《一種高速鐵路無砟軌道自充填混凝土專用改性劑》是中國鐵道科學研究院鐵道建築研究所於2011年10月21日申請的專利，該專利的申請號為2011103212376，公布號為CN102503229A，授權公布日為2012年6月20日，發明人是李化建、譚鹽賓、易忠來。
《一種高速鐵路無砟軌道自充填混凝土專用改性劑》屬於交通工程中的混凝土新材料技術領域，具體涉及一種高速鐵路無砟軌道自充填混凝土專用改性劑。其特徵在於其由納米二氧化矽、改性偏高嶺土、超細礦渣粉、增稠組分、乳膠粉、沸石粉、高分子吸水樹脂、緩凝組分和膨脹組分等混合而成，各組分所占比例為：納米二氧化矽：10％~20％，改性偏高嶺土：25％~40％，超細礦渣粉：20％~35％，增稠組分：0.1％~5％，乳膠粉：1％~10％，沸石粉：3％~15％，高分子吸水樹脂：1％~3％，緩凝組分：0％~1％，膨脹組分：10％~20％。該發明具有改善自充填混凝土工作性和體積穩定性等功能，可在不降低混凝土流動性的前提下，增加混凝土拌和物塑性粘度，抑制泌水和離析，降低收縮變形，提高混凝土抗裂性和粘結強度。
2016年12月7日，《一種高速鐵路無砟軌道自充填混凝土專用改性劑》獲得第十八屆中國專利優秀獎。
基本介紹
- 中文名：一種高速鐵路無砟軌道自充填混凝土專用改性劑
- 公布號：CN102503229A
- 授權日：2012年6月20日
- 申請號：2011103212376
- 申請日：2011年10月21日
- 申請人：中國鐵道科學研究院鐵道建築研究所
- 地址：北京市海淀區大柳樹路2號
- 發明人：李化建、譚鹽賓、易忠來
- Int.Cl.：C04B24/28(2006.01)I；C04B24/38(2006.01)I
- 類別：發明專利
專利背景,發明內容,專利目的,技術方案,改善效果,技術領域,權利要求,實施方式,榮譽表彰,
專利背景
高速鐵路板式無砟軌道結構從上至下主要可分為鋼軌、軌道板、充填層、隔離層和底座板等五部分，在道岔區則軌道板為道岔板。在這五部分結構中，充填層結構不但具有至關重要的作用，也是各部分結構中施工技術難度最大的一部分。一方面，充填層結構屬於後施工結構，但卻要求其與上層軌道板最終形成整體複合結構，共同起到承載和傳力的作用，而軌道板屬於預製混凝土結構，其製造時間遠遠早於充填層混凝土材料的施工，其自身變形性很小，這就要求充填層材料必須具有高的界面粘度強度和低的收縮變形性，這樣才能與預製軌道板緊密結合，並保持協調的變形性。另一方面，充填層民幾漏臘結構複雜，其空間高度僅為8~10厘米，但結構空間長度卻大於5米，寬度大於2.5米，屬於典型的狹長板狀空間結構，中間還有一層鋼筋網片將結構分為上下兩部分潤戀，且施工時充填層結構四周全部封閉，僅在結構中部位置有一孔徑不足20厘米的灌注孔可供混凝土材料進入。採用普通混凝土根本無法完全自行填充滿整個充填層結構，要解決充填層結構施工難題，只有採用具有高流動性、高鋼筋通過性和自充填性的新型自充填混凝土。
自充填混凝土具有高的流動能力、鋼筋通過能力，且無需外部振搗，藉助自身重力便能自行充填滿整個充填層結構。但採用已有外加劑製備的自充填混凝土材料體系穩定性船朽頌舉和施工可靠性差，由於要滿足自充填功能，其膠凝材料用量大，混凝土拌和物流動性大，施工中極易出現離析、泌水和浮漿問題，且硬化混凝土體積穩定性差，收縮變形大，易造成充填層混凝土開裂，嚴重影響整個無砟軌道結構的穩定性和可靠度，不利於無砟軌道結構的耐久性和適用壽命。
發明內容
專利目的
《一種高速鐵路無砟軌道自充填混凝土專用改性劑》的目的是為了解決高速鐵路板式無砟軌道充填層結構自充填混凝土配製和施工中存在的種種問題，提供了一種自充填混凝土專用改性劑，能夠在不改變自充填混凝土施工性能的前提下，解決榜姜甩自充填混凝土泌水、離析、浮漿和收縮變形大的問題。
技術方案
《一種高速鐵路無砟軌道自充填混凝土專用改性劑》採用功能複合技術，其特徵在於其由納米二氧化矽、改性偏高嶺土、超細礦渣粉、增稠組分、乳膠粉、沸石粉、高分子吸水樹脂、緩凝組分和膨脹組分等混合而成，各組分所占比例為：納米二氧化矽：10％~20％，改性偏高嶺土：25％~40％，超細礦渣粉：20％~35％，增稠組分：0.1％~5％，乳膠粉：1％~10％，沸石粉：3％~15％，高分子吸水樹脂：1％~3％，緩凝組分：0％~1％，膨脹組分：10％~20％。
所述的納米二氧化矽為親水性氣相納米二氧化矽，比表面積在200000~300000平方米/千克之間，氯離子含量小於0.06％。
所述的偏高嶺土為細度為2微米偏高嶺土、4微米偏高嶺土或其兩種任意比例復配的混合物。
所述的超細礦渣粉為比表面積600~750平方米/千克粉磨超細粒化高爐礦渣粉。
所述的增稠組分為粘度80000~100000帕·秒（5％水溶液）的化學改性澱粉。
所述的乳糊趨宙膠粉為聚醋酸乙烯可再分散粉。
所述的沸石粉為細度為40目~70目天然沸石粉、120目~200目天然沸石粉或其兩種任意比例復配的混合物。
所述的高分子吸水樹脂為80目~120目聚醯胺類高分子吸水樹脂、澱粉類高分子吸水樹脂或其兩種任意比例復配的混合物。
所述的緩凝組分為葡萄糖酸鈉、檸檬酸、三聚磷酸鈉、硼酸鈉、麥芽糖或其兩種任意比例復配的混合物。
所欠盼料述的膨脹組分為輕燒氧化鎂膨脹劑、氧化鈣膨脹劑或其兩種任意比例復配的混合物。
改善效果
《一種高速鐵路無砟軌道自充填混凝土專用改性劑》是為解決高速鐵路板式無砟軌道充填層結構自充填混凝土拌和物體系穩定性差、硬化混凝土收縮變形大等問題所開發的專用改性劑，其優點在於：在不降低自充填混凝土高流動性和自填充性的前提下，提高混凝土拌和物體系塑性粘度，有效抑制混凝土拌和物泌水、離析、浮漿等問題，並能適當延長自充填混凝土可操作時間。同時，還能大幅提高自充填混凝土與軌道板的界面粘結強度，有效降低自充填混凝土收縮變形。
技術領域
《一種高速鐵路無砟軌道自充填混凝土專用改性劑》屬於交通工程中的混凝土新材料技術領域，適用於高速鐵路CRTSⅡ型無砟軌道岔區自充填混凝土和CRTSⅢ型無砟軌道自充填混凝土使用。
權利要求
1.《一種高速鐵路無砟軌道自充填混凝土專用改性劑》特徵在於其由納米二氧化矽、改性偏高嶺土、超細礦渣粉、增稠組分、乳膠粉、沸石粉、高分子吸水樹脂、緩凝組分和膨脹放洪拔組分等混合而成，各組分所占比例為：納米二氧化矽：10％~20％，改性偏高嶺土：25％~40％，超細礦渣粉：20％~35％，增稠組分：0.1％~5％，乳膠粉：1％~10％，沸石粉：3％~15％，高分子吸水樹脂：1％~3％，緩凝組分：0％~1％，膨脹組分：10％~20％。
2.據權利要求1所述的一種高速鐵路無砟軌道自充填混凝土專用改性劑，其特徵在於：所述的納米二氧化矽為親水性氣相納米二氧化矽，比表面積在200000~300000平方米/千克之間，氯離子含量小於0.06％。
3.據權利要求1所述的一種高速鐵路無砟軌道自充填混凝土專用改性劑，其特徵在於：所述的偏高嶺土為細度為2微米偏高嶺土、4微米偏高嶺土或其兩種任意比例復配的混合物。
4.據權利要求1所述的一種高速鐵路無砟軌道自充填混凝土專用改性劑，其特徵在於：所述的超細礦渣粉為比表面積600~750平方米/千克粉磨超細粒化高爐礦渣粉。
5.據權利要求1所述的一種高速鐵路無砟軌道自充填混凝土專用改性劑，其特徵在於：所述的增稠組分為粘度80000~100000帕·秒（5％水溶液）的化學改性澱粉。
6.據權利要求1所述的一種高速鐵路無砟軌道自充填混凝土專用改性劑，其特徵在於：所述的乳膠粉為聚醋酸乙烯可再分散粉。
7.據權利要求1所述的一種高速鐵路無砟軌道自充填混凝土專用改性劑，其特徵在於：所述的沸石粉為細度為40目~70目天然沸石粉、120目~200目天然沸石粉或其兩種任意比例復配的混合物。
8.據權利要求1所述的一種高速鐵路無砟軌道自充填混凝土專用改性劑，其特徵在於：所述的高分子吸水樹脂為80目~120目聚醯胺類高分子吸水樹脂、澱粉類高分子吸水樹脂或其兩種任意比例復配的混合物。
9.據權利要求1所述的一種高速鐵路無砟軌道自充填混凝土專用改性劑，其特徵在於：所述的緩凝組分為葡萄糖酸鈉、檸檬酸、三聚磷酸鈉、硼酸鈉、麥芽糖或其兩種任意比例復配的混合物。
10.據權利要求1所述的一種高速鐵路無砟軌道自充填混凝土專用改性劑，其特徵在於：所述的膨脹組分為輕燒氧化鎂膨脹劑、氧化鈣膨脹劑或其兩種任意比例復配的混合物。
實施方式
- 實施例1
將各組分材料按如下比例混合均勻即得《一種高速鐵路無砟軌道自充填混凝土專用改性劑》材料：納米二氧化矽：20％，改性偏高嶺土：35％，超細礦渣粉：20％，改性澱粉：1％，乳膠粉：2％，沸石粉：10％，聚醯胺高分子吸水樹脂：1％，氧化鎂膨脹劑：11％。
採用上述配方製得的《一種高速鐵路無砟軌道自充填混凝土專用改性劑》所配製的自充填混凝土配合比見表1：
水泥（P·042.5） | I級粉煤灰 | 水 | 中砂 | 5~20毫米碎石 | 聚羧酸減水劑 | 該發明改性劑 |
308 | 196 | 174 | 858 | 702 | 5.6 | 56 |
採用上述配方製得的《一種高速鐵路無砟軌道自充填混凝土專用改性劑》所配製的自充填混凝土性能見表2：
初始擴展度（毫米） | 2小時擴展度（毫米） | T50時間（s） | Bj高差（毫米） | 漿體粘度（兆帕·秒） | 粘結強度（兆帕） | 乾燥收縮（×10） | 56d抗壓強度（兆帕） |
695 | 630 | 3.5 | 9.0 | 2155 | 2.8 | 380 | 49.2 |
- 實施例2
將各組分材料按如下比例混合均勻即得《一種高速鐵路無砟軌道自充填混凝土專用改性劑》材料：納米二氧化矽：10％，改性偏高嶺土：30％，超細礦渣粉：30％，改性澱粉：3.5％，乳膠粉：4％，沸石粉：10％，澱粉類吸水樹脂：1％，三聚磷酸鈉：0.5％，氧化鎂膨脹劑：6％，氧化鈣膨脹劑：5％。
採用上述配方製得的《一種高速鐵路無砟軌道自充填混凝土專用改性劑》所配製的自充填混凝土配合比見表3：
水泥（P·042.5） | I級粉煤灰 | 水 | 中砂 | 5~20毫米碎石 | 聚段酸減水劑 | 該發明改性劑 |
290 | 232 | 179 | 831 | 709 | 5.8 | 58 |
採用上述配方製得的《一種高速鐵路無砟軌道自充填混凝土專用改性劑》所配製的自充填混凝土性能見表4：
初始擴展度（毫米） | 2小時擴展度（毫米） | T50時間（s） | Bj高差（毫米） | 漿體粘度（兆帕·秒） | 粘結強度（兆帕） | 乾燥收縮（×10） | 56d抗壓強度（兆帕） |
700 | 700 | 4.0 | 7.8 | 3329 | 3.6 | 360 | 53.7 |
- 實施例3
將各組分材料按如下比例混合均勻即得《一種高速鐵路無砟軌道自充填混凝土專用改性劑》材料：納米二氧化矽：15％，改性偏高嶺土：27％，超細礦渣粉：20％，改性澱粉：3.5％，乳膠粉：4％，沸石粉：12％，聚醯胺高分子吸水樹脂：1.5％，葡萄糖酸鈉：1.0％，氧化鎂膨脹劑：10％，氧化鈣膨脹劑：6％。
採用上述配方製得的《一種高速鐵路無砟軌道自充填混凝土專用改性劑》所配製的自充填混凝土配合比見表5：
水泥（P·042.5） | I級粉煤灰 | 水 | 中砂 | 5~20毫米碎石 | 聚羧酸減水劑 | 該發明改性劑 |
290 | 220.4 | 174 | 816 | 724 | 5.8 | 69.6 |
採用上述配方製得的《一種高速鐵路無砟軌道自充填混凝土專用改性劑》所配製的自充填混凝土性能見表6：
初始擴展度（毫米） | 2小時擴展度（毫米） | T50時間（s） | Bj高差（毫米） | 漿體粘度（兆帕·秒） | 粘結強度（兆帕） | 乾燥收縮（×10） | 56d抗壓強度（兆帕） |
690 | 705 | 3.5 | 10.1 | 4096 | 3.8 | 330 | 54.5 |
榮譽表彰
2016年12月7日，《一種高速鐵路無砟軌道自充填混凝土專用改性劑》獲得第十八屆中國專利優秀獎。
技術方案
《一種高速鐵路無砟軌道自充填混凝土專用改性劑》採用功能複合技術，其特徵在於其由納米二氧化矽、改性偏高嶺土、超細礦渣粉、增稠組分、乳膠粉、沸石粉、高分子吸水樹脂、緩凝組分和膨脹組分等混合而成，各組分所占比例為：納米二氧化矽：10％~20％，改性偏高嶺土：25％~40％，超細礦渣粉：20％~35％，增稠組分：0.1％~5％，乳膠粉：1％~10％，沸石粉：3％~15％，高分子吸水樹脂：1％~3％，緩凝組分：0％~1％，膨脹組分：10％~20％。
所述的納米二氧化矽為親水性氣相納米二氧化矽，比表面積在200000~300000平方米/千克之間，氯離子含量小於0.06％。
所述的偏高嶺土為細度為2微米偏高嶺土、4微米偏高嶺土或其兩種任意比例復配的混合物。
所述的超細礦渣粉為比表面積600~750平方米/千克粉磨超細粒化高爐礦渣粉。
所述的增稠組分為粘度80000~100000帕·秒（5％水溶液）的化學改性澱粉。
所述的乳膠粉為聚醋酸乙烯可再分散粉。
所述的沸石粉為細度為40目~70目天然沸石粉、120目~200目天然沸石粉或其兩種任意比例復配的混合物。
所述的高分子吸水樹脂為80目~120目聚醯胺類高分子吸水樹脂、澱粉類高分子吸水樹脂或其兩種任意比例復配的混合物。
所述的緩凝組分為葡萄糖酸鈉、檸檬酸、三聚磷酸鈉、硼酸鈉、麥芽糖或其兩種任意比例復配的混合物。
所述的膨脹組分為輕燒氧化鎂膨脹劑、氧化鈣膨脹劑或其兩種任意比例復配的混合物。
改善效果
《一種高速鐵路無砟軌道自充填混凝土專用改性劑》是為解決高速鐵路板式無砟軌道充填層結構自充填混凝土拌和物體系穩定性差、硬化混凝土收縮變形大等問題所開發的專用改性劑，其優點在於：在不降低自充填混凝土高流動性和自填充性的前提下，提高混凝土拌和物體系塑性粘度，有效抑制混凝土拌和物泌水、離析、浮漿等問題，並能適當延長自充填混凝土可操作時間。同時，還能大幅提高自充填混凝土與軌道板的界面粘結強度，有效降低自充填混凝土收縮變形。
技術領域
《一種高速鐵路無砟軌道自充填混凝土專用改性劑》屬於交通工程中的混凝土新材料技術領域，適用於高速鐵路CRTSⅡ型無砟軌道岔區自充填混凝土和CRTSⅢ型無砟軌道自充填混凝土使用。
權利要求
1.《一種高速鐵路無砟軌道自充填混凝土專用改性劑》特徵在於其由納米二氧化矽、改性偏高嶺土、超細礦渣粉、增稠組分、乳膠粉、沸石粉、高分子吸水樹脂、緩凝組分和膨脹組分等混合而成，各組分所占比例為：納米二氧化矽：10％~20％，改性偏高嶺土：25％~40％，超細礦渣粉：20％~35％，增稠組分：0.1％~5％，乳膠粉：1％~10％，沸石粉：3％~15％，高分子吸水樹脂：1％~3％，緩凝組分：0％~1％，膨脹組分：10％~20％。
2.據權利要求1所述的一種高速鐵路無砟軌道自充填混凝土專用改性劑，其特徵在於：所述的納米二氧化矽為親水性氣相納米二氧化矽，比表面積在200000~300000平方米/千克之間，氯離子含量小於0.06％。
3.據權利要求1所述的一種高速鐵路無砟軌道自充填混凝土專用改性劑，其特徵在於：所述的偏高嶺土為細度為2微米偏高嶺土、4微米偏高嶺土或其兩種任意比例復配的混合物。
4.據權利要求1所述的一種高速鐵路無砟軌道自充填混凝土專用改性劑，其特徵在於：所述的超細礦渣粉為比表面積600~750平方米/千克粉磨超細粒化高爐礦渣粉。
5.據權利要求1所述的一種高速鐵路無砟軌道自充填混凝土專用改性劑，其特徵在於：所述的增稠組分為粘度80000~100000帕·秒（5％水溶液）的化學改性澱粉。
6.據權利要求1所述的一種高速鐵路無砟軌道自充填混凝土專用改性劑，其特徵在於：所述的乳膠粉為聚醋酸乙烯可再分散粉。
7.據權利要求1所述的一種高速鐵路無砟軌道自充填混凝土專用改性劑，其特徵在於：所述的沸石粉為細度為40目~70目天然沸石粉、120目~200目天然沸石粉或其兩種任意比例復配的混合物。
8.據權利要求1所述的一種高速鐵路無砟軌道自充填混凝土專用改性劑，其特徵在於：所述的高分子吸水樹脂為80目~120目聚醯胺類高分子吸水樹脂、澱粉類高分子吸水樹脂或其兩種任意比例復配的混合物。
9.據權利要求1所述的一種高速鐵路無砟軌道自充填混凝土專用改性劑，其特徵在於：所述的緩凝組分為葡萄糖酸鈉、檸檬酸、三聚磷酸鈉、硼酸鈉、麥芽糖或其兩種任意比例復配的混合物。
10.據權利要求1所述的一種高速鐵路無砟軌道自充填混凝土專用改性劑，其特徵在於：所述的膨脹組分為輕燒氧化鎂膨脹劑、氧化鈣膨脹劑或其兩種任意比例復配的混合物。
實施方式
- 實施例1
將各組分材料按如下比例混合均勻即得《一種高速鐵路無砟軌道自充填混凝土專用改性劑》材料：納米二氧化矽：20％，改性偏高嶺土：35％，超細礦渣粉：20％，改性澱粉：1％，乳膠粉：2％，沸石粉：10％，聚醯胺高分子吸水樹脂：1％，氧化鎂膨脹劑：11％。
採用上述配方製得的《一種高速鐵路無砟軌道自充填混凝土專用改性劑》所配製的自充填混凝土配合比見表1：
水泥（P·042.5） | I級粉煤灰 | 水 | 中砂 | 5~20毫米碎石 | 聚羧酸減水劑 | 該發明改性劑 |
308 | 196 | 174 | 858 | 702 | 5.6 | 56 |
採用上述配方製得的《一種高速鐵路無砟軌道自充填混凝土專用改性劑》所配製的自充填混凝土性能見表2：
初始擴展度（毫米） | 2小時擴展度（毫米） | T50時間（s） | Bj高差（毫米） | 漿體粘度（兆帕·秒） | 粘結強度（兆帕） | 乾燥收縮（×10） | 56d抗壓強度（兆帕） |
695 | 630 | 3.5 | 9.0 | 2155 | 2.8 | 380 | 49.2 |
- 實施例2
將各組分材料按如下比例混合均勻即得《一種高速鐵路無砟軌道自充填混凝土專用改性劑》材料：納米二氧化矽：10％，改性偏高嶺土：30％，超細礦渣粉：30％，改性澱粉：3.5％，乳膠粉：4％，沸石粉：10％，澱粉類吸水樹脂：1％，三聚磷酸鈉：0.5％，氧化鎂膨脹劑：6％，氧化鈣膨脹劑：5％。
採用上述配方製得的《一種高速鐵路無砟軌道自充填混凝土專用改性劑》所配製的自充填混凝土配合比見表3：
水泥（P·042.5） | I級粉煤灰 | 水 | 中砂 | 5~20毫米碎石 | 聚段酸減水劑 | 該發明改性劑 |
290 | 232 | 179 | 831 | 709 | 5.8 | 58 |
採用上述配方製得的《一種高速鐵路無砟軌道自充填混凝土專用改性劑》所配製的自充填混凝土性能見表4：
初始擴展度（毫米） | 2小時擴展度（毫米） | T50時間（s） | Bj高差（毫米） | 漿體粘度（兆帕·秒） | 粘結強度（兆帕） | 乾燥收縮（×10） | 56d抗壓強度（兆帕） |
700 | 700 | 4.0 | 7.8 | 3329 | 3.6 | 360 | 53.7 |
- 實施例3
將各組分材料按如下比例混合均勻即得《一種高速鐵路無砟軌道自充填混凝土專用改性劑》材料：納米二氧化矽：15％，改性偏高嶺土：27％，超細礦渣粉：20％，改性澱粉：3.5％，乳膠粉：4％，沸石粉：12％，聚醯胺高分子吸水樹脂：1.5％，葡萄糖酸鈉：1.0％，氧化鎂膨脹劑：10％，氧化鈣膨脹劑：6％。
採用上述配方製得的《一種高速鐵路無砟軌道自充填混凝土專用改性劑》所配製的自充填混凝土配合比見表5：
水泥（P·042.5） | I級粉煤灰 | 水 | 中砂 | 5~20毫米碎石 | 聚羧酸減水劑 | 該發明改性劑 |
290 | 220.4 | 174 | 816 | 724 | 5.8 | 69.6 |
採用上述配方製得的《一種高速鐵路無砟軌道自充填混凝土專用改性劑》所配製的自充填混凝土性能見表6：
初始擴展度（毫米） | 2小時擴展度（毫米） | T50時間（s） | Bj高差（毫米） | 漿體粘度（兆帕·秒） | 粘結強度（兆帕） | 乾燥收縮（×10） | 56d抗壓強度（兆帕） |
690 | 705 | 3.5 | 10.1 | 4096 | 3.8 | 330 | 54.5 |
榮譽表彰
2016年12月7日，《一種高速鐵路無砟軌道自充填混凝土專用改性劑》獲得第十八屆中國專利優秀獎。
