專利名稱：一種高速鐵路無砟軌道結構修補用超早強注漿材料的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種高速鐵路無砟軌道結構修補用超早強注漿材料，適用于高速鐵路無砟軌道混凝土裂縫、水泥浙青砂漿充填層離縫、裂縫及傷損的修補。
背景技術：
近年來，高速鐵路在全世界范圍內得到了突飛猛進的發展，在我國更是如此，截止至2011年9月，我國已經建成通車高速鐵路1. 3萬km。在建成的高速鐵路中，相當多的線路采用板式無砟軌道結構，在這類型的軌道結構中，混凝土開裂與水泥浙青砂漿充填層與軌道板的離縫與破壞成為主要的破壞形式，高速列車動荷載與水侵蝕耦合所導致的動水壓作用成為主要的破壞源。
無砟軌道的結構特點決定了其混凝土結構裂縫具有深、長等特點，同時無砟軌道的結構特點也給混凝土結構與水泥浙青砂漿充填層的修補施工帶來了相當大的困難，注漿成為較為有效的修補施工方式。
在注漿修補中，注漿材料顆粒太粗將使漿液難以進入裂縫，同時由于阻力原因將難以注滿，因此采用傳統無機注漿材料，如水泥漿等難以達到要求，粘結力差也是傳統無機注漿材料難以滿足要求的原因；而采用傳統化學漿液如環氧樹脂將使成本上升，此外環氧樹脂耐疲勞、耐老化、耐水性等性能較差，環氧樹脂的力學性能對溫度較為敏感，因此也難以達到要求。
另外，在高速鐵路運營中，用于維護的“天窗時間”特別短，因此在不影響交通的情況下，需注漿材料的強度池需達到7. OMPa以上，以滿足次日通車的要求，而普通材料，如普通硅酸鹽水泥3d強度僅20. OMPa左右，因此需研發特殊的注漿材料。
綜上所述，用于高速鐵路無砟軌道結構修補的材料需具有低粘度、超早強、低成本、耐疲勞、耐老化、耐水侵蝕等特點，而現有的一些材料很難滿足上述要求，急需研發新型的高速鐵路無砟軌道結構修補材料。隨著大量高速鐵路線路的建成與通車，維護將成為高速鐵路的核心問題之一，因此該材料有巨大的市場前景。發明內容
鑒于現有技術的以上不足，本發明的目的是提供一種高速鐵路無砟軌道結構修補用超早強注漿材料，并使之具有低粘度、超早強、低成本、耐疲勞、耐老化、耐水侵蝕等優點的優點。
本發明的目的是通過如下手段來實現的。
一種高速鐵路無砟軌道結構修補用超早強注漿材料，由下列物料混合攪拌而制成，采用先液料后固料的加料順序，即依次加入水、聚合物乳液、減水劑、流變助劑、消泡劑； 再加入摻合料、水泥、膨脹劑、促凝劑、緩凝劑經高速攪拌混合而成。組分所占重量份為超細水泥100份，摻合料50 150份，可再分散乳膠粉25 50份，聚合物乳液3 10份， 膨脹劑:5 25份，羧酸減水劑0. 1 1. 0份，促凝劑0. 1 10份，緩凝劑:0. 1 5份，流變助劑0. 001 0. 005份，聚醚-硅氧烷共聚物消泡劑0. 001份，水20 70份。
本發明材料具有低粘度、超早強、低成本、耐疲勞、耐老化、耐水侵蝕等優點，可用于高速鐵路無砟軌道混凝土裂縫、水泥浙青砂漿充填層離縫、裂縫及傷損的修補。
具體實施方式
本發明所有超細水泥，采用比表面積超過1000m2/kg、按1 2重量份配制、28d強度為52. 5MPa以上的硅酸鹽水泥和硫酸鋁鹽水泥混合物。
所用摻合料為粉煤灰、硅灰、偏高嶺土、石英粉等的混合物，其中硅灰比表面積彡3000m2/kg，活性指數> 1. 3 ；偏高嶺土面積> 1000m2/kg，活性指數> 1. 2 ；石英粉直徑彡0. 075mm小于1%;各成分所占重量份為硅灰100，偏高嶺土 50 150，石英粉100 200。硅灰以及超細偏高嶺土、石英粉等的摻合料技術，利用礦物摻合料的微集料效應、活性效應與形態效應，解決了新拌漿體的易離析、分層問題，并利用礦物摻合料的“火山灰效應”，將體系游離Ca(0H)2反應，降低其溶解與溶出，并對體系內部各界面進行了改善，使體系變得更加密實。
所用可再分散乳膠粉，其成分可以是醋酸乙烯酯與乙烯以及高級脂肪酸乙烯酯三元共聚膠粉、丙烯酸酯與苯乙烯共聚膠粉、醋酸乙烯酯與乙烯共聚膠粉。
所用聚合物乳液，其成分可以是丁苯乳液、氯丁膠乳、苯丙乳液等。通過加入可再分散乳膠粉和聚合物乳液，使水泥漿體內部形成具有較高粘結力的膜，并堵塞漿體內部毛細孔隙。水泥水化與聚合物成膜同時進行，最后形成水泥水化物與聚合物相互交織互穿的網絡結構，增大水化物的韌性，提高其耐久性。
所用膨脹劑，為其中摻入0. 0001 0. 0005重量份鱗片狀鋁粉的以下系列膨脹劑之一硫鋁酸鈣、氧化鎂、氧化鈣系列；所用鋁粉細度不小于250目。通過合理控制鋁粉細度與含量，可實現較大的程度的膨脹，同時又不會產生裂紋，通過微膨脹，可縮短修補材料與基體的界面厚度，提高材料的粘結力，而達到無縫修復的目的。
所用減水劑，其成分為市售聚羧酸減水劑，其中減水率> 30%，固含量> 20%。有效減小漿體流動所需的拌合水量，減小漿體灌注時所受阻力，并通過摻入特殊的無機鹽，影響水泥水化物的形成，以達到減少收縮、防止開裂和提高抗滲性的目的。
所用促凝劑，其主要成分為甲酸鈣、氟鋁酸鈣、乙酸鈣、亞硝酸鈣等。促凝劑能調整漿體在不同溫度下的可工作時間、早期強度，為修補及開放交通提供保障。
所用緩凝劑，其主要成分為葡萄糖酸鈉、葡萄糖酸鈣、檸檬酸鈉、硼酸等。
所用流變助劑，其主要成分為羧甲基纖維素鈉、羧甲基纖維素、羧甲基纖維素醚、 羧乙基纖維素、水性聚氨酯乳液等。流變助劑可對漿體的屈服剪切力、粘度、假塑時間等進行調節，進而實現了漿體在大流態下兼具有良好的抗離析性能，有效防止了修補材料的浮漿、離析、分層等問題。
本發明采用聚醚-硅氧烷類有機硅消泡劑技術，該消泡劑可在強堿性環境下仍具有較高消泡能力，可有效降低修補材料表面的浮泡，并可減少修補材料攪拌、輸送過程中所引入氣泡。
本發明在制備過程中，通過先液料后固料的低速、無泡拌制工藝，即依次加入水、 水性環氧樹脂、聚合物乳液、減水劑、流變助劑、消泡劑等，再加入摻合料、水泥、膨脹劑、促凝劑、緩凝劑，經較長時間低速慢攪混合而成，有效避免了攪拌過程中氣泡的引入，尤其是大氣泡的引入，同時使固料中氣泡被充分釋放，固料表面被液料充分潤濕。
本發明超早強注漿材料現場經混合攪拌而成。以下結合實施例進一步闡述本發明的內容，但本發明的內容不僅僅限于以下實施例。
在實施例中使用的材料均為建材市場市售的產品，除特別標出的，所用原料試劑純度不高于工業級。
實施例1
在5 20°C條件下，各組分的重量份為
超細水泥(比表面積1000m2/kg以上)100份，摻合料50份(硅灰30份，粉煤灰10 份，石英粉10份)，可再分散乳膠粉為醋酸乙烯酯與乙烯共聚物30份，聚合物乳液為丙烯酸乳液5份，UEA膨脹劑(市售硫鋁酸鈣系膨脹劑)20份，聚羧酸減水劑1份，促凝劑為鋁酸鈉10份，流變助劑0.005份(羧甲基纖維素鈉、聚氨酯乳液按1 2比例混合)，聚醚-硅氧烷共聚物0. 001份，水50份。
注漿材料達到的性能指標為黏度2. 5Pa· s，凝結時間25min，a!抗壓強度 12. 4MPa, 28d抗壓強度36. 6MPa,膨脹率0. 5 %，滲透系數4X10-2，28d粘結力(與混凝土)2. 2MPa0
實施例2
在環境溫度為35°C及以上條件下，各組分的重量份為
超細水泥(比表面積1000m2/kg以上)100份，摻合料50份(硅灰20份，粉煤灰 20份，石英粉10份)，可再分散乳膠粉為醋酸乙烯酯與乙烯共聚物30份，聚合物乳液為丙烯酸乳液5份，UEA膨脹劑15份，聚羧酸減水劑1. 2份，促凝劑為鋁酸鈉5份，緩凝劑為檸檬酸0.1份；流變助劑0.005份(羧甲基纖維素鈉、聚氨酯乳液按1 2比例混合)，聚醚-硅氧烷共聚物0. 001份，水48份。
注漿材料達到的性能指標為黏度2.0Pa· s，凝結時間35min，a!抗壓強度 14. 8MPa, 28d抗壓強度32. 6MPa,膨脹率0. 3%，滲透系數4X 10_2，28d粘結力(與混凝土)1. 8MPa0
權利要求
1.一種高速鐵路無砟軌道結構修補用超早強注漿材料，其特征在于，由下列物料混合攪拌而制成，采用先液料后固料的加料順序，即依次加入水、聚合物乳液、減水劑、流變助劑、消泡劑；再加入摻合料、水泥、膨脹劑、促凝劑、緩凝劑經高速攪拌混合而成；組分所占重量份為超細水泥100份，摻合料50 150份，可再分散乳膠粉25 50份，聚合物乳液3 10份，膨脹劑5 25份，羧酸減水劑0. 1 1. 0份，促凝劑0. 1 10份，流變助劑0. 001 0. 005份，聚醚-硅氧烷共聚物消泡劑0. 001份，水20 70份。
2.根據權利要求1所述之一種高速鐵路無砟軌道結構修補用超早強注漿材料，其特征在于，所述水泥為低堿硅酸鹽水泥；所述礦物摻合料主要組成為粉煤灰、磨細礦渣、硅灰、石灰石粉。
3.根據權利要求1所述的一種高速鐵路無砟軌道結構修補用超早強注漿材料，其特征在于，所述膨脹劑為其中摻入0. 0001 0. 0005重量份鱗片狀鋁粉的以下系列膨脹劑之一 硫鋁酸鈣、氧化鎂、氧化鈣系列；所用鋁粉細度不小于250目。
4.根據權利要求1所述的一種高速鐵路無砟軌道結構修補用超早強注漿材料，其特征在于，所述緩凝劑主要成分為葡萄糖酸鈉、葡萄糖酸鈣、木質素磺酸鈣之一。
5.根據權利要求1所述的一種高速鐵路無砟軌道結構修補用超早強注漿材料，其特征在于，所述流變助劑主要成分為羧甲基纖維素鈉、羧甲基纖維素、羧甲基纖維素醚、羧乙基纖維素、水性聚氨酯乳液之一。
6.根據權利要求1所述的一種高速鐵路無砟軌道結構修補用超早強注漿材料，其特征在于，所述各組分的重量份為超細水泥100份、由硅灰30份，粉煤灰10份，石英粉10份混合制得的摻合料50份、醋酸乙烯酯與乙烯共聚物30份、丙烯酸乳液5份、UEA膨脹劑20份、聚羧酸減水劑1份、鋁酸鈉10份、由羧甲基纖維素鈉和聚氨酯乳液按1 2比例混合制得的流變助劑0. 005份、聚醚-硅氧烷共聚物0. 001份、水50份。
全文摘要
本發明公開了一種高速鐵路無砟軌道結構修補用超早強注漿材料，依次加入水、聚合物乳液、減水劑、流變助劑、消泡劑；再加入摻合料、水泥、膨脹劑、促凝劑、緩凝劑經高速攪拌混合而成。組分重量份為超細水泥100份，摻合料50～150份，可再分散乳膠粉25～50份，聚合物乳液3～10份，膨脹劑5～25份，羧酸減水劑0.1～1.0份，促凝劑0.1～10份，緩凝劑0.1～5份，流變助劑0.001～0.005份，聚醚-硅氧烷共聚物消泡劑0.001份，水20～70份。本發明材料具有低粘度、超早強、低成本、耐疲勞、耐老化、耐水侵蝕等優點，可用于高速鐵路無砟軌道混凝土裂縫、水泥瀝青砂漿充填層離縫、裂縫及傷損的修補。
文檔編號C04B28/06GK102503310SQ20111034787
公開日2012年6月20日 申請日期2011年11月7日 優先權日2011年11月7日
發明者葉躍忠, 曾曉輝, 李固華, 楊彥克, 潘紹偉, 王平, 肖杰靈, 陳嶸 申請人:西南交通大學