隨著中央推動(dòng)內(nèi)需力度的不斷加強(qiáng),中國(guó)大陸近年高速鐵路、城際鐵路及地鐵相關(guān)工程即將全面開工,由于板式無碴軌道具備穩(wěn)定性好、耐久性強(qiáng)、剛度均勻、維修量少等優(yōu)點(diǎn),它必將在高鐵、城鐵、地鐵工程中大量應(yīng)用。因此板式無碴軌道所必須的CA砂漿市場(chǎng)前景非常廣闊,加快CA砂漿相關(guān)技術(shù)的研制、開發(fā)、推廣速度,其意義十分深遠(yuǎn)。
所謂CA砂漿就是在板式軌道施工時(shí)在剛性軌道與混凝土道床層中間間隙中灌注的乳化瀝青水泥砂漿,以形成均質(zhì)的并具備剛性和彈性的填充墊層(見附圖一),該CA砂漿層可調(diào)節(jié)軌道幾何精度和吸收振動(dòng)沖擊能量的雙重作用,它由水泥、乳化瀝青、砂及多種添加劑組成是水泥與乳化瀝青共同作用膠結(jié)硬化而成的有機(jī)無機(jī)物及復(fù)合料(其技術(shù)指標(biāo)見附表一)。其中乳化瀝青是CA砂漿的關(guān)鍵原料(其主要指標(biāo)和試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)見附表二),由于CA砂漿專用乳化瀝青的穩(wěn)定性和與水泥體系的相容性技術(shù)要求較高,因此對(duì)于乳化劑的選配、乳化溫度、乳化劑與瀝青配比、ξ電位值、親水親油平衡(HLB)值、PH值的控制都有嚴(yán)格的要求,包括乳化瀝青顆粒表面電荷性質(zhì)、破乳速度、乳化瀝青顆粒大小、儲(chǔ)存穩(wěn)定性、瀝青與骨料的粘附度、乳化瀝青的分散性都必須進(jìn)行深入的研究,另外乳化瀝青工藝包括乳化溫度、乳化劑用量和投料配比、順序,成品冷卻方式也要做出慎重的選擇。
CA砂漿乳化瀝青的制備
制備CA砂漿乳化瀝青必須選用優(yōu)質(zhì)石油瀝青為原料,優(yōu)選進(jìn)口陽(yáng)離子或陰離子慢裂快凝型乳化劑(加入量>10%內(nèi)摻),使用韓國(guó)進(jìn)口高剪切膠體磨及韓式工藝流程成套設(shè)備進(jìn)行加工(詳見附圖二),其工藝流程主要特點(diǎn)是選用先剪切后研磨高剪切膠體磨,并在其前置高效靜態(tài)混合器,克服了使用高剪切機(jī)易破乳,使用膠體磨乳化效果較差的弊端,各種物料首先通過高效靜態(tài)混合器進(jìn)行充分混合后再進(jìn)入剪切研磨系統(tǒng),在高速電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)下,使轉(zhuǎn)定子、轉(zhuǎn)定磨高速旋轉(zhuǎn),使物料承受上百萬次強(qiáng)力剪切、擠壓、研磨后,瀝青細(xì)小微粒(≤7μm)均勻分散,形成水包油瀝青乳液,這樣生產(chǎn)的乳化瀝青不分層、不離析、不沉淀、細(xì)度小、穩(wěn)定性好。
為配合CA砂漿乳化瀝青的研制開發(fā),上海依卡引進(jìn)韓國(guó)技術(shù)開發(fā)了一種CA砂漿乳化瀝青試驗(yàn)設(shè)備,它是模擬工業(yè)化生產(chǎn)型設(shè)備而設(shè)計(jì),結(jié)合在工業(yè)化的生產(chǎn)中要綜合物料的粘度、比重、固含量等因素的影響,在結(jié)合有效的實(shí)驗(yàn)室數(shù)據(jù)和經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上得出一個(gè)接近工業(yè)化的選型方案,可研發(fā)CA砂漿乳化瀝青及SBS、廢膠粉改性瀝青,它由以下三個(gè)部分組成(詳見附圖三、附圖四);
瀝青攪拌反應(yīng)釜(三層保溫)
釜容積3~25Kg 攪拌額定功率: 1.1 Kw
額定工作電壓: 380 V 額定工作溫度:≤180℃
額定轉(zhuǎn)速:2800 r/min 瀝青流量計(jì): DN32 (選配)
電動(dòng)球閥: DN32, ≤180℃(選配) 直讀式溫度計(jì): ≤200℃
2.管線式高剪切膠體磨(帶夾套)
額定功率:4KW 額定工作電壓: 380V
額定工作溫度: ≤180℃ 額定功率下的工作轉(zhuǎn)速: 2800r/min
3.乳液罐(三層保溫)
罐容積: 0 ~ 20L 攪拌額定功率:0.4KW
額定工作溫度: ≤180℃ 額定轉(zhuǎn)速: 63 r/min
直讀式溫度計(jì): ≤200℃ 電動(dòng)球閥: DN25,≤180℃(選配)
乳液流量計(jì): LCD顯示(選配)。
BME200GR型CA砂漿乳化瀝青中實(shí)設(shè)備主要工作原理如下:
通過導(dǎo)熱油罐內(nèi)電加熱器進(jìn)行加熱,導(dǎo)熱油泵開始循環(huán)工作,把基質(zhì)瀝青加入瀝青攪拌反應(yīng)釜里,啟動(dòng)攪拌器使瀝青受熱均勻,關(guān)閉介質(zhì)管道閥,開啟換熱器前閥門及乳液罐導(dǎo)熱油進(jìn)出口閥,按比例加入乳膠、水等配制乳液,并開啟乳液罐錨式攪拌器,加熱到設(shè)定溫度后,關(guān)閉導(dǎo)熱油進(jìn)出口閥門,開啟乳液罐電動(dòng)球閥,啟動(dòng)管線式高剪切機(jī)(啟動(dòng)前必須關(guān)掉所有的攪拌器),通過流量計(jì)觀測(cè)乳液及瀝青流量,通過換熱器出口處取盛合格的乳化瀝青樣品。
CA砂漿的原料及配比
1.CA砂漿制作的主要原料及技術(shù)要求:
水泥:42.5#普通硅酸水泥
乳化瀝青:陽(yáng)離子(陰離子)慢裂快凝型固含量為60%
砂:細(xì)度模數(shù)為1.5-1.9的河砂
減水劑:羧酸型減水劑PC-100
鋁粉:鱗片裝粒徑不超過75um
膨脹劑:UEA類膨脹劑或MgO型膨脹劑
穩(wěn)定劑:磷酸酯類復(fù)合穩(wěn)定劑
CA砂漿的基礎(chǔ)配比:
水泥:乳化瀝青:河砂=1.0:1.6:2.0
PC-100摻量為1.00%
消泡劑摻量為1.00%
鋁粉摻量為0.19%
U型膨脹劑摻量12%或M型膨脹劑6%-15%(水泥等量取代內(nèi)摻)
3.其它注意的幾個(gè)問題:
(1)必須使用天然砂或機(jī)制砂
(2)骨料表觀密度≤2.8kg/dm3
(3)骨料粒徑應(yīng)≤1.0mm
(4)≤0.125mm粒徑的骨料應(yīng)占質(zhì)量的40%-50%
目前,板式無碴軌道技術(shù)在我國(guó)還處于實(shí)驗(yàn)應(yīng)用階段,為推動(dòng)板式軌道無喳技術(shù)在我國(guó)廣泛的應(yīng)用,加快CA砂漿及CA砂漿專用乳化瀝青的研究和開發(fā),筆者希望通過本人的發(fā)表盡一點(diǎn)微薄之力,并敬請(qǐng)各位同仁指正。
附表一
序號(hào) 指標(biāo)名稱 指標(biāo)值
1 泌水率 0
2 分離度 ≤3
3 抗壓強(qiáng)度(20?C,20天) 1.8-2.5MPa
4 靜態(tài)彈模 100-400MPa
附表二
序號(hào) 指標(biāo)名稱 指標(biāo)值 試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)
1 外觀 淺褐色均勻液體 JC/T797-84
2 微粒電荷 + JISK2208
3 恩氏粘度 6~15 JISK2208
4 篩上殘留物(1190u)% ≦0.3 JISK2208
5 貯存穩(wěn)定性% ≦(1d)1 JISK2208
≦(5d) 4 參照J(rèn)ISK2208
≦(30d)7 參照J(rèn)ISK2208
≦(90d)9 參照J(rèn)ISK2208
6 低溫貯存穩(wěn)定性%(5℃) ≦1.0 JISK2208
7 水泥混合性質(zhì)量% ≦1.0 JISK2208
8 密度(20℃) 1.020±0.005 JTJ052-2000T0603
9 蒸發(fā)殘留物(9%) ≧51 T0651
10 針入度(25℃) 60~120 T0604
11 延伸度(15℃) ≧100 T0605
12 軟化點(diǎn)(環(huán)球法)℃ ≧47 T0606
13 可容分量(三氯乙烯) ≧97 T0607
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