[发明专利]一种基于纳米材料的自修复聚合物无砟轨道CA砂浆及其制备方法

说明书

本发明提供一种基于纳米材料的自修复聚合物无砟轨道CA砂浆及其制备方法，基于纳米材料的自修复聚合物无砟轨道CA砂浆的组分，按重量份计，包括改性乳化沥青45‑65份、微纳米聚合物颗粒20‑25份、聚合物改性剂5‑10份、聚合物自修复胶囊15‑20份、水泥80‑100份、再生细砂50‑60份、含玻璃纤维和碳纳米管的纤维材料15‑25份、铝粉20‑25份和减水剂5‑10份，其中微纳米聚合物颗粒为粒径低于5μm的聚苯乙烯、聚丙烯或者环氧树脂，聚合物自修复胶囊的壁材为聚脲甲醛树脂，芯材为沥青和植物生物型沥青再生剂。本发明制备的CA砂浆的性能均一，早期和长期机械强度好，具有自修复功能，耐老化，且制备方法简便，储存性好。

技术领域

本发明属于乳化沥青砂浆材料技术领域，具体涉及一种基于纳米材料的自修复聚合物无砟轨道CA砂浆及其制备方法。

背景技术

随着经济建设的不断发展，人们的出行需求也越来越高，轨道交通成为人们出行的首选之一。轨道对路基和道床的要求较高，无砟轨道是以整体性较好的混凝土或沥青混凝土承载层代替散体的石砟道床，与有砟轨道相比，无砟轨道更能适应高速铁路、有轨电车、市内地铁等对高稳定性、高平顺性及线路高使用率的要求，同时维修量少。水泥乳化沥青砂浆是无砟轨道系统轨道板与地板之间的有机-无机复合材料，厚度为30-60mm，起到支撑、调平、吸振和隔振的作用，是板式无砟轨道结构中的关键功能材料和薄弱环节之一。

我国使用的无砟轨道水泥乳化沥青砂浆主要采用水泥、乳化沥青、砂、外加剂等作为制备水泥乳化沥青砂浆的原材料。中国专利CN 101058493B公开的板式无砟轨道用CA砂浆及其生产方法，该板式无砟轨道用CA砂浆包括CA砂浆干粉、CA砂浆乳化剂和水组成，其中CA砂浆干粉是由水泥、AEA膨胀剂、粉煤灰、水泥速凝剂铝粉、消泡剂、高效减水剂、可分散乳胶粉、细纱、AE引气剂、木质纤维素和纤维素醚组成，CA砂浆乳化剂为慢裂慢凝型阳离子乳化沥青和氯丁胶乳复合乳剂，该CA砂浆乳化剂能与水泥微粒很好地粘附，提高CA砂浆的密实性，而且制备的CA砂浆干粉性能好，运输方便，操作便捷，但是制备的CA砂浆的早起强度良好，但是长期强度难以保证，容易出现开裂等现象。为了提高CA砂浆的均匀性和长期稳定性，中国专利CN 101508848B公开的改性乳化沥青其制备方法及包括该乳化沥青的CA砂浆，将粒径小于等于5μm的聚合物改性剂与基质沥青等材料想结合制备改性沥青，然后再与阳离子和非离子表面活性剂混合形成砂浆，该砂浆中的细化聚合物的颗粒能均匀分散在沥青中，不受聚合物品种的限制，但是砂浆中只有水泥形成的网络结构，机械强度和抗冻性仍有待提高。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种基于纳米材料的自修复聚合物无砟轨道CA砂浆及其制备方法，将乳化沥青进行改性后与微纳米聚合物颗粒、自修复胶囊、玻璃纤维和碳纤维结合，制备得到的砂浆性能均一，早期和长期机械强度好，具有自修复功能，耐老化，且制备方法简便，储存性好。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：

一种基于纳米材料的自修复聚合物无砟轨道CA砂浆，所述基于纳米材料的自修复聚合物无砟轨道CA砂浆的组分，按重量份计，包括改性乳化沥青45-65份、微纳米聚合物颗粒20-25份、聚合物改性剂5-10份、聚合物自修复胶囊15-20份、水泥80-100份、细砂50-60份、纤维材料15-25份、铝粉20-25份和减水剂5-10份，所述微纳米聚合物颗粒为粒径低于5μm的聚苯乙烯、聚丙烯或者环氧树脂，所述聚合物自修复胶囊包括壁材和芯材，所述壁材为聚脲甲醛树脂，所述芯材为沥青和沥青再生剂。

作为上述技术方案的优选，所述纤维材料为长度为0.1-1cm的玻璃纤维和碳纳米管。

作为上述技术方案的优选，所述聚合物改性剂为SBS、SBR或者NBR。

作为上述技术方案的优选，所述聚合物自修复胶囊中芯材的含量不低于50％，所述沥青和沥青再生剂的质量比为2:1，所述沥青再生剂为植物生物型沥青再生剂。