一種錨固砂漿及其使用方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及鐵路混凝土軌枕建筑領(lǐng)域，尤其涉及一種錨固砂漿及其使用方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 鐵路鋼軌是由螺旋道釘與螺母經(jīng)彈條扣件固定在軌枕上，螺旋道釘是用錨固劑錨 固于軌枕釘孔內(nèi)，與軌枕形成一個(gè)整體。
[0003] 目前，應(yīng)用于螺旋道釘錨固的錨固劑有硫磺水泥錨固劑、樹脂類的錨固劑和普通 砂漿型錨固劑等。我國螺旋道釘錨固應(yīng)用最為廣泛的是采用硫磺水泥錨固劑。硫磺水泥錨 固劑是由硫磺、水泥、砂和石蠟等按一定的配比，經(jīng)過加熱到140°c -160°c熬制而成。其具 有價(jià)格相對便宜、固化速度快、絕緣性好的特點(diǎn)。但也有污染大（熬制時(shí)產(chǎn)生大量含有硫化 物的濃煙，污染環(huán)境同時(shí)損害施工人員的身體健康，有的國家因?yàn)榱蚧清^固劑不環(huán)保的原 因已禁止使用），錨固力有限（一般抗拔力小于70KN)、施工工藝復(fù)雜等缺陷。另外硫磺會(huì) 在空氣中氧化生成硫酸，造成道釘與錨固界面的腐蝕剝離甚至斷裂，嚴(yán)重影響行車安全。還 有在錨固時(shí)硫磺水泥錨固劑的溫度很高，導(dǎo)致錨固時(shí)軌枕預(yù)留孔內(nèi)表面的驟熱急冷，而熱 脹冷縮產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力會(huì)破壞軌枕預(yù)留孔內(nèi)表面結(jié)構(gòu)。當(dāng)螺旋道釘受到機(jī)車載荷等外力時(shí)， 軌枕混凝土結(jié)構(gòu)極易受到二次破壞，對軌枕/螺旋道釘間的抗拔性能非常不利。此外，硫磺 水泥錨固劑在冷卻固化過程中會(huì)有所收縮，這也會(huì)造成錨固力不強(qiáng)的問題，特別是對光滑 內(nèi)表面孔洞的錨固效果很差。
[0004] 也有報(bào)道用樹脂類的錨固劑，如環(huán)氧樹脂，聚氨酯樹脂等等。這類錨固劑使用時(shí)對 界面潔凈度要求很高，如不能有灰塵粘附，表面必須干燥，不能有水分存在等，否則抗拔力 就會(huì)受很大影響。而由于搶修時(shí)一般會(huì)使用水鉆等工具進(jìn)行打孔操作，一般會(huì)在所鉆出來 的孔中殘留有大量水泥漿和積水，即使馬上進(jìn)行清孔操作，也很難達(dá)到樹脂類的錨固劑對 粘接界面要求的潔凈度和潤濕度；如果強(qiáng)行運(yùn)用這類材料進(jìn)行錨固操作，會(huì)造成界面粘結(jié) 強(qiáng)度和抗拔力不夠從而留下安全隱患。另外這一類材料的價(jià)格昂貴，難于大面積推廣使用。
[0005] 普通砂漿型錨固劑凝結(jié)時(shí)間偏慢，早期強(qiáng)度偏低，不能快干快強(qiáng)，需要進(jìn)行長時(shí)間 的養(yǎng)護(hù)才能到達(dá)一定強(qiáng)度，抗拔力才能滿足鐵標(biāo)要求的60KN ;而在高速鐵路日常維護(hù)中， 由于留給維修和搶修的時(shí)間窗口只有區(qū)區(qū)5小時(shí)左右，而后就要開放交通。而分?jǐn)偟藉^固 操作的時(shí)間段往往只有2小時(shí)左右，一般水泥類材料根本來不及固化達(dá)到要求的大于60KN 抗拔強(qiáng)度。申請?zhí)枮?00810100968. 6的中國專利公開了一種可用于鐵路橋梁支座的快速 灌漿料，其兩小時(shí)的抗壓強(qiáng)度也僅僅高于20MPa，不能滿足鐵路搶修作業(yè)時(shí)對早期高強(qiáng)度的 要求。
[0006] 此外，普通砂漿型錨固劑同時(shí)存在不絕緣的問題，潮濕絕緣電阻只有幾兆歐，離鐵 路行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)要求的120兆歐的潮濕絕緣電阻指標(biāo)相差甚遠(yuǎn)，使用普通砂漿型錨固劑錨固軌 枕螺旋道釘，由于其不絕緣，會(huì)導(dǎo)致鐵路線路導(dǎo)電，從而產(chǎn)生紅光帶，以致通信信號丟失，危 及行車安全，產(chǎn)生行車安全事故。如中國專利"CN 101508547 B"公開了一種無砟鐵路軌 道板用早強(qiáng)快硬封端錨固砂漿材料，這種錨固砂漿材料雖具有早強(qiáng)高強(qiáng)、抗裂抗?jié)B、高粘接 力、低氯離子含量等性能，但并未涉及解決普通砂漿絕緣性不足的問題，因而其應(yīng)用于道釘 錨固時(shí)必然會(huì)危及行車安全。另外，申請?zhí)枮?00910131850. 4的中國專利公開了一種高速 鐵路橋梁支座錨固砂漿材料，其在砂漿的耐久性和成本方面做了改進(jìn)，但仍未解決應(yīng)用于 鐵路道釘錨固的砂漿的絕緣性不足的問題。
[0007] 因此，需要研發(fā)一種無污染，早期強(qiáng)度高，后期強(qiáng)度不倒縮，高抗拔力，滲透性和粘 結(jié)力好，微膨脹，對鋼筋無腐蝕性且絕緣性好的錨固砂漿，來滿足螺旋道釘錨固需求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 本發(fā)明的目的在于提供一種錨固砂漿，其無污染，早期強(qiáng)度高，后期強(qiáng)度不倒縮， 高抗拔力，滲透性和粘結(jié)力好，微膨脹，對鋼筋無腐蝕性且絕緣性好，同時(shí)提供其使用方法。
[0009] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所采取的技術(shù)方案是：
[0010] 本發(fā)明所一方面提供了一種錨固砂漿，具體包括以下重量份數(shù)的原料：
[0011] 水泥或水泥熟料 20-90份； 砂子 5-70份； 早強(qiáng)劑 0. 01-10份； 速凝劑 0. 01-10份； 界面粘結(jié)劑 0.01-10份； 界面滲透劑 0.01-10份； 微膨脹劑 0.01-10份； 耐酸粉料 0.01-10份； 絕緣性能改進(jìn)劑0.01-10份； 緩凝劑 0-8份； 引氣劑 0-8份； 纖維素 0-8份； 消泡劑 0-8份； 減水劑 0. 01-8份。
[0012] 進(jìn)一步的，所述水泥選自硫鋁酸鹽水泥，硅酸鹽水泥，鋁酸鹽水泥，鐵鋁酸鹽水泥， 氟鋁酸鹽水泥，磷酸鹽水泥中的一種或幾種；所述水泥熟料選自硫鋁酸鹽水泥熟料，硅酸鹽 水泥熟料，鋁酸鹽水泥熟料，鐵鋁酸鹽水泥熟料，氟鋁酸鹽水泥熟料，磷酸鹽水泥熟料中的 一種或幾種。。
[0013] 進(jìn)一步的，所述早強(qiáng)劑選自價(jià)位小于或等于2的金屬碳酸鹽，價(jià)位小于或等于2 的金屬氯鹽，價(jià)位小于或等于2的金屬硝酸鹽，價(jià)位等于2的金屬甲酸鹽中的一種或幾種； 所述價(jià)位小于或等于2的金屬碳酸鹽選自碳酸鈉、碳酸氫鈉、碳酸鉀、碳酸鋰、碳酸鈣、碳酸 鎂；所述價(jià)位小于或等于2的金屬氯鹽選自氯化鋰、氯化鉀、氯化鎂、氯化鈣、氯化鍶；所述 價(jià)位小于或等于2的金屬硝酸鹽選自硝酸鈉、硝酸鈣、硝酸鋰、硝酸鎂、硝酸鉀；所述價(jià)位等 于2的金屬甲酸鹽選自甲酸鈣、甲酸鋇、甲酸鋅；所述速凝劑為鋰鹽，所述鋰鹽選自氯化鋰、 碳酸鋰、硝酸鋰。
[0014] 進(jìn)一步的，所述界面粘結(jié)劑選自丙烯酸樹脂乳膠粉，苯丙樹脂乳膠粉，醋酸乙 烯-乙烯共聚物，有機(jī)硅樹脂，有機(jī)硅樹脂共聚物，有機(jī)氟樹脂，有機(jī)氟樹脂共聚物，環(huán)氧樹 月旨，環(huán)氧樹脂共聚物，酚醛樹脂，酚醛樹脂共聚物，聚氨酯樹脂，聚氨酯樹脂共聚物中的一種 或幾種。
[0015] 進(jìn)一步的，所述界面滲透劑為無機(jī)硅酸鹽和/或有機(jī)硅酸鹽；所述無機(jī)硅酸鹽選 自硅酸鈉、硅酸鈣、硅酸鎂、硅酸鋁、硅酸鉀、硅酸鐵；所述有機(jī)硅酸鹽選自甲基硅酸鈉、甲基 硅酸鈣、甲基硅酸鎂、乙基硅酸鈉、乙基硅酸鈣、乙基硅酸鎂。
[0016] 進(jìn)一步的，所述微膨脹劑選自石膏，生石灰，硫酸鋁，硫鋁酸鈣，明礬石粉中的一種 或幾種。
[0017] 進(jìn)一步的，所述耐酸粉料選自石英石粉，葉臘石粉，玄武巖石粉等中的一種或幾 種。
[0018] 進(jìn)一步的，所述的錨固砂衆(zhòng)絕緣性能改進(jìn)劑選自多元醇，多元酸，氨基酸，價(jià)位大 于或等于2的金屬硫酸鹽、價(jià)位大于或等于2的金屬磷酸鹽、價(jià)位大于或等于2的金屬氧化 物中一種或幾種；所述多元醇選自甘油、三羥甲基乙烷、季戊四醇、山梨醇、聚乙二醇、聚乙 烯醇、丙二醇、1，4_ 丁二醇、己二醇、戊二醇；所述多元酚選自單寧、茶多酚、對羥基苯甲酸 酯、對羥基苯甲酸甲酯、對羥基苯甲酸乙酯、龍膽酸；所述氨基酸選自丙氨酸、纈氨酸、亮氨 酸、異亮氨酸、脯氨酸、苯丙氨酸、色氨酸、蛋氨酸、甘氨酸、絲氨酸、蘇氨酸；所述價(jià)位大于或 等于2的金屬硫酸鹽選自硫酸鋅、硫酸鎂、硫酸鋇；所述價(jià)位大于或等于2的金屬磷酸鹽選 自磷酸鋅、磷酸鎂；所述價(jià)位大于或等于2的金屬氧化物選自氧化鋯、氧化鈦、氧化銅、氧化 硅、氧化鋅、氧化鎂、氧化鋇、氧化釩。
[0019] 本發(fā)明另一方面提供了一種上述錨固砂漿的使用方法，包括砂漿準(zhǔn)備和灌漿安裝 兩大步驟，
[0020] 其中砂漿準(zhǔn)備步驟包括：
[0021] 按重量份稱取各原料后，將水泥或水泥熟料、砂子混合攪拌均勻，然后加入早強(qiáng) 劑、速凝劑、界面粘結(jié)劑、界面滲透劑、微膨脹劑、耐酸粉料、絕緣性能改進(jìn)劑和減水劑，根據(jù) 需要選擇添加緩凝劑、引氣劑、纖維素、消泡劑后，充分拌合均勻；
[0022] 然后加入水繼續(xù)攪拌至均勻，形成錨固砂漿拌合料；
[0023] 其中灌漿安裝步驟包括：
[0024] 清理軌枕承軌槽面上預(yù)留孔處雜質(zhì)并將孔底部封堵嚴(yán)實(shí)；
[0025] 灌入經(jīng)加水?dāng)嚢杈鶆蚝蟮腻^固砂漿拌合料，并立即將螺旋道釘旋轉(zhuǎn)插入孔內(nèi)，保 證預(yù)留孔中砂漿密實(shí)并灌滿至與承軌槽同一平面，用錨固架固定螺旋道釘；
[0026] 保證螺旋道釘軸線應(yīng)與預(yù)留孔軸線重合，誤差小于2mm ;糾正螺旋道釘通使其與 承軌槽面的垂直度小于2度，并保證螺旋道釘?shù)撞康膱A臺(tái)低高于承軌槽面0-2_。
[0027] 本發(fā)明最后一方面提供了一種上述錨固砂漿在鐵路螺旋道釘、軌道交通扣件、電 氣絕緣瓷子的錨固修補(bǔ)上的應(yīng)用。
[0028] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，采用上述技術(shù)方案所產(chǎn)生的有益效果在于：
[0029] 1、本發(fā)明錨固砂漿，其添加的早強(qiáng)劑比如價(jià)位小于或等于2的金屬碳酸鹽（I A族 和IIA族金屬碳酸鹽），價(jià)位小于或等于2的金屬氯鹽（I A族和IIA族金屬氯鹽），價(jià)位小 于或等于2的金屬硝酸鹽（I A族和II A族金屬硝酸鹽），價(jià)位等于2的金屬甲酸鹽（II A族金屬甲酸鹽）等，能夠快速增加錨固砂漿的早期強(qiáng)度，錨固砂漿的抗壓強(qiáng)度在半小時(shí)甚 至更短時(shí)間內(nèi)可以達(dá)到40兆帕以上，夏天甚至超過50MPa，添加的速凝劑比如氯化鋰、碳酸 鋰、硝酸鋰，能夠讓錨固砂漿快速凝結(jié)，最短可在1-2分鐘內(nèi)凝結(jié)；另外速凝劑氯化鋰、碳酸 鋰、硝酸鋰還兼有早強(qiáng)作用。
[0030] 2、本發(fā)明錨固砂漿添加的界面粘結(jié)劑，比如丙烯酸樹脂乳膠粉，苯丙樹脂乳膠粉， 醋酸乙烯-乙烯共聚物，有機(jī)硅樹脂，有機(jī)硅樹脂共聚物，有機(jī)氟樹脂，有機(jī)氟樹脂共聚物， 環(huán)氧樹脂，環(huán)氧樹脂共聚物，酚醛樹脂，酚醛樹脂共聚物，聚氨酯樹脂，聚氨酯樹脂共聚物 等，具有良好的分散性和成膜性，可明顯改善錨固砂漿的粘接性能，