高鐵無砟軌道混凝土道床板裂縫修復(fù)材料及其制備、用圖
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于建筑工程技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種用于高鐵無砟軌道混凝土道床板裂 縫快速復(fù)材料及其制備方法和用途。
【背景技術(shù)】
[0002] 無砟軌道是我國高速鐵路軌道的主要形式，其結(jié)構(gòu)通常由鋼筋混凝土底座板、凸 形擋臺、CA砂漿墊層、軌道板、扣件、鋼軌等組成。在長期的運(yùn)營過程中，由于荷載、自然環(huán) 境等各類因素會導(dǎo)致作為主要承載結(jié)構(gòu)的混凝土道床板出現(xiàn)裂縫。當(dāng)混凝土道床板出現(xiàn)裂 縫傷損以后，混凝土板中的鋼筋容易發(fā)生銹蝕，產(chǎn)生銹蝕的鋼筋又會不斷擠脹混凝土，裂縫 在此作用下不斷產(chǎn)生擴(kuò)張，最后導(dǎo)致混凝土發(fā)生破裂、掉塊傷損。在長期服役的環(huán)境下，混 凝土?xí)c空氣中的二氧化碳?xì)怏w發(fā)生碳化反應(yīng)，碳化后混凝土的脆性增大，容易導(dǎo)致混凝 土的掉塊剝離傷損。此類傷損導(dǎo)致的滲水會加快基礎(chǔ)下沉的速度，使無砟軌道混凝土道床 的耐久性以及承載能力大幅度降低，嚴(yán)重時將會威脅到行車安全。
[0003] 由于影響道床板開裂的因素很多，因此即使設(shè)計和施工上采取了很多措施，仍難 以徹底避免道床板的開裂，在這種情況下就有必要對道床板裂縫進(jìn)行修補(bǔ)。目前常用的裂 縫修補(bǔ)方法有環(huán)氧樹酯灌注法、表面封閉法、開槽嵌塞法、柔性封閉法。在這些修補(bǔ)方法中， 采用的修復(fù)材料均為有機(jī)高分子材料，其主要目的密封住縫隙，達(dá)到固封效果，而對于混凝 土本身未有任何加固或者增加效果。因此，這些修補(bǔ)只能實現(xiàn)的是短期作用，未能從根本上 有效解決混凝土道床板長期的耐久性問題，而且這些修補(bǔ)材料存在著施工方案復(fù)雜和成本 昂貴等不足。通過對現(xiàn)有技術(shù)的文獻(xiàn)檢索，還未見有關(guān)專門針對高鐵無砟軌道混凝土道床 板裂縫修復(fù)材料。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，提供一種高鐵無砟軌道混凝土 道床板裂縫修復(fù)材料及其制備方法、用途；該高鐵無砟軌道混凝土道床板裂縫修復(fù)材料可 大幅度提尚混凝土道床板的耐久性。
[0005] 本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)：
[0006] 本發(fā)明涉及一種高鐵無砟軌道混凝土道床板裂縫修復(fù)維護(hù)材料，該修復(fù)材料由以 下組分及重量百分比含量組成：
[0007]
[0008] 優(yōu)選地，所述納米二氧化娃為粒徑在20~40nm的親水性無定型粉末。
[0009] 優(yōu)選地，所述偏娃酸鈉為無水偏娃酸鈉，其純度在99. 9%以上。
[0010] 優(yōu)選地，所述氫氧化鈉為工業(yè)級純度在90%以上的片狀氫氧化鈉。
[0011] 優(yōu)選地，所述表面活性劑為氟碳表面活性劑。
[0012] 優(yōu)選地，所述交聯(lián)劑為硅酸鋁粉末。
[0013] 優(yōu)選地，所述促硬劑為氟硅酸鈉、氟硅酸鈣、三氯化鐵或三氯化鋁。
[0014] 優(yōu)選地，所述磷酸鹽為食品級三聚磷酸鈉粉末，純度達(dá)到99%以上。
[0015] 優(yōu)選地，所述硫酸鹽為工業(yè)級純度在99%以上的硫酸鈉。發(fā)明人通過大量的創(chuàng)造 性勞動發(fā)現(xiàn)，在本發(fā)明中，磷酸鹽和硫酸鹽分別采用三聚磷酸鈉粉末以及硫酸鈉時，二者在 本發(fā)明中起到激發(fā)劑的作用，其在表面活性劑作用下，快速滲透到混凝土內(nèi)部并激發(fā)混凝 土內(nèi)部一些未水化的水泥或者粉煤灰，參與反應(yīng)形成新的結(jié)晶體密實了混凝土內(nèi)部孔隙， 提高了混凝土抵抗各種化學(xué)介質(zhì)侵蝕能力和耐久性。
[0016] 本發(fā)明還涉及一種高鐵無砟軌道混凝土道床板裂縫修復(fù)維護(hù)材料的制備方法，該 方法包括以下步驟：
[0017] A、稱取所述去離子水置于不銹鋼反應(yīng)釜中，攪拌，緩慢加入所述納米二氧化硅，攪 拌10~15分鐘，再緩慢加入所述偏硅酸鈉和氫氧化鈉，此時密封反應(yīng)釜并維持反應(yīng)釜工作 壓力為21g/cm2,工作溫度為100~IKTC，繼續(xù)攪拌10~15分鐘；靜置觀察1~2小時， 待清澈后除去壓力和溫度，同時不斷攪拌直至冷卻至室溫，制得硅溶膠溶液；
[0018] B、在所述娃溶膠溶液中緩慢加入所述磷酸鹽，快速攪拌10~15分鐘；慢慢加入所 述硫酸鹽，攪拌5~10分鐘；逐漸加入所述交聯(lián)劑和促硬劑攪拌3~5分鐘，再加入所述表 面活性劑，快速攪拌3~5分鐘，然后靜置1~3小時，密封，即得所述用于高鐵無砟軌道混 凝土道床板裂縫快速修復(fù)維護(hù)材料。
[0019] 本發(fā)明還涉及一種高鐵無砟軌道混凝土道床板裂縫修復(fù)維護(hù)材料的用途，所述維 護(hù)材料用于快速修復(fù)高鐵無砟軌道混凝土道床板裂縫時，包括以下步驟：
[0020] A、將出現(xiàn)裂縫的高鐵無砟軌道混凝土道床板表面清理干凈，并用水濕潤；
[0021] B、至少一次涂刷或噴涂在開裂的混凝土道床板表面，并保持其表面水飽和狀態(tài)半 小時；
[0022] C、2個小時內(nèi)，混凝土表面禁止有雨水浸泡并保持干燥即可。
[0023] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下有益效果：
[0024] 1)本發(fā)明對于無砟軌道混凝土道床板裂縫具有快速修復(fù)封堵功能，施工工藝簡 單，快速高效且具有永久性。
[0025] 2)本發(fā)明利用納米硅溶膠在空氣中，由于交聯(lián)劑和促硬劑的雙重作用，能快速凝 結(jié)硬化產(chǎn)生較高的粘結(jié)力將道床板中裂縫進(jìn)行封堵并形成連接；此時，修復(fù)材料中摻有的 激發(fā)劑在表面活性劑作用下，快速滲透到混凝土內(nèi)部并激發(fā)混凝土內(nèi)部一些未水化的水泥 或者粉煤灰，參與反應(yīng)形成新的結(jié)晶體密實了混凝土內(nèi)部孔隙，提高了混凝土抵抗各種化 學(xué)介質(zhì)侵蝕能力和耐久性。
[0026] 3)本發(fā)明的修復(fù)材料具有快速凝結(jié)硬化形成強(qiáng)度，施工方便，具有超強(qiáng)的滲透和 結(jié)晶能力，能大幅度提高混凝土耐久性和防裂能力，無毒無污染，屬于環(huán)保型多功能混凝土 裂縫修復(fù)材料。
【具體實施方式】
[0027] 下面結(jié)合實施例對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。以下實施例將有助于本領(lǐng)域的技術(shù)人員 進(jìn)一步理解本發(fā)明，但不以任何形式限制本發(fā)明。應(yīng)當(dāng)指出的是，對本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員 來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干調(diào)整和改進(jìn)。這些都屬于本發(fā)明的保 護(hù)范圍。
[0028] 實施例1
[0029] 本實施例的高鐵無砟軌道混凝土道床板裂縫修復(fù)維護(hù)材料的組成和重量百分 比是納米二氧化硅：15%，偏硅酸鈉：4.0%，氫氧化鈉氟硅酸鈉：0. 5%，硅酸鋁： 2. 0%，氟碳表面活性劑：0. 01，三聚磷酸鈉：0. 5,硫酸鈉：0. 1，去離子水：76. 89%。以配制 IOOkg樣品進(jìn)行試配。
[0030] 第一步、稱取76. 89kg的去離子水置于反應(yīng)器中，攪拌，緩慢加入15kg納米二氧化 硅，攪拌15分鐘，再緩慢加入4. Okg偏硅酸鈉和1.0 kg氫氧化鈉，此時密封反應(yīng)釜并維持反 應(yīng)釜工作壓力為21g/cm2,工作溫度為100°C，繼續(xù)攪拌15分鐘；靜置觀察2小時，待清澈后 則除去壓力和溫度，同時不斷攪拌直至冷卻至室溫，制得硅溶膠溶液；
[0031] 第二步、在硅溶膠溶液中緩慢加入0. 5kg三聚磷酸鈉，快速攪拌10~15分鐘；慢 慢加入〇. Ikg硫酸鈉，攪拌5~10分鐘；逐漸加入0. 5kg氟娃酸鈉和2kg娃酸錯攪拌3分 鐘，再加入〇. Olkg氟碳表面活性劑，快速攪拌3~5分鐘，然后靜置2個小時左右，然后密 封，形成修復(fù)溶液，即高鐵無砟軌道混凝土道床板裂縫修復(fù)維護(hù)材料。
[0032] 選取某一高鐵段無砟軌道開裂的混凝土道床板，利用毛刷將有微細(xì)裂縫的混凝土 表面清掃干凈并用自來水濕潤。將所制備的修復(fù)材料在30分鐘內(nèi)多次涂刷到混凝土道床 板表面，確保其表面一直處于潤濕狀態(tài)，然后靜置確保2小時內(nèi)混凝土表面處于干燥環(huán)境。 2小時后觀察，混凝土道床板裂縫被修復(fù)材料填充密封，2個月后觀察混凝土道床板，與其 它混凝土道床板相比，修復(fù)后混凝土道床板無任何裂縫。利用回彈儀對混凝土道床板進(jìn)行 回彈測試，測試結(jié)果顯示，修復(fù)后混凝土道床板其強(qiáng)度達(dá)到48. OMPa，未修復(fù)的混凝土道床 板強(qiáng)度為44. 5MPa，修復(fù)后混凝土道床板強(qiáng)度提高了 7. 6 %。
[0033] 實施例2
[0034] 本實施例的高鐵無砟軌道混凝土道床板裂縫修復(fù)維護(hù)材料的組成和重量百分 比是納米二氧化硅：20%，偏硅酸鈉：6. 0%，氫氧化鈉：0. 5%，氟硅酸鈣：1. 0%，硅酸鋁： 1.5%，氟碳表面活性劑：0. 05%，三聚磷酸鈉：0. 2%，硫酸鈉：0. 3%，去離子水：70. 45%。 以配制IOOkg樣品進(jìn)行試配。
[0035] 第一步、稱取70. 45kg的去離子水置于反應(yīng)器中，攪拌，緩慢加入20kg納米二氧化 娃，攪拌15分鐘，再緩慢加入6. Okg偏娃酸鈉和0. 5kg氫氧化鈉，此時密封反應(yīng)爸并維持反 應(yīng)釜工作壓力為21g/cm2,工作溫度為IKTC，繼續(xù)攪拌10分鐘；靜置觀察2小時，待清澈后 則除去壓力和溫度，同時不斷攪拌直至冷卻至室溫，制得硅溶膠溶液。
[0036] 第二步、在硅溶膠溶液中緩慢加入0. 2kg三聚磷酸鈉，快速攪拌10~15分鐘；慢 慢加入〇. 3kg硫酸鈉，攪拌5~10分鐘；逐漸加入1.0 kg氟娃酸1?和I. 5kg娃酸錯攪拌3 分鐘，再加入0. 05kg氟碳表面活性劑，快速攪拌3~5分鐘，然后靜置2個小時左右，然后 密封，形成修復(fù)溶液。
[0037] 選取某一高鐵段無砟