一种水泥乳化沥青砂浆及其制备方法
一种水泥乳化沥青砂浆及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于铁路建筑材料领域，具体涉及一种用于充填高速铁路板式无砟轨道板 下空间的水泥乳化沥青砂浆及其制备方法。
【背景技术】
[0002] 板式无砟轨道作为高速铁路主要结构形式之一，在我国得到了大量应用。其结构 特点是在路基或桥梁面上铺设混凝土底座，在底座上放置预制的轨道板，两者之间预留约 3~6cm厚的扁平空间，灌注水泥乳化沥青砂浆，依靠砂浆自重流动充填板下空间，固化后 形成均匀的兼具刚性和弹性的充填垫层，用来调整轨道板面几何状态和支撑上部传力，因 此水泥乳化沥青砂浆充填层材料对于提高列车高速行驶的安全性与舒适性均具有非常重 要的作用。
[0003] 目前，我国自主研发的水泥乳化沥青砂浆一般由水泥、乳化沥青、膨胀剂、消泡剂、 引气剂、铝粉和水等原材料组成，在无砟轨道施工和使用中效果均较好。但砂浆中乳化沥青 用量多，质量约占三分之一，且专用乳化沥青的价格相对较高，造成水泥乳化沥青砂浆价格 较高，因此，在砂浆性能不变的条件下降低成本一直是研发方向，对实际工程具有重要的经 济意义。
【发明内容】
[0004] 针对上述问题，本发明的一个目的在于提供一种用于充填板式无砟轨道板下空间 的水泥乳化沥青砂浆。该水泥乳化沥青砂浆以价廉、质轻的天然沥青部分替代比较昂贵的 专用乳化沥青，并且减少高模量砂所占的比例，在保证砂浆性能符合技术要求的情况下，不 仅降低了水泥乳化沥青砂浆的成本，而且提高了砂浆的均质性，改善了砂浆性能。
[0005] 为了实现上述目的，本发明采用了如下的技术方案。
[0006] -种水泥乳化沥青砂浆，以重量份计，包括：水泥0. 95~0. 99份，乳化沥青 0. 35~1. 8份，天然沥青0. 01~0. 3份，砂1~2. 5份，膨胀剂0. 01~0. 05份，水0~0. 5 份，消泡剂〇· 001~〇· 01份，引气剂〇· 003~0· 01份，铝粉0· 0001~0· 0003份。
[0007] 优选的，所述水泥乳化沥青砂浆，以重量份计，包括：水泥0. 99份，乳化沥青I. 1~ 1. 2份，天然沥青0. 2~0. 3份，砂1. 6~1. 8份，膨胀剂0. 01份，水0. 4~0. 5份，消泡剂 0· 001 ~0· 002 份，引气剂 0· 004 ~0· 005 份，铝粉 0· 0001 ~0· 0002 份。
[0008] 优选的，所述天然沥青为湖沥青、岩沥青、海底沥青中的一种或任意比例的多种。
[0009] 更优选的，所述天然沥青粒径为0. 075~0. 6mm。
[0010] 优选的，所述乳化沥青为阳离子慢裂乳化沥青。
[0011] 优选的，所述砂为细度模数1. 4-1. 6的细砂；更优选的，所述细砂选自河砂、山砂 或机制硅砂中的一种或任意比例的多种。
[0012] 优选的，所述的引气剂选自松香类引气剂、三萜皂甙类、十二烷基磺酸钠和十二烷 基苯磺酸钠中一种或任意比例的多种。
[0013] 优选的，所述水泥为硅酸盐水泥；更优选自P · I型硅酸盐水泥、P · II型硅酸盐水 泥、42. 5普通娃酸盐水泥和52. 5普通娃酸盐水泥中的一种。
[0014] 优选的，所述的消泡剂选自有机硅类消泡剂、磷酸丁酯类消泡剂中的一种或任意 比例的多种。
[0015] 优选的，所述的膨胀剂选自UEA、CSA、石灰类膨胀剂、MgO类膨胀剂和铝粉中一种 或任意比例的多种。
[0016] 本发明还有一个目的在于提供上述用于充填板式无砟轨道板下空间的水泥乳化 沥青砂浆的制备方法，包括如下步骤：
[0017] I.按照重量配比准备各原料；
[0018] II.将所述重量份的水、乳化沥青和消泡剂依次加入砂浆搅拌机内，搅拌速度为 20 ~40rpm ;
[0019] III.将搅拌速度升高到60~SOrpm，加入所述重量份的砂、水泥、天然沥青、膨胀 剂和铝粉；
[0020] IV.加入所述重量份的引气剂，并将搅拌速度升高到100~140rpm，搅拌3~ 5min ；
[0021] V.将搅拌速度降低至20~40rpm，搅拌lmin，即得。
[0022] 或者，上述用于充填板式无砟轨道板下空间的水泥乳化沥青砂浆的制备方法，包 括如下步骤：
[0023] I.将砂、水泥、天然沥青、膨胀剂和铝粉按照所述配比混合均勾，得到干料；
[0024] II.搅拌下，将水、乳化沥青和消泡剂按照所述配比依次加入砂浆搅拌机内，搅拌 速度为20~40rpm ;
[0025] III.将搅拌速度升高到60~80rpm，按照配比加入所述干料；
[0026] IV.按照配比加入所述引气剂，并将搅拌速度升高到100~140rpm，搅拌3~ 5min ；
[0027] V.将搅拌速度降低至20~40rpm，搅拌lmin，即得。
[0028] 上述两种制备方法制备得到的水泥乳化沥青砂浆性能一致。预先制备干料的方法 在实际施工中更便捷，因此是优选的方法。
[0029] 上述水泥乳化沥青砂浆可以按照如下方法使用：
[0030] (1)将灌注袋固定安装在混凝土底座与轨道板之间的空隙内；
[0031] (2)将所述水泥乳化沥青砂浆通过中转罐经由灌注漏斗注入砂浆灌注袋中，所述 水泥乳化沥青砂浆应一次性连续流入灌注袋以防止产生气泡，开始时所述水泥乳化沥青砂 浆应缓慢灌注，随后加快灌注速度，当所述水泥乳化沥青砂浆灌注超过灌注袋的三分之二 时，则应逐步降低灌注速度以排除所述水泥乳化沥青砂浆与轨道板之间的缝隙，直至灌注 袋被所述水泥乳化沥青砂浆充分填充，同时保证灌注袋排气口距所述水泥乳化沥青砂浆高 度多30cm，将灌注袋的灌注口、排气口用支架固定支撑；
[0032] (3)灌注结束后，将灌注袋灌浆口与排气口余下的所述水泥乳化沥青砂浆挤入灌 注袋，挤压程度以确保所述水泥乳化沥青砂浆充填饱满、砂浆垫层与轨道板边角密贴，同时 将灌注口、排气口根部用卡子扎紧；
[0033] (4)当所述水泥乳化沥青砂浆抗压强度大于0.1 MPa后，将灌注口、排气口处砂浆 沿灌注袋边缘切除，并将切口封闭。
[0034] 上述水泥乳化沥青砂浆适用于CRTS I型轨道板下空间填充。
[0035] 乳化沥青中的沥青是石油沥青，即原油经炼制后剩余的重质产物。天然沥青是一 种自然界存在的固体沥青物质，包括湖沥青、岩沥青和海底沥青三大类，其软化点高、针入 度小，不能完全替代石油沥青。但经研宄发现，以天然沥青替代一部分乳化沥青制备砂浆， 砂浆的各项性能指标完全符合法定要求。分析原因，可能是天然沥青和乳化沥青的界面结 合好。而且天然沥青开采后无需提炼，进行破碎分级除杂就可直接应用于本发明。其保存 和运输方便，价格低廉，当前价格不到乳化沥青中折算固含量沥青价格的三分之一。因此， 以天然沥青替代一部分乳化沥青制备砂浆，能够降低水泥乳化沥青砂浆成本。
[0036] 天然沥青是固态的，经破碎分级后其粒径大部分小于0. 3mm，密度约1. 3~ I. 4X 103kg/m3左右，当作为原材料用于水泥乳化沥青砂浆，也可以看作是细集料。因此，同 样作为细集料之一的细砂用量则可相应减少。由于天然沥青密度约为河砂或机制砂的一 半，随着细砂用量的减少，降低了水泥乳化沥青砂浆中沉砂概率，提高了砂浆的均质性，改 善了砂浆性能。特别是高模量河砂或机制砂的减少、低弹模天然沥青体积增多，可增加水泥 乳化沥青砂浆的弹性，提升轨道的弹性减振性能。
[0037] 本发明的水泥乳化沥青砂浆原料中的消泡剂和引气剂，达到消除机械搅拌引入的 大气泡、增加体系微小气泡的目的，不仅提高早期流动性，而且固化后的微小空隙还可在受 冻时为自由水结晶膨胀提供应力释放空间，达到提高所述砂浆抗冻的目的。所述的膨胀剂 和铝粉用来调节砂浆的微膨胀性能，保证砂浆的板下充填密实性。
[0038] 本发明提供的水泥乳化沥青砂浆的长期弹性模量均小于lOOOOMPa，全部相关性能 指标均能符合铁道部科技基【2008】（74号）暂行技术条件的要求。
[0039] 另外，按照本发明的思路，也可制备出完全满足CRTSII型板式无砟轨道使用的充 填层水泥乳化沥青砂浆，具体做法是将阳离子乳化沥青换成阴离子乳化沥青，同时调整其 它多个组成成分，比如水泥和乳化沥青等的用量配比。
[0040] 总之，本发明提供的水泥乳化沥青砂浆具有优异的性能，在铁路施工领域具有广 阔的应用前景。
【具体实施方式】
[0041] 以下参照具体的实施例来说明本发明。本领域技术人员能够理解，这些实施例仅 用于说明本发明，其不以任何方式限制本发明的范围。
[0042] 下述实施例中的实验方法，如无特殊说明，均为常规方法。下述实施例中所用的药 材原料、试剂材料等，如无特殊说明，均为市售购买产品。
[0043] 其中，天然沥青为四川青川岩沥青，组成如下：粒径0. 075~0. 15mm占10%、 0· 15 ~0· 3mm 占 50%、0· 3 ~0· 6mm 占 40% ;
[0044] 水泥为P · I型52. 5硅酸盐水泥，铜陵海螺水泥有限公司；
[0045] 阳离子乳化沥青是阳离子慢 裂型乳化沥青，固含量60% ;
[0046] 膨胀剂为UEA普通型混凝土膨胀剂，石家庄市企鹅特种水泥有限公司；
[0047] 引气剂为松香类引气剂，天津岩瑞建材有限公司；
[0048] 消泡剂为有机硅类消泡剂，河南省道纯化工技术有限公司。
[0049] 实施例1-3和对比例1-3-种话用于CRTS I板式无砟轨道充填层的水泥乳化沥 青砂浆的制备
[0050] 原料配比见表1所示，其中1重量份=1kg。
[0051] 实施例1和2,以及对比例1和2均通过如下方法制备：
[0052] I.按照表1所示的重量配比准备各原料；
[0053] II.将表1所示重量份的水、乳化沥青和消泡剂依次加入砂浆搅拌机内，搅拌速度 为 20 ~40rpm ;
[0054] III.将搅拌速度升高到60~SOrpm，加入所述重量份的砂、水泥、天然沥青、膨胀 剂和铝粉；
[0055] IV.加入所述重量份的引气剂，并将搅拌速度升高到100~140rpm，搅拌3~ 5min ；
[0056] V.将搅拌速度降低至20~40rpm，搅拌lmin，即得。
[0057] 实施例3和对比例3通过如下方法制备：
[0058] I.按照表1所示重量份的砂、水泥、天然沥青、膨胀剂和铝粉混合均匀，得到干料；
[0059] II.开启砂浆搅拌机，将表1所示重量份的水、乳化沥青和消泡剂依次加入砂浆搅 拌机内，搅拌速度为20~40rpm ;
[0060] III.将搅拌速度升高到60~80rpm，加入步骤I得到的干料；
[0061] IV.加入表1所示重量份的引气剂，并将搅拌速度升高到100~140rpm，搅拌3~ 5min ；
[0062] V.将搅拌速度降低至20~40rpm，搅拌lmin，即得D
[0063] 表1实施例1-3和对比例1-3的原料组成
[0064]
[00&；)」 y土 i:沏肓促?仞用μ入、平饥咼，定炒氷纽·肷τ资用?κ*取入tw促?仞，列?罡τ炒 浆原材费用的70%左右，在此以对比例1中乳化沥青折算成固含量沥青为估算基准，即相 对成本为1。
[0066] 表1示出各实施例乳化沥青用量相较对比例1减少，降低了砂浆成本。实际施工 中，水泥乳化沥青砂浆的用量是巨大的，因此成本降低的规模效应将是非常可观的。但是当 天然沥青加量少时（如对比例2所示），其降低成本作用并不明显。
[0067] 试验例1实施例1-3和对比例1-3制备的水泥乳化沥青砂浆性能测定
[0068] 按照《客运专线铁路CRTS I型水泥乳化沥青砂浆暂行技术条件》（科技基 [2008]74号）和《严寒地区补充规定》（科技基[2009]77号），对实施例1-3和对比例1-3 制备的水泥乳化沥青砂浆各项性能进行测定，结果见表2。
[0069] 从表2可以看出，本发明的水泥乳化沥青砂浆的流动度、可工作时间、含气量、表 观密度、抗压强度、（ld、7d、28d)、弹性模量（28d)、泛浆率、膨胀率、材料分离度、抗冻性、耐 候性、抗疲劳性（100万次，12Hz)等16项指标都符合CRTS I型水泥乳化沥青砂浆的技术要 求。
[0070] 对比例1是当前工程实践当中使用的常规水泥乳化沥青砂浆的原料配比。与之相 较，实施例2和3的分离度小于对比例1，说明采用天然沥青替代部分乳化沥青可提高砂浆 的均质性。各实施例28d和56d弹性模量均较对比例有所下降，说明各实施例制备的砂浆 的弹性性能得到提高，尤其是实施例2和3。因此，实施例2和3是本发明优选的实施方式。
[0071] 虽然随着天然沥青替代乳化沥青的量的增加，用水量增大，24h和28d抗压强度略 有下降，但均在暂行技术条件要求范围内。
[0072] 对比例3的天然沥青加量超过本发明限定的用量范围时，致使砂浆弹性模量超 标。
[0073] 本试验例的测定结果显示，本发明含有天然沥青的、具有特定组成的水泥乳化沥 青砂浆，各项性能指标均符合现行技术要求，尤其是28d和56d弹性模量较低，更是优于现 有技术。
[0074] 本发明所述的水泥乳化沥青原料中，水泥、乳化沥青、天然沥青、砂、膨胀剂、水、消 泡剂、引气剂、铝粉的上下限取值以及区间值都能实现本发明，在此就不一一列举实施例。
[0075] 总之，本发明提供的水泥乳化沥青砂浆能够在保证砂浆各项指标性能达到法定要 求的前提下，降低了成本，提高砂浆的均质性和弹性性能。
[0076] 以上对本发明【具体实施方式】的描述并不限制本发明，本领域技术人员可以根据本 发明做出各种改变或变形，只要不脱离本发明的精神，均应属于本发明所附权利要求的范 围。
[0077]
【主权项】
1. 一种用于充填CRTSI型板式无砟轨道板下空间的水泥乳化沥青砂浆，以重量份计， 包括：水泥0. 95~0. 99份，乳化沥青0. 35~1. 8份，天然沥青0.Ol~0. 3份，砂1~2. 5 份，膨胀剂〇. 01~〇. 05份，水0~0. 5份，消泡剂0. 001~0. 01份，引气剂0. 003~0. 01 份，铝粉〇? 0001~〇? 0003份； 优选的，所述水泥乳化沥青砂浆，以重量份计，包括：水泥〇. 99份，乳化沥青I. 1~ 1. 2份，天然沥青0. 2~0. 3份，砂1. 6~1. 8份，膨胀剂0. 01份，水0. 4~0. 5份，消泡剂 0? 001 ~0? 002 份，引气剂 0? 004 ~0? 005 份，铝粉 0? 0001 ~0? 0002 份。2. 根据权利要求1所述的水泥乳化沥青砂浆，其特征在于，所述天然沥青为湖沥青、岩 沥青、海底沥青中的一种或任意比例的多种； 更优选的，所述天然沥青粒径为〇. 075~0. 6mm。3. 根据权利要求1或2所述的水泥乳化沥青砂浆，其特征在于，所述乳化沥青为阳离子 慢裂乳化沥青。4. 根据权利要求1至3中任一项所述的水泥乳化沥青砂浆，其特征在于，所述砂为细度 模数1. 4-1. 6的细砂；优选的，所述细砂选自河砂、山砂或机制硅砂中的一种或任意比例的 多种。5. 根据权利要求1至4中任一项所述的水泥乳化沥青砂浆，其特征在于，所述的引气剂 选自松香类引气剂、三萜皂甙类、十二烷基磺酸钠和十二烷基苯磺酸钠中一种或任意比例 的多种。6. 根据权利要求1至5中任一项所述的水泥乳化沥青砂浆，其特征在于，所述水泥为硅 酸盐水泥；优选自P?I型硅酸盐水泥、P?II型硅酸盐水泥、42. 5普通硅酸盐水泥和52. 5 普通硅酸盐水泥中的一种。7. 根据权利要求1至6中任一项所述的水泥乳化沥青砂浆，其特征在于，所述的消泡剂 选自有机硅类消泡剂、磷酸丁酯类消泡剂中的一种或任意比例的多种。8. 根据权利要求1至7中任一项所述的水泥乳化沥青砂浆，其特征在于，所述的膨胀剂 选自UEA、CSA、石灰类膨胀剂、MgO类膨胀剂和铝粉中一种或任意比例的多种。9. 权利要求1至8中任一项所述水泥乳化沥青砂浆的制备方法，包括如下步骤： I. 按照重量配比准备各原料； II. 将所述重量份的水、乳化沥青和消泡剂依次加入砂浆搅拌机内，搅拌速度为20~ 40rpm； III. 将搅拌速度升高到60~80rpm，加入所述重量份的砂、水泥、天然沥青、膨胀剂和 错粉； IV. 加入所述重量份的引气剂，并将搅拌速度升高到100~140rpm，搅拌3~5min; V. 将搅拌速度降低至20~40rpm，搅拌lmin，即得。10. 权利要求1至8中任一项所述水泥乳化沥青砂浆的制备方法，包括如下步骤： I.将砂、水泥、天然沥青、膨胀剂和铝粉按照所述配比混合均勾，得到干料；11. 搅拌下，将水、乳化沥青和消泡剂按照所述配比依次加入砂浆搅拌机内，搅拌速度 为 20 ~40rpm; III. 将搅拌速度升高到60~80rpm，按照配比加入所述干料； IV. 按照配比加入所述引气齐II，并将搅拌速度升高到100~140rpm，搅拌3~5min;
【专利摘要】本发明提供一种水泥乳化沥青砂浆及其制备方法。该水泥乳化沥青砂浆包括水泥、乳化沥青、天然沥青、砂、膨胀剂、水、消泡剂、引气剂、铝粉原材料混合搅拌而成，各组分所占重量份为：水泥0.95～0.99份，乳化沥青0.35～1.8份，天然沥青0.01～0.3份，砂1～2.5份，膨胀剂0.01～0.05份，水0～0.5份，消泡剂0.001～0.01份，引气剂0.003～0.01份，铝粉0.0001～0.0003份；其中，所述的天然沥青为湖沥青、岩沥青、海底沥青中的一种或任意比例的多种。本发明提供的水泥乳化沥青砂浆具有均质性好、弹性强等特点，适合对轨道结构减振有较高要求的板式无砟轨道充填使用。
【IPC分类】C04B28/00, C04B24/36, C04B14/06, C04B22/04
【公开号】CN104891874
【申请号】CN201510224863
【发明人】王涛, 李海燕, 邵丕彦, 吴韶亮, 魏曌, 贾恒琼, 刘子科, 李洪刚
【申请人】中国铁道科学研究院金属及化学研究所, 中国铁道科学研究院, 北京中铁科新材料技术有限公司, 铁科纵横（天津）科技发展有限公司
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2015年5月5日
【技术领域】
[0001] 本发明属于铁路建筑材料领域，具体涉及一种用于充填高速铁路板式无砟轨道板 下空间的水泥乳化沥青砂浆及其制备方法。
【背景技术】
[0002] 板式无砟轨道作为高速铁路主要结构形式之一，在我国得到了大量应用。其结构 特点是在路基或桥梁面上铺设混凝土底座，在底座上放置预制的轨道板，两者之间预留约 3~6cm厚的扁平空间，灌注水泥乳化沥青砂浆，依靠砂浆自重流动充填板下空间，固化后 形成均匀的兼具刚性和弹性的充填垫层，用来调整轨道板面几何状态和支撑上部传力，因 此水泥乳化沥青砂浆充填层材料对于提高列车高速行驶的安全性与舒适性均具有非常重 要的作用。
[0003] 目前，我国自主研发的水泥乳化沥青砂浆一般由水泥、乳化沥青、膨胀剂、消泡剂、 引气剂、铝粉和水等原材料组成，在无砟轨道施工和使用中效果均较好。但砂浆中乳化沥青 用量多，质量约占三分之一，且专用乳化沥青的价格相对较高，造成水泥乳化沥青砂浆价格 较高，因此，在砂浆性能不变的条件下降低成本一直是研发方向，对实际工程具有重要的经 济意义。
【发明内容】
[0004] 针对上述问题，本发明的一个目的在于提供一种用于充填板式无砟轨道板下空间 的水泥乳化沥青砂浆。该水泥乳化沥青砂浆以价廉、质轻的天然沥青部分替代比较昂贵的 专用乳化沥青，并且减少高模量砂所占的比例，在保证砂浆性能符合技术要求的情况下，不 仅降低了水泥乳化沥青砂浆的成本，而且提高了砂浆的均质性，改善了砂浆性能。
[0005] 为了实现上述目的，本发明采用了如下的技术方案。
[0006] -种水泥乳化沥青砂浆，以重量份计，包括：水泥0. 95~0. 99份，乳化沥青 0. 35~1. 8份，天然沥青0. 01~0. 3份，砂1~2. 5份，膨胀剂0. 01~0. 05份，水0~0. 5 份，消泡剂〇· 001~〇· 01份，引气剂〇· 003~0· 01份，铝粉0· 0001~0· 0003份。
[0007] 优选的，所述水泥乳化沥青砂浆，以重量份计，包括：水泥0. 99份，乳化沥青I. 1~ 1. 2份，天然沥青0. 2~0. 3份，砂1. 6~1. 8份，膨胀剂0. 01份，水0. 4~0. 5份，消泡剂 0· 001 ~0· 002 份，引气剂 0· 004 ~0· 005 份，铝粉 0· 0001 ~0· 0002 份。
[0008] 优选的，所述天然沥青为湖沥青、岩沥青、海底沥青中的一种或任意比例的多种。
[0009] 更优选的，所述天然沥青粒径为0. 075~0. 6mm。
[0010] 优选的，所述乳化沥青为阳离子慢裂乳化沥青。
[0011] 优选的，所述砂为细度模数1. 4-1. 6的细砂；更优选的，所述细砂选自河砂、山砂 或机制硅砂中的一种或任意比例的多种。
[0012] 优选的，所述的引气剂选自松香类引气剂、三萜皂甙类、十二烷基磺酸钠和十二烷 基苯磺酸钠中一种或任意比例的多种。
[0013] 优选的，所述水泥为硅酸盐水泥；更优选自P · I型硅酸盐水泥、P · II型硅酸盐水 泥、42. 5普通娃酸盐水泥和52. 5普通娃酸盐水泥中的一种。
[0014] 优选的，所述的消泡剂选自有机硅类消泡剂、磷酸丁酯类消泡剂中的一种或任意 比例的多种。
[0015] 优选的，所述的膨胀剂选自UEA、CSA、石灰类膨胀剂、MgO类膨胀剂和铝粉中一种 或任意比例的多种。
[0016] 本发明还有一个目的在于提供上述用于充填板式无砟轨道板下空间的水泥乳化 沥青砂浆的制备方法，包括如下步骤：
[0017] I.按照重量配比准备各原料；
[0018] II.将所述重量份的水、乳化沥青和消泡剂依次加入砂浆搅拌机内，搅拌速度为 20 ~40rpm ;
[0019] III.将搅拌速度升高到60~SOrpm，加入所述重量份的砂、水泥、天然沥青、膨胀 剂和铝粉；
[0020] IV.加入所述重量份的引气剂，并将搅拌速度升高到100~140rpm，搅拌3~ 5min ；
[0021] V.将搅拌速度降低至20~40rpm，搅拌lmin，即得。
[0022] 或者，上述用于充填板式无砟轨道板下空间的水泥乳化沥青砂浆的制备方法，包 括如下步骤：
[0023] I.将砂、水泥、天然沥青、膨胀剂和铝粉按照所述配比混合均勾，得到干料；
[0024] II.搅拌下，将水、乳化沥青和消泡剂按照所述配比依次加入砂浆搅拌机内，搅拌 速度为20~40rpm ;
[0025] III.将搅拌速度升高到60~80rpm，按照配比加入所述干料；
[0026] IV.按照配比加入所述引气剂，并将搅拌速度升高到100~140rpm，搅拌3~ 5min ；
[0027] V.将搅拌速度降低至20~40rpm，搅拌lmin，即得。
[0028] 上述两种制备方法制备得到的水泥乳化沥青砂浆性能一致。预先制备干料的方法 在实际施工中更便捷，因此是优选的方法。
[0029] 上述水泥乳化沥青砂浆可以按照如下方法使用：
[0030] (1)将灌注袋固定安装在混凝土底座与轨道板之间的空隙内；
[0031] (2)将所述水泥乳化沥青砂浆通过中转罐经由灌注漏斗注入砂浆灌注袋中，所述 水泥乳化沥青砂浆应一次性连续流入灌注袋以防止产生气泡，开始时所述水泥乳化沥青砂 浆应缓慢灌注，随后加快灌注速度，当所述水泥乳化沥青砂浆灌注超过灌注袋的三分之二 时，则应逐步降低灌注速度以排除所述水泥乳化沥青砂浆与轨道板之间的缝隙，直至灌注 袋被所述水泥乳化沥青砂浆充分填充，同时保证灌注袋排气口距所述水泥乳化沥青砂浆高 度多30cm，将灌注袋的灌注口、排气口用支架固定支撑；
[0032] (3)灌注结束后，将灌注袋灌浆口与排气口余下的所述水泥乳化沥青砂浆挤入灌 注袋，挤压程度以确保所述水泥乳化沥青砂浆充填饱满、砂浆垫层与轨道板边角密贴，同时 将灌注口、排气口根部用卡子扎紧；
[0033] (4)当所述水泥乳化沥青砂浆抗压强度大于0.1 MPa后，将灌注口、排气口处砂浆 沿灌注袋边缘切除，并将切口封闭。
[0034] 上述水泥乳化沥青砂浆适用于CRTS I型轨道板下空间填充。
[0035] 乳化沥青中的沥青是石油沥青，即原油经炼制后剩余的重质产物。天然沥青是一 种自然界存在的固体沥青物质，包括湖沥青、岩沥青和海底沥青三大类，其软化点高、针入 度小，不能完全替代石油沥青。但经研宄发现，以天然沥青替代一部分乳化沥青制备砂浆， 砂浆的各项性能指标完全符合法定要求。分析原因，可能是天然沥青和乳化沥青的界面结 合好。而且天然沥青开采后无需提炼，进行破碎分级除杂就可直接应用于本发明。其保存 和运输方便，价格低廉，当前价格不到乳化沥青中折算固含量沥青价格的三分之一。因此， 以天然沥青替代一部分乳化沥青制备砂浆，能够降低水泥乳化沥青砂浆成本。
[0036] 天然沥青是固态的，经破碎分级后其粒径大部分小于0. 3mm，密度约1. 3~ I. 4X 103kg/m3左右，当作为原材料用于水泥乳化沥青砂浆，也可以看作是细集料。因此，同 样作为细集料之一的细砂用量则可相应减少。由于天然沥青密度约为河砂或机制砂的一 半，随着细砂用量的减少，降低了水泥乳化沥青砂浆中沉砂概率，提高了砂浆的均质性，改 善了砂浆性能。特别是高模量河砂或机制砂的减少、低弹模天然沥青体积增多，可增加水泥 乳化沥青砂浆的弹性，提升轨道的弹性减振性能。
[0037] 本发明的水泥乳化沥青砂浆原料中的消泡剂和引气剂，达到消除机械搅拌引入的 大气泡、增加体系微小气泡的目的，不仅提高早期流动性，而且固化后的微小空隙还可在受 冻时为自由水结晶膨胀提供应力释放空间，达到提高所述砂浆抗冻的目的。所述的膨胀剂 和铝粉用来调节砂浆的微膨胀性能，保证砂浆的板下充填密实性。
[0038] 本发明提供的水泥乳化沥青砂浆的长期弹性模量均小于lOOOOMPa，全部相关性能 指标均能符合铁道部科技基【2008】（74号）暂行技术条件的要求。
[0039] 另外，按照本发明的思路，也可制备出完全满足CRTSII型板式无砟轨道使用的充 填层水泥乳化沥青砂浆，具体做法是将阳离子乳化沥青换成阴离子乳化沥青，同时调整其 它多个组成成分，比如水泥和乳化沥青等的用量配比。
[0040] 总之，本发明提供的水泥乳化沥青砂浆具有优异的性能，在铁路施工领域具有广 阔的应用前景。
【具体实施方式】
[0041] 以下参照具体的实施例来说明本发明。本领域技术人员能够理解，这些实施例仅 用于说明本发明，其不以任何方式限制本发明的范围。
[0042] 下述实施例中的实验方法，如无特殊说明，均为常规方法。下述实施例中所用的药 材原料、试剂材料等，如无特殊说明，均为市售购买产品。
[0043] 其中，天然沥青为四川青川岩沥青，组成如下：粒径0. 075~0. 15mm占10%、 0· 15 ~0· 3mm 占 50%、0· 3 ~0· 6mm 占 40% ;
[0044] 水泥为P · I型52. 5硅酸盐水泥，铜陵海螺水泥有限公司；
[0045] 阳离子乳化沥青是阳离子慢 裂型乳化沥青，固含量60% ;
[0046] 膨胀剂为UEA普通型混凝土膨胀剂，石家庄市企鹅特种水泥有限公司；
[0047] 引气剂为松香类引气剂，天津岩瑞建材有限公司；
[0048] 消泡剂为有机硅类消泡剂，河南省道纯化工技术有限公司。
[0049] 实施例1-3和对比例1-3-种话用于CRTS I板式无砟轨道充填层的水泥乳化沥 青砂浆的制备
[0050] 原料配比见表1所示，其中1重量份=1kg。
[0051] 实施例1和2,以及对比例1和2均通过如下方法制备：
[0052] I.按照表1所示的重量配比准备各原料；
[0053] II.将表1所示重量份的水、乳化沥青和消泡剂依次加入砂浆搅拌机内，搅拌速度 为 20 ~40rpm ;
[0054] III.将搅拌速度升高到60~SOrpm，加入所述重量份的砂、水泥、天然沥青、膨胀 剂和铝粉；
[0055] IV.加入所述重量份的引气剂，并将搅拌速度升高到100~140rpm，搅拌3~ 5min ；
[0056] V.将搅拌速度降低至20~40rpm，搅拌lmin，即得。
[0057] 实施例3和对比例3通过如下方法制备：
[0058] I.按照表1所示重量份的砂、水泥、天然沥青、膨胀剂和铝粉混合均匀，得到干料；
[0059] II.开启砂浆搅拌机，将表1所示重量份的水、乳化沥青和消泡剂依次加入砂浆搅 拌机内，搅拌速度为20~40rpm ;
[0060] III.将搅拌速度升高到60~80rpm，加入步骤I得到的干料；
[0061] IV.加入表1所示重量份的引气剂，并将搅拌速度升高到100~140rpm，搅拌3~ 5min ；
[0062] V.将搅拌速度降低至20~40rpm，搅拌lmin，即得D
[0063] 表1实施例1-3和对比例1-3的原料组成
[0064]
[00&；)」 y土 i:沏肓促?仞用μ入、平饥咼，定炒氷纽·肷τ资用?κ*取入tw促?仞，列?罡τ炒 浆原材费用的70%左右，在此以对比例1中乳化沥青折算成固含量沥青为估算基准，即相 对成本为1。
[0066] 表1示出各实施例乳化沥青用量相较对比例1减少，降低了砂浆成本。实际施工 中，水泥乳化沥青砂浆的用量是巨大的，因此成本降低的规模效应将是非常可观的。但是当 天然沥青加量少时（如对比例2所示），其降低成本作用并不明显。
[0067] 试验例1实施例1-3和对比例1-3制备的水泥乳化沥青砂浆性能测定
[0068] 按照《客运专线铁路CRTS I型水泥乳化沥青砂浆暂行技术条件》（科技基 [2008]74号）和《严寒地区补充规定》（科技基[2009]77号），对实施例1-3和对比例1-3 制备的水泥乳化沥青砂浆各项性能进行测定，结果见表2。
[0069] 从表2可以看出，本发明的水泥乳化沥青砂浆的流动度、可工作时间、含气量、表 观密度、抗压强度、（ld、7d、28d)、弹性模量（28d)、泛浆率、膨胀率、材料分离度、抗冻性、耐 候性、抗疲劳性（100万次，12Hz)等16项指标都符合CRTS I型水泥乳化沥青砂浆的技术要 求。
[0070] 对比例1是当前工程实践当中使用的常规水泥乳化沥青砂浆的原料配比。与之相 较，实施例2和3的分离度小于对比例1，说明采用天然沥青替代部分乳化沥青可提高砂浆 的均质性。各实施例28d和56d弹性模量均较对比例有所下降，说明各实施例制备的砂浆 的弹性性能得到提高，尤其是实施例2和3。因此，实施例2和3是本发明优选的实施方式。
[0071] 虽然随着天然沥青替代乳化沥青的量的增加，用水量增大，24h和28d抗压强度略 有下降，但均在暂行技术条件要求范围内。
[0072] 对比例3的天然沥青加量超过本发明限定的用量范围时，致使砂浆弹性模量超 标。
[0073] 本试验例的测定结果显示，本发明含有天然沥青的、具有特定组成的水泥乳化沥 青砂浆，各项性能指标均符合现行技术要求，尤其是28d和56d弹性模量较低，更是优于现 有技术。
[0074] 本发明所述的水泥乳化沥青原料中，水泥、乳化沥青、天然沥青、砂、膨胀剂、水、消 泡剂、引气剂、铝粉的上下限取值以及区间值都能实现本发明，在此就不一一列举实施例。
[0075] 总之，本发明提供的水泥乳化沥青砂浆能够在保证砂浆各项指标性能达到法定要 求的前提下，降低了成本，提高砂浆的均质性和弹性性能。
[0076] 以上对本发明【具体实施方式】的描述并不限制本发明，本领域技术人员可以根据本 发明做出各种改变或变形，只要不脱离本发明的精神，均应属于本发明所附权利要求的范 围。
[0077]
【主权项】
1. 一种用于充填CRTSI型板式无砟轨道板下空间的水泥乳化沥青砂浆，以重量份计， 包括：水泥0. 95~0. 99份，乳化沥青0. 35~1. 8份，天然沥青0.Ol~0. 3份，砂1~2. 5 份，膨胀剂〇. 01~〇. 05份，水0~0. 5份，消泡剂0. 001~0. 01份，引气剂0. 003~0. 01 份，铝粉〇? 0001~〇? 0003份； 优选的，所述水泥乳化沥青砂浆，以重量份计，包括：水泥〇. 99份，乳化沥青I. 1~ 1. 2份，天然沥青0. 2~0. 3份，砂1. 6~1. 8份，膨胀剂0. 01份，水0. 4~0. 5份，消泡剂 0? 001 ~0? 002 份，引气剂 0? 004 ~0? 005 份，铝粉 0? 0001 ~0? 0002 份。2. 根据权利要求1所述的水泥乳化沥青砂浆，其特征在于，所述天然沥青为湖沥青、岩 沥青、海底沥青中的一种或任意比例的多种； 更优选的，所述天然沥青粒径为〇. 075~0. 6mm。3. 根据权利要求1或2所述的水泥乳化沥青砂浆，其特征在于，所述乳化沥青为阳离子 慢裂乳化沥青。4. 根据权利要求1至3中任一项所述的水泥乳化沥青砂浆，其特征在于，所述砂为细度 模数1. 4-1. 6的细砂；优选的，所述细砂选自河砂、山砂或机制硅砂中的一种或任意比例的 多种。5. 根据权利要求1至4中任一项所述的水泥乳化沥青砂浆，其特征在于，所述的引气剂 选自松香类引气剂、三萜皂甙类、十二烷基磺酸钠和十二烷基苯磺酸钠中一种或任意比例 的多种。6. 根据权利要求1至5中任一项所述的水泥乳化沥青砂浆，其特征在于，所述水泥为硅 酸盐水泥；优选自P?I型硅酸盐水泥、P?II型硅酸盐水泥、42. 5普通硅酸盐水泥和52. 5 普通硅酸盐水泥中的一种。7. 根据权利要求1至6中任一项所述的水泥乳化沥青砂浆，其特征在于，所述的消泡剂 选自有机硅类消泡剂、磷酸丁酯类消泡剂中的一种或任意比例的多种。8. 根据权利要求1至7中任一项所述的水泥乳化沥青砂浆，其特征在于，所述的膨胀剂 选自UEA、CSA、石灰类膨胀剂、MgO类膨胀剂和铝粉中一种或任意比例的多种。9. 权利要求1至8中任一项所述水泥乳化沥青砂浆的制备方法，包括如下步骤： I. 按照重量配比准备各原料； II. 将所述重量份的水、乳化沥青和消泡剂依次加入砂浆搅拌机内，搅拌速度为20~ 40rpm； III. 将搅拌速度升高到60~80rpm，加入所述重量份的砂、水泥、天然沥青、膨胀剂和 错粉； IV. 加入所述重量份的引气剂，并将搅拌速度升高到100~140rpm，搅拌3~5min; V. 将搅拌速度降低至20~40rpm，搅拌lmin，即得。10. 权利要求1至8中任一项所述水泥乳化沥青砂浆的制备方法，包括如下步骤： I.将砂、水泥、天然沥青、膨胀剂和铝粉按照所述配比混合均勾，得到干料；11. 搅拌下，将水、乳化沥青和消泡剂按照所述配比依次加入砂浆搅拌机内，搅拌速度 为 20 ~40rpm; III. 将搅拌速度升高到60~80rpm，按照配比加入所述干料； IV. 按照配比加入所述引气齐II，并将搅拌速度升高到100~140rpm，搅拌3~5min;
【专利摘要】本发明提供一种水泥乳化沥青砂浆及其制备方法。该水泥乳化沥青砂浆包括水泥、乳化沥青、天然沥青、砂、膨胀剂、水、消泡剂、引气剂、铝粉原材料混合搅拌而成，各组分所占重量份为：水泥0.95～0.99份，乳化沥青0.35～1.8份，天然沥青0.01～0.3份，砂1～2.5份，膨胀剂0.01～0.05份，水0～0.5份，消泡剂0.001～0.01份，引气剂0.003～0.01份，铝粉0.0001～0.0003份；其中，所述的天然沥青为湖沥青、岩沥青、海底沥青中的一种或任意比例的多种。本发明提供的水泥乳化沥青砂浆具有均质性好、弹性强等特点，适合对轨道结构减振有较高要求的板式无砟轨道充填使用。
【IPC分类】C04B28/00, C04B24/36, C04B14/06, C04B22/04
【公开号】CN104891874
【申请号】CN201510224863
【发明人】王涛, 李海燕, 邵丕彦, 吴韶亮, 魏曌, 贾恒琼, 刘子科, 李洪刚
【申请人】中国铁道科学研究院金属及化学研究所, 中国铁道科学研究院, 北京中铁科新材料技术有限公司, 铁科纵横（天津）科技发展有限公司
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2015年5月5日
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