[发明专利]一种板式无砟轨道自密实混凝土用干粉砂浆的制备与应用

说明书

技术领域：

本发明属于建筑材料领域，具体涉及一种高稳健、低损耗、绿色环保的板式无砟轨道自密实混凝土用干粉砂浆的制备与应用，适用于高速铁路板式无砟轨道封闭模腔结构以及其他结构。

背景技术：

以混凝土材料自身智能动力实现结构的自充填和自密实功能是利用材料性能来解决由施工因素而引起结构耐久性问题的重大技术革命。作为智能动力混凝土的典型代表——自密实混凝土因其高可施工性、技术经济性以及环境友好性被应用于具有我国自主知识产权的CRTS III型板式无砟轨道结构中。自密实混凝土在高速铁路中的应用，始于京津城际亦庄车站道岔区充填层，推广于京沪高速铁路路基段道岔区充填层，规模应用于CRTS III型板式无砟轨道工程。与正常振捣混凝土相比，自密实混凝土高粉体用量、低水胶比、低骨料用量的配合比特征以及自密实混凝土高流动性决定了自密实混凝土主要性能特点为敏感性，具体表现为原材料敏感性、温度敏感性、施工敏感性以及时间敏感性。铁路条状结构分布与混凝土用原材料就地取材之间的矛盾，加剧了CRTS III型板式无砟轨道自密实混凝土对原材料的依赖性，造成了自密实混凝土施工过程损耗过大。

为降低高速铁路CRTS III型板式无砟轨道施工过程的损耗，从自密实混凝土制备、施工控制、施工组织等方面开展了相关试验。基于解决现场施工问题，有些学者提出采用干混自密实混凝土的方式，如《一种干混自密实混凝土及其制备方法和应用》(01210393043.1)专利中提到采用干混自密实混凝土，该自密实混凝土配合比用水泥中没有掺加粉煤灰、矿渣粉等矿物掺和料，外加剂中只提及聚羧酸减水剂，没有膨胀组分、调凝组分、黏度调节组分等，此自密实混凝土可能会存在收缩大、水化热高、技术经济性差等问题。《一种密闭空间充填自密实混凝土及其制备方法和应用》ZL201110358707.6中提及的自密实混凝土矿物掺和料只有粉煤灰，且没有技术要求；没有增稠剂或者流平剂，自密实混凝土中的气泡很难稳定；添加了5-50份丙烯酸乳液、苯丙乳液、SBR乳液的一种或多种，这样虽然提高了自密实混凝土的黏结强度，但会降低自密实混凝土的弹性模量，致使自密实混凝土的弹性模量无法满足设计要求。《一种铁路板式无砟轨道用自密实混凝土拌合物》(201110347836.5)提及一种添加2-10份橡胶粉的自密实混凝土，橡胶颗粒的添加会降低自密实混凝土的强度，该专利实例中28d抗压强度仅为41MPa，细骨料的细度模数2.5-4.0。按照《建设用砂》标准，粗砂的细度模数为3.7-3.1，并不存在3.1以上模数的细骨料。《用于高速铁路III型板式无砟轨道的自密实混凝土及其制备方法》(201110229430.7)提及一种自密实混凝土配合比包括普通P·O42.5硅酸盐水泥100份、膨胀剂11份、粉煤灰38.5份、矿粉20.5份、细度模数2.4-2.8的砂261-277份、粒径5-10mm的石子235-251份、膨胀剂11份、增稠剂0.04份、水56-60份、减缩剂1.3份、减水剂2.3份、保坍剂0.37，对原材料没有给出要求。道岔区自密实混凝土相关专利有《无砟轨轨道岔自密实混凝土》(201010101400.3)提及的一种自密实混凝土，矿物掺和料仅包括S95矿渣粉、细骨料为细度模数2.5-3.0的河砂、膨胀剂为铝粉类膨胀剂、粗骨料为5-10mm连续级配碎石。《一种用于高速铁路道床板底座的自密实混凝土》(20110032789.5)提及一种自密实混凝土配合比，细骨料为细度模数2.6-3.0的天然河砂；《用于高速铁路岔区板式无砟轨道充填层自密实混凝土》(201110294234.8)提及一种自密实混凝土配合比，矿物掺和料仅为I级粉煤灰，添加了抗裂剂，没有添加功能性外加剂。在相关文献的研究中，干拌自密实混凝土采用525RII型硅酸盐水泥、矿物掺和料为地开石粉、细骨料为莫氏硬度8.5度的石英砂、碎石采用5-16mm石灰石质碎石，水泥采用425普通硅酸盐水泥，矿物掺和料掺加了地开石粉，受资源分布的有效性，石英砂的应用也有限，因此，该研究使用价值较低。目前无砟轨道用自密实混凝土专利都是基于传统混凝土生产的方式，没有从本质上解决自密实混凝土对原材料品质波动的敏感性问题，尤其是骨料含水率的波动对自密实混凝土拌合物性能的影响。

发明内容：

本发明基于板式无砟轨道自密实混凝土施工过程损耗大、拌合物工作性能不可控等问题，创造性地采用自密实混凝土干粉砂浆现场添加骨料和水的措施解决了自密实混凝土对原材料品质波动，尤其是对细骨料含水率的敏感性问题。