[发明专利]一种水泥沥青砂浆用干粉料

说明书

技术领域

本发明涉及混凝土技术领域，具体涉及一种水泥沥青砂浆用干粉料。

背景技术

水泥沥青砂浆（cement asphalt mortar，简称CA砂浆）是高速铁路CRTS型板式无砟轨道的核心技术，是一种由水泥干粉料、乳化沥青、水和多种外加剂等原材料组成，经水泥水化硬化与沥青破乳胶结共同作用而形成的一种新型有机无机复合材料。水泥沥青砂浆是一种利用水泥吸水后水化加速乳化沥青破乳，由水泥水化物和沥青裹砂形成的立体网络。它以乳化沥青和水泥这两种性质差异很大的材料作为结合料，其刚度和强度比普通沥青混凝土高，但是比水泥混凝土低。其特点在于刚柔并济，以柔性为主，兼具刚性。水泥沥青砂浆填充于厚度约为50mm的轨道板与混凝土底座之间，作用是支承轨道板、缓冲高速列车荷载与减震等作用，其性能的好坏对板式无砟轨道结构的平顺性、耐久性和列车运行的舒适性与安全性以及运营维护成本等有着重大影响。CA砂浆已逐渐成为板式无砟轨道道床材料的最佳选择。

水泥沥青砂浆有三大性能：工作性能、力学性能和耐久性。其中工作性能的优劣主要体现在流动度、扩展度和可工作时间三个方面；力学性能则通过测量其抗折强度、抗压强度和弹性模量来衡量；耐久性的指标是抗冻性和耐疲劳性。

虽然经过在秦沈线、郑西线、武广线和京津城际等路段的铺设实验，得出了一些具体的研究成果，取得了一定的实验数据和相关经验。但是，总体来说我国CA砂浆研究仍处于起步阶段。存在有如下几个主要问题：

1、我国幅员辽阔，地质环境千差外别，在北方，室外最低温度能达到-40℃，当温度低于冰点以后，残留在水泥沥青砂浆内的毛细管中的游离水会结冰，这会产生大约9.9%的体积膨胀，产生的应力会使得砂浆内部结构遭到破坏，从而影响到砂浆的耐久性。

2、水泥沥青砂浆体系的胶结材料是水泥和乳化沥青，是二者共同的作用，无论是早期强度还是后期强度都无法和纯水泥砂浆强度相比，而且由于当前国内水泥沥青砂浆设计技术和体系研究不透彻，出现了早期强度过低，不符合水泥沥青砂浆的力学性能，也会导致无法及时撤销轨道板上的精调抓，延误施工进度。

发明内容

传统水泥沥青砂浆干粉料的主要成分有普通硅酸盐水泥、膨胀剂、河沙等组成。本发明水泥沥青砂浆干粉料在传统干粉料的基础上又添加了特种水泥、微硅粉、一级粉煤灰、聚合硫酸铁。能够增强水泥沥青砂浆的多项性能。 

微硅粉是铁合金在冶炼硅铁和工业硅时，矿热电炉内产生大量挥发性很很强的SiO2和Si气体，气体排放后与空气迅速氧化冷凝沉淀而成。其细度小于1um的占80%以上，平均粒径在0.1～0.3um，比表面积为:20～28m²/g，细度和比表面积约为水泥的80～100倍。本发明中所采用的微硅粉中的二氧化硅含量不小于85%，含水率小于3%，烧失量小于6%，火山灰活性指数大于85%，比表面积不小于22 m²/g。微硅粉能够填充水泥颗粒间的孔隙，同时与水化产物生成凝胶体，使得孔隙游离水分散减少，能够提高砂浆的耐久性，同时微硅粉比表面积很大，活性很高，能够起到保水、防离析和提高抗折、抗压强度。

一级粉煤灰是从煤燃烧的烟灰中收捕下来的细灰，主要成分为二氧化硅、三氧化二铝、三氧化二铁、氧化钙和未燃尽碳。一级粉煤灰是以珠状颗粒的形态存在的，在砂浆中掺加粉煤灰节约了大量的水泥和细骨料，能够改善砂浆拌合物的和易性，增加砂浆的流动性，降低水化热。本发明所选用的一级粉煤灰其比表面积≥1m²/g,28d抗压强度比≥65%。

特种水泥选用强度等级为42.5的快硬硫铝酸盐水泥，快硬硫铝水泥不仅具有很高地早期强度，而且有不断增长的后期强度。快硬硫铝酸盐水泥的水泥石结构致密，能够提高砂浆硬化后的抗渗性。

聚合硫酸铁无毒无害、化学性质稳定、易溶水。聚合硫酸铁中的Fe在水溶液中极易水解，能产生大量疏水性的氢氧化物聚合体，能够吸附乳化液中的油珠，通过粘附、架桥、交联作用，促使油珠凝聚。同时还发生物理化学变化，中和油珠表面电荷，降低其动电位，使油珠相互吸引聚集，引起乳化沥青的破乳，使得乳化沥青的破乳时间能够提前3~4h。由于聚合硫酸铁的破乳效果很强，掺入量需要严格控制，本发明水泥沥青砂浆干粉料中聚合硫酸铁掺入量约占整个干粉总量的0.01%~0.05%。

综上所述，本发明的技术方案为：

一种水泥沥青砂浆用干粉料，其特征在于该干粉料由A组分和B组分混合而成，

所述A组分按重量百分比计由以下组分组成：