漿按下述(表1)的配合比制備(質(zhì)量份，下均同)表1CA砂漿配合比實(shí)施表

其中實(shí)施例1的瀝青乳劑是非離子型的；實(shí)施例2的瀝青乳劑是陽(yáng)離子型的；實(shí)施例3的瀝青乳劑是陰離子型的；實(shí)施例4的瀝青乳劑是陰離子與非離子型的瀝青乳化劑復(fù)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(fù)合的乳化劑中，形成均勻穩(wěn)定的符合本發(fā)明要求的復(fù)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(shí)施例1-4的水泥可以單獨(dú)或混合使用普通硅酸鹽水小泥、早強(qiáng)硅酸鹽水泥、硫酸鹽水泥、礦渣水泥等水硬化物質(zhì)。這些材料與瀝青乳劑、合成樹脂乳液中的水反應(yīng)，起到提高瀝青強(qiáng)度的作用。
實(shí)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(wú)機(jī)鹽類，它的作用是防止CA砂漿的材料泌水、提高流動(dòng)性和防止收縮的穩(wěn)定劑。
實(shí)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(zhuǎn)變溫度在10℃以下，較適合于本發(fā)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(shí)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(dú)使用也可以使用二種以上的混合物。其細(xì)度模量在1.4-2.8圍內(nèi)。
實(shí)施例1-4的發(fā)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(yīng)該采有比表面積大的產(chǎn)品，細(xì)度在250目左右，發(fā)泡劑的作用是使CA砂漿硬化時(shí)略微產(chǎn)生體積膨脹。
實(shí)施例1-4的AE劑是一種化學(xué)混合試劑，其主要目的是在CA砂漿中通過(guò)形成大量的獨(dú)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(shí)施例1-4的消泡劑可以使用在機(jī)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(chǎn)生的大直徑氣泡破壞、微細(xì)化。
實(shí)施例1-4的CA砂漿制備工藝如下1、對(duì)乳化瀝青、水、消泡劑、合成樹脂乳液分別按用量計(jì)量后投入CA砂漿專用攪拌機(jī)中，開動(dòng)攪拌機(jī)，慢速攪拌；2、將砂計(jì)量后加入；慢速攪拌；3、加入準(zhǔn)確計(jì)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(zhǔn)確計(jì)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(zhǔn)備流動(dòng)度、空氣量等性能試驗(yàn)。性能試驗(yàn)合格后就可以進(jìn)行灌漿施工了。
所說(shuō)的慢速攪拌是攪拌機(jī)的攪拌速度為60-70rpm。
所說(shuō)的快速攪拌是攪拌機(jī)的攪拌速度為120-200rpm。
投料過(guò)程必須迅速。
實(shí)施例1-4的性能要求及結(jié)果是(表2)
表2實(shí)施例CA砂漿性能試驗(yàn)結(jié)果表

其中5、流動(dòng)度按下述試驗(yàn)方法測(cè)定將流動(dòng)度專用試驗(yàn)J型漏斗架設(shè)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(jì)量CA砂漿從漏斗中全部流出的時(shí)間，單位為秒。
6、空氣量按下述試驗(yàn)方法測(cè)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(cè)量體積V及稱量其與玻璃板的質(zhì)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?？諝饬堪聪率龉接?jì)算空氣量＝[1--M2--M1]/V/ρ0]×100％。
本發(fā)明的CA砂漿的施工工藝(注入袋法)如下1、確認(rèn)軌道板安裝狀態(tài)，將注入袋安裝在軌道板與混凝土底座這間的空隙，確認(rèn)安裝正確；2、將攪拌好后性能試驗(yàn)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(jié)束。
此種CA砂漿施工方法十分簡(jiǎn)單方便，替代國(guó)外傳統(tǒng)的模板灌漿，加快施工進(jìn)度，節(jié)約CA砂漿用量，同時(shí)對(duì)CA砂漿起到了保護(hù)作用。
實(shí)施例1與實(shí)施例2為我國(guó)南方溫暖地區(qū)使用CA砂漿，實(shí)施例3與實(shí)施例4為北方寒冷地區(qū)使用有抗凍要求的CA砂漿，四個(gè)實(shí)施的制造與施工工藝均相同，只是性能試驗(yàn)結(jié)果有些差異，但都符合要求。
權(quán)利要求
1.一種鐵路或城市輕軌無(wú)碴軌道用水泥瀝青砂漿，其特征在于CA砂漿組成成分及質(zhì)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(fā)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(quán)利要求1所述的一種鐵路或城市輕軌無(wú)碴軌道用水泥瀝青砂漿，其特征在于所說(shuō)的瀝青乳劑可以是非離子型、陽(yáng)離子型、陰離子型瀝青乳化劑中的一種或者二種、三種復(fù)合而成，然后將各種瀝青與非離子聚合物分散在這種復(fù)合的乳化劑中，形成均勻穩(wěn)定的符合本發(fā)明要求的復(fù)合乳液；所說(shuō)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(quán)利要求1所述的一種鐵路或城市輕軌無(wú)碴軌道用水泥瀝青砂漿，其特征在于下述水泥可以單獨(dú)或混合使用普通硅酸鹽水小泥、早強(qiáng)硅酸鹽水泥、硫酸鹽水泥、礦渣水泥等水硬化物質(zhì)。
4.如權(quán)利要求1所述的一種鐵路或城市輕軌無(wú)碴軌道用水泥瀝青砂漿，其特征在于所說(shuō)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(wú)機(jī)鹽類。
5.如權(quán)利要求1所述的一種鐵路或城市輕軌無(wú)碴軌道用水泥瀝青砂漿，其特征在于所說(shuō)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(zhuǎn)變溫度在10℃以下。
6.如權(quán)利要求1所述的一種鐵路或城市輕軌無(wú)碴軌道用水泥瀝青砂漿，其特征在于所說(shuō)的砂，可以是河砂、陸砂、山砂、海砂或者碎石，可以單獨(dú)使用也可以使用二種以上的混合物，其細(xì)度模量在1.4-2.8圍內(nèi)。
7.如權(quán)利要求1所述的一種鐵路或城市輕軌無(wú)碴軌道用水泥瀝青砂漿，其特征在于所說(shuō)的發(fā)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(yīng)該采有比表面積大的產(chǎn)品，細(xì)度在250目左右，發(fā)泡劑的作用是使CA砂漿硬化時(shí)略微產(chǎn)生體積膨脹；所說(shuō)的AE劑是一種化學(xué)混合試劑；所說(shuō)的消泡劑可以使用在機(jī)硅系列、醇系列、脂肪酸系列、胺系列、酰胺系列等。
8.如權(quán)利要求1所述的一種鐵路或城市輕軌無(wú)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(jī)內(nèi)，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(rèn)導(dǎo)入空氣量為8-12％，開始慢速攪拌，攪拌速度為60-70rpm，準(zhǔn)備性能試驗(yàn)。
9.如權(quán)利要求1所述的一種鐵路或城市輕軌無(wú)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(rèn)軌道板安裝狀態(tài)，將注入袋安裝在軌道板與混凝土底座這間的空隙，確認(rèn)安裝正確；B、將攪拌好后性能試驗(yàn)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(wú)紡布、維尼綸制的無(wú)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(wú)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(fā)泡劑、消泡劑、鋁粉、AE劑、合成樹脂乳液組配，通過(guò)合理的選材和配比，將水泥與砂等材料混合，并加入復(fù)合型瀝青乳劑，由于復(fù)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(chǎn)生分離、具有彈性、耐振性優(yōu)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(wú)碴軌道的填充材料。
文檔編號(hào)C04B14/02GK1562854SQ20041002308
公開日2005年1月12日 申請(qǐng)日期2004年4月6日 優(yōu)先權(quán)日2004年4月6日
發(fā)明者左景奇, 蔡彬芬, 曾凡輝, 李強(qiáng)軍 申請(qǐng)人:株洲時(shí)代新材料科技股份有限公司