[发明专利]适用于膨胀岩地区铁路路基基床的水泥基防水抗裂材料

说明书

技术领域

本发明涉及一种水泥基防水抗裂材料，具体涉及一种适用于膨胀岩地区铁路路基基床上部防止地表水下渗的且能经受列车动荷载疲劳作用的低强度高弹性防水材料。

背景技术

膨胀岩属于软岩中的特殊类型，它的性状具有似岩非岩、似土非土的特点，其湿度变化时有较大体积变化，变形受约束时产生较大内应力，具有吸水膨胀、失水收缩和反复胀缩变形、浸水承载力衰减、干缩裂隙发育等特性，性质极不稳定。建设在上面的基建工程产生常会出现不均匀的竖向或水平的胀缩变形，造成位移、开裂、倾斜甚至破坏，且往往成群出现，危害性很大，一般于工程完工后半年到五年出现^[1，2]。

膨胀岩广泛分布于我国西南地区，尤以我国的广西和云南最为广泛。几年来，大量的交通工程项目在我国西部地区建设。目前在我国西南地区已经完成的建设项目中，已有部分工程受到膨胀岩的影响。例如，由于南昆铁路广西段路基大部分位于膨胀岩地段，在通车使用了一段时间后，发现由于基床下部的膨胀岩在地下水和地表水的反复作用下发生的胀缩变形，加之铁路路基上部直接承受列车动力荷载作用，造成了南昆铁路路基基床的严重病害。基床病害主要有路基下沉翻浆、冒泥、基床鼓起、侧向挤压破坏(如图2所示)等。路基基床一旦出现病害将直接威胁列车的安全运行，造成列车慢行，停开，严重者会造成列车脱轨，翻车，给国家造成重大损失^[3，4]。因此研究线膨胀岩基床病害的整治方法有着重大的现实意义。

通过大量的现场调查，发现以下2个因素共同作用导致了膨胀岩基床病害的发生^[2，4]。第一，地下水和地表水在路基基床中渗透，导致了膨胀岩的膨胀和收缩变形；第二，列车行驶过程中动力荷载的反复作用。在已经建成的南昆铁路中，1998年至今南宁铁路局投入了近亿元资金整治路基病害，采用了挖除换填、全封闭等整治措施，尽管耗费巨资，基床病害问题始终未得到有效解决。既有南昆铁路膨胀土(岩)实践证明，膨胀岩具有复杂的工程地质特性，如果不采取措施或措施不当，不仅无法保证施工质量和施工工期，还会给铁路运营留下隐患，后患无穷。根据以上分析，在膨胀岩地区的路基基床施工中，最重要的是要能够隔绝地表水通过路基下渗到膨胀岩上，而且防水材料还需要具有良好的抗裂性能，能能够随着膨胀岩在地下水作用下发生轻微变形而变形。

目前，关于路基基床防水的技术措施主要是在基床下部铺设复合防水板、热拌沥青层、混凝土层，或者增大换填深度等措施^[5]。这些方法在膨胀岩表面铺设往往达不到防水的作用。试验发现复合防水板接缝往往是渗水的通道，而且下渗的地表水容易在防水板内部形成水袋，在列车动荷载作用下，形成泵击效应，造成防水失效。热拌沥青的质量控制要求非常高，而且价格不菲。混凝土是脆性材料，膨胀岩稍有胀缩，就容易开裂，失去防水作用。增大基床换填深度，建设成本将大幅增加，且严重影响工期^[6，7]。

虽然，铁路建设中有关路基基床防排水的研究已经开展了多年，但是关于膨胀岩地区路基基床防水的有效方法还鲜见报道。因此，研发一种能够有效隔断地表水向膨胀岩渗透，而且本身能够随膨胀岩的变形而发生一定的变形，具有较强抗裂性能，适合于膨胀岩地区路基基床防水结构层的水泥基防水抗裂材料，对于我国膨胀岩地区铁道工程的建设具有重要意义。

参考文献：

[1]冯玉勇，张永双，曲永新，等.南昆铁路百色盆地膨胀土路堤病害机理研究，岩土工程学报，2001，23(4)：463-469.

[2]冯俊德，杨果林，龙广成.云桂铁路膨胀岩(土)现场调查、调研和处治建议报告.成都，中铁二院；长沙，中南大学，2010.

[3]曾继杰.南宁盆地膨胀岩的工程性质及防护措施，路基工程，2001，(6)：5-10.

[4]吴志平，舒茂芳，潘焱.我局辖内南昆线膨胀(岩)土路基病害情况调查及整治分析.2003年中国交通土建工程学术暨建设成果论文集，672-677.

[5]郝瀛.铁道工程，中国铁道出版社，北京，2004.

[6]邱延峻，魏永幸.客运专线无砟轨道路基面防水型沥青混合料.铁道学报，2008，30(5)：85-90.

[7]刘宁.使用防水土工膜防治路基-路面的水因破坏.交通世界，2010，(15)：238-240.

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种具有较好防水性能和良好弹性变形性能的适用于膨胀岩地区铁路路基基床的水泥基防水抗裂材料。