[发明专利]对无碴轨道进行健康自诊断的导电沥青混凝土及制备方法

说明书

本发明公开了一种对无碴轨道进行健康自诊断的导电沥青混凝土及制备方法，涉及高速铁路无碴轨道技术领域。对无碴轨道进行健康自诊断的导电沥青混凝土由集料、沥青、石墨、碳纤维、矿粉组成。对无碴轨道进行健康自诊断的导电沥青混凝土的制备方法，首先通过烘干集料，随后加入碳纤维，进一步的在混合料中加入沥青，搅拌之后，加入矿粉是石墨进行搅拌，对得到的混合料进行装模并成型试件。本发明提供了一种对无碴轨道进行健康自诊断的导电沥青混凝土及制备方法，能够在路基本体发生局部变形时就及时预警，并进行及时整治，保障了列车运行的安全性，并延长路基的使用寿命。

技术领域

本发明属于高速铁路无碴轨道技术领域，涉及一种对无碴轨道进行健康自诊断的导电沥青混凝土及制备方法。

背景技术

2016年7月，国家发展和改革委发布《中长期铁路网规划》，在未来的15年，高铁总里程要实现比2015年翻一番。高速铁路建造技术也是《国家中长期科学和技术发展规划纲要(2006-2020)》明确优先发展的先进建造前沿技术。高速铁路生命力体现在其高速度、高密度、高舒适性和高安全性方面，而要实现快速、舒适和安全，则需要平顺且稳定的线路，这就要求严格控制线下结构的沉降变形。因此高速铁路无碴轨道轨下基础的健康监测是高速铁路建造技术领域具有重大需求的共性关键问题。

目前，高速铁路轨下基础主要以散粒体碎石有碴轨道和水泥混凝土整体无碴轨道为主。然而，水泥混凝土轨下基础受制于易开裂、振动大、噪声强、适应路基变形能力差以及修复极其困难等问题。沥青混凝土兼具强度和柔性且易于施工维护，是轨下基础应重点考虑的材料。鉴于沥青混凝土优良的保温与防水性能，中铁二院中标的莫斯科至喀山穿越季冻区，最高时速达400km的高速铁路基床表层结构也拟采用沥青混凝土，可以预见，铁路沥青混凝土轨下基础的应用前景将越来越广阔。

当前，高速铁路运营阶段轨下基础的健康监测主要通过水准测量或者在路基本体中埋设沉降应变计等措施。但是考虑到目前高铁运行班次较多，速度很快，采用现场测量，不安全，费时费力，最重要的是无法及时发现轨下基础结构的沉降变形，只有当沉降变形反应到轨道板上时才能够被发现。如果能够在路基本体发生局部变形时就及时预警，并进行及时整治，这对列车运行安全性保障和延长路基的使用寿命都具有非常重要的意义。目前沥青混凝土结构物的健康状况评价主要依靠外部观察和专家评分，采用主客观相结合的办法来评价路面的使用性能，这造成管理水平和效率的低下。更重要的是它没有建立明确的定量关系，无法发现内部应力水平的变化和早期损害。只有当外部出现明显缺陷时才开始考虑维修养护，是一种破坏性的保养，造成养护成本居高不下。因此寻找新的高速铁路无碴轨道导电沥青混凝土基层智能化管理办法势在必行。

发明内容

为实现上述目的，本发明提供一种对无碴轨道进行健康自诊断的导电沥青混凝土及制备方法，解决了现有技术中高速铁路运营阶段轨下基础的健康监测不安全、费时费力，且无法及时发现轨下基础结构的沉降变形，只有当沉降变形反应到轨道板上时才能够被发现的问题。

本发明所采用的技术方案是，对无碴轨道进行健康自诊断的导电沥青混凝土，按照质量份数，由集料100份、沥青5.1-5.8份、石墨18-25份、碳纤维0.5-1.5份、矿粉10份组成。

进一步的，所述集料级配类型为AC-20。

进一步的，所述碳纤维为沥青基碳纤维。

进一步的，所述沥青基碳纤维的长度为5mm。

本发明所采用的另一技术方案是，对无碴轨道进行健康自诊断的导电沥青混凝土的制备方法，具体按照以下步骤进行：

步骤一、准备所需集料的质量，将集料在170℃的温度下烘干6h；

步骤二、在烘干的集料中加入碳纤维，混合料在170℃的搅拌锅中搅拌两次，每次搅拌100s；

步骤三、将步骤二所得混合料中继续加入160℃的沥青，在170℃的搅拌锅中搅拌一次，搅拌100s；