无砟轨道板用复合早强掺合料及其应用.pdf

本发明一种无砟轨道板用复合早强掺合料及其应用，涉及建筑材料领域，该掺合料由50％～70wt％硅质增强材料(A)、0～20wt％碳酸盐增强材料(B)、0～20wt％铝硅质增强材料(C)、0～20wt％硅质填充材料(D)、0～20wt％铝质填充材料(E)以及激发剂(F)组配而成，其中B、C、D、E不同时为0，激发剂(F)使用量为(A+B+C+D+E)总量的0～5wt％。该掺合料应用于无砟轨道板制造中，可以弥补普通硅酸盐或硅酸盐水泥代替超细水泥后所带来的混凝土性能上的不足，应用的混凝土坍落度140～200mm，16h抗压强度＞48MPa，无砟轨道板用高性能混凝土完全满足《客运专线高性能混凝土暂行技术条件》的技术要求。

1.  一种无砟轨道板用复合早强掺合料，其特征在于：由50％～70wt％硅质增强材料(A)、0～20wt％碳酸盐增强材料(B)、0～20wt％铝硅质增强材料(C)、0～20wt％硅质填充材料(D)、0～20wt％铝质填充材料(E)以及激发剂(F)组配而成，其中B、C、D、E不同时为0，激发剂(F)使用量为(A+B+C+D+E)总量的0～5wt％。

2、  根据权利要求1所述的无砟轨道板用复合早强掺合料，其特征在于：所述硅质增强材料(A)选用硅灰或比表面积为600m²/kg～1200m²/kg的磨细矿渣粉。

3、  根据权利要求1或2所述的无砟轨道板用复合早强掺合料，其特征在于：所述碳酸盐增强材料(B)为选自熟石灰粉、生石灰粉、氧化钙等中的一种或多种；所述铝硅质增强材料(C)为比表面积为400m²/kg～800m²/kg的磨细沸石粉。

4、  根据权利要求1或2所述的无砟轨道板用复合早强掺合料，其特征在于：所述硅质填充材料(D)为选自矿渣粉(比表面积为400m²/kg～500m²/kg)、粉煤灰中的一种或多种；所述铝质填充材料(E)为选自偏高岭土、高岭土、铝矾土、明矾石等中的一种或多种。

5、  根据权利要求1或2所述的无砟轨道板用复合早强掺合料，其特征在于：所述激发剂(F)为选自石膏粉、元明粉和醇胺类物质中的一种或多种。

6、  根据前述任一权利要求所述的无砟轨道板用复合早强掺合料，其特征在于：所述掺合料应用的混凝土满足坍落度140～200mm，16h抗压强度>48MPa的要求。

7.  权利要求1至6任一所述复合早强掺合料在制备无砟轨道板中的应用。

8.  根据权利要求7所述复合早强掺合料在制备无砟轨道板中的应用，其特征在于：该复合早强掺合料用于混凝土中，其用量为胶凝材料总重量的5～12％。

无砟轨道板用复合早强掺合料及其应用
技术领域
本发明涉及建筑材料技术领域，特别涉及一种用于无砟轨道板的掺合料。
背景技术
无砟轨道是以混凝土或沥青混合料等取代散粒道砟道床而组成的轨道结构形式，具有轨道平顺性高、刚度均匀性好、轨道几何形位能持久保持、维修工作量显著减少等特点，列车在上面行驶速度更快，更平稳，是高速铁路工程技术的发展方向，也是当今世界先进的轨道技术。
混凝土混合料一般是以水泥、砂、碎石和水按比例混配得到。京津客运专线施工中采用的德国BOGL公司无砟轨道技术就属于板式无砟轨道技术，但按照德方要求，在实际生产无砟轨道板(博格板)的过程中要用比表面积为550～600m²/kg的超细P.I52.5水泥配制混凝土，而在中国利用超细水泥配制博格板，会遇到下述问题：(1)超细水泥大大增加了博格板的生产成本。(2)超细水泥不属于大宗产品，当无砟轨道板生产有大量需求时，有潜在的供不应求的危机；(3)混凝土的胶凝材料全部为超细水泥会导致其后期强度的增长有限，耐久性存在问题。因此，在国内利用超细水泥在原材料上会产生瓶颈，而且不利于混凝土后期性能的发展。
为提高混凝土的性能，混凝土混合料中也掺杂一些掺合料。掺合料是高性能混凝土配制中必须掺加的一种材料，既有利于混凝土工作性和长期力学性能的发展，也有利于混凝土耐久性能的提高。目前常使用的掺合料为粉煤灰、矿渣或硅灰，这些掺合料单掺时往往会对混凝土的性能带来不利的影响，尤其是不能满足无砟轨道板的技术要求。
发明内容
本发明的目的是提供一种无砟轨道板用复合早强掺合料，以弥补普通硅酸盐或硅酸盐水泥代替超细水泥后所带来的混凝土性能上的不足。
本发明一种无砟轨道板用复合早强掺合料，由50％～70wt％硅质增强材料(A)、0～20wt％碳酸盐增强材料(B)、0～20wt％铝硅质增强材料(C)、0～20wt％硅质填充材料(D)、0～20wt％铝质填充材料(E)以及激发剂(F)组配而成，其中B、C、D、E不同时为0，激发剂(F)使用量为(A+B+C+D+E)总量的0～5wt％。
其中：所述硅质增强材料(A)选用硅灰和/或比表面积为600m²/kg～1200m²/kg的磨细矿渣粉。
所述碳酸盐增强材料(B)为选自熟石灰粉、生石灰粉、氧化钙等中的一种或多种；所述铝硅质增强材料(C)为比表面积为400m2/kg～800m²/kg的磨细沸石粉。
所述硅质填充材料(D)为选自矿渣粉(比表面积为400m²/kg～500m²/kg)、粉煤灰中的一种或多种；所述铝质填充材料(E)为选自偏高岭土、高岭土、铝矾土、明矾石等中的一种或多种。
所述激发剂(F)为选自石膏粉、元明粉和醇胺类物质中的一种或多种。
以上组分中，A为必需组分，当A活性不足或增强不够时，可根据当地资源情况，选择使用B和/或C进行联合增强，或用F化学激发，而D、E为选择加入组分，根据所在地资源拥有状况，选择合适材料用以填充水化结构孔隙，补偿水化收缩。
掺入本发明的无砟轨道板用复合早强掺合料，满足无砟轨道板用高性能混凝土坍落度140～200mm、16h抗压强度>48MPa的技术要求。
本发明另一目的在于提供所述复合早强掺合料在制备无砟轨道板中的应用。该复合早强掺合料用于混凝土中，其用量为胶凝材料总重量的5～12％。
采用以上技术方案，本发明综合考虑各种矿物掺合料单掺时给混凝土性能带来的不利影响，及矿物掺合料对混凝土性能有利的火山灰效应、颗粒效应及填充效应，得到无砟轨道板用无砟轨道板用复合早强掺合料(代号ZYY)。其具以下的特点：a.能加速水泥主要矿物成分的早期水化速度，参与水化反应，填充孔隙结构，加速混凝土水化凝结，从而实现早强；b.需水量较小，掺入后不影响混凝土流动性能；c.能降低水泥石的孔隙率，改善孔结构，改善混凝土中的过渡层；d.水泥石中生成了较多AFt，能使混凝土的收缩得到一定的补偿。
ZYY复合型早强掺合料的掺入完全能满足BOGL技术对混凝土各项指标的要求，而且大大降低了无砟轨道板的生产成本。
具体实施方式
本发明提供的掺合料，可选择组配以下几类主要组分：
硅质增强材料(A)：选用硅灰、磨细矿渣粉(比表面积为600m²/kg～1200m²/kg)中的一种或多种等；其主要功能是参与水化反应，增强早期强度；在掺合料中所占比例为50％～70wt％；
碳酸盐增强材料(B)：选自熟石灰粉、生石灰粉、氧化钙等中的一种或多种；用以促进水泥早期水化反应，加快混凝土凝结；在掺合料中所占比例为0～20wt％；
铝硅质增强材料(C)：如磨细沸石粉(比表面积为400m²/kg～800m²/kg)等；参与水化反应，增加早期强度，提高耐久性；在掺合料中所占比例为0～20wt％；
硅质填充材料(D)：选用矿渣粉(比表面积为400m²/kg～500m²/kg)、粉煤灰中的一种或多种；填充结构孔隙，参与水化反应，降低成本；在掺合料中所占比例为0～20wt％；
铝质填充材料(E)：选自偏高岭土、高岭土、铝矾土、明矾石等中的一种或多种；填充结构孔隙，参与水化反应，补偿收缩；在掺合料中所占比例为0～20wt％；
激发剂(F)：为石膏粉、元明粉、醇胺类物质等中的一种或多种，用于激发A的活性；使用量为(A+B+C+D+E)总量的0～5wt％。
以上组分中，A为必需组分，当A活性不足或增强不够时，可根据当地资源情况，选择使用B和/或C进行联合增强，或用F化学激发，而D、E为选择加入组分，根据所在地资源拥有状况，选择合适材料用以填充水化结构孔隙，补偿水化收缩。
以上组分制成粉体(比表面积在600m²/kg～800m²/kg)，混合后即成为本发明的早强矿物掺合料。该早强矿物掺合料用于混凝土混合料中，其用量为胶凝材料(包括水泥或其它外加剂)总重量的5～12％。
下面通过实施例进一步描述本发明，但本发明不仅限于所述的实施例。
实施例1：
配制：50kg掺合料(不包括激发剂)中各组成材料用量为：
A(硅灰)                70％          35kg
B(氧化钙)             10％           5kg
C(磨细沸石粉，比表面积为400m²/kg～800m²/kg)10％         5kg
D(粉煤灰)             10％           5kg
F醇胺类(三乙醇胺)万分之三            15g
将以上A、B、C、D、F各组分充分混合，得到木例掺合料一。
掺合料性能检测：
按磨细矿渣粉的标准(GB/T 18736)对实施例一复合型早强掺合料(产品代号ZYY)进行了检测，具体的性能指标见表1。分析可知，该掺合料完全满足《客运专线高性能混凝土暂行技术条件》中的相关规定。
表1 复合型早强掺合料ZYY的性能指标


掺复合型早强掺合料对水泥混凝土的性能测试结果如表2、表3所示。混凝土中掺合料用量如表所示。
表2 ZYY对凝结时间的影响