一种预应力混凝土轨枕专用降黏型复合掺合料的制备及应用

技术领域

本发明属于建筑材料技术领域，具体涉及一种预应力混凝土轨枕专用降黏型复合掺合料的制备及应用。

背景技术

目前，预应力混凝土轨枕的生产一般均采用干硬性混凝土+二次振动(普振+加压振动) 成型工艺，振动频率大、振动时间长、工人劳动强度大、生产效率低、环境噪声大。轨枕用干硬性混凝土因为坍落度极小，可振捣密实性差，在轨枕生产中极易出现混凝土不密实，表面蜂窝麻面、振捣后底面不平整、模型清边难以成型等问题。因此，采用塑性混凝土或流动性混凝土代替干硬性混凝土生产轨枕，缩短混凝土的振动时间，降低振动频率，改善工人的劳动环境和降低工人的劳动强度成为将来预应力混凝土轨枕生产的发展趋势。把干硬性混凝土调整为流态混凝土，就需要对目前预应力轨枕混凝土的配合比进行优化和调整，目前预应力轨枕混凝土配合比中的胶凝材料一般为水泥和矿粉，优化配合比关键是要掺加降黏型掺合料，从而降低混凝土的黏度，提高混凝土的和易性，同时又要满足轨枕混凝土的脱模强度、静载强度和耐久性要求。中国专利CN106145740A提供了一种高速铁路板式无砟轨道板的混凝土专用复合掺合料，但其主要目的是提高混凝土早期强度，改善混凝土的性能；中国专利 CN103553412A提供了一种高速铁路无砟轨道双块式轨枕专用增强型复合掺合料，但其主要目的是提高混凝土的脱模强度和后期强度。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是把目前预应力轨枕所用的干硬性混凝土调整为流态混凝土，显著降低混凝土的黏度，提高混凝土的和易性，降低轨枕生产时的振动频率和振动时间，从而解决目前预应力轨枕混凝土生产面临的实际问题。

本发明的目的是提供一种预应力混凝土轨枕专用降黏型复合掺合料，和在预应力混凝土轨枕中的应用。

本发明的上述发明目的是通过以下技术方案实现的：

一种预应力混凝土轨枕专用降黏型复合掺合料的制备，其特征在于其由微硅粉、沉珠、超细矿渣粉、超细石灰石粉、减水剂、硫酸钠按一定比例混合而成，各组分所占质量比为：

微硅粉：15～20份；

沉珠：30～40份；

超细矿渣粉：15～20份；

超细石灰石粉：15～25份；

减水剂：5～7份；

硫酸钠：5～10份。

其制备方法包括以下步骤：

(1)把上述比例的微硅粉、沉珠、超细矿渣粉、超细石灰石粉、减水剂、硫酸钠依次加入到混料机中，混合5min～8min；

(2)把混合均匀的降黏型复合掺合料装袋封存。

所述的一种预应力混凝土轨枕专用降黏型复合掺合料的制备，其特征在于：所述的微硅粉是铁合金在冶炼硅铁和工业硅时，矿热电炉内产生出大量挥发性很强的SiO

所述的一种预应力混凝土轨枕专用降黏型复合掺合料的制备，其特征在于：所述的沉珠比表面积2000m

所述的一种预应力混凝土轨枕专用降黏型复合掺合料的制备，其特征在于：所述的超细矿渣粉采用S105级矿渣粉磨细而成，比表面积≥750m

所述的一种预应力混凝土轨枕专用降黏型复合掺合料的制备，其特征在于：所述的超细石灰石粉由石灰石粉磨细而成，比表面积500m

所述的一种预应力混凝土轨枕专用降黏型复合掺合料的制备，其特征在于：所述的减水剂为粉状聚羧酸系高效减水剂。

所述的一种预应力混凝土轨枕专用降黏型复合掺合料在混凝土中的应用，其特征在于：其掺量为混凝土胶凝材料总质量的8％～15％。

本发明提出的一种预应力混凝土轨枕专用降黏型复合掺合料的制备，制备出的混凝土坍落度在140mm～160mm，混凝土和易性好，同时满足轨枕混凝土的强度和耐久性要求。在生产轨枕时降低了混凝土的振动频率和振动时间，解决了目前预应力轨枕混凝土生产面临的实际问题。

本发明提出的一种预应力混凝土轨枕专用降黏型复合掺合料，具有以下有益效果：

1、微硅粉是非结晶无定形圆球状颗粒，微小的球状体可以起到润滑的作用，提高了混凝土的和易性；沉珠是一种连续粒径分布的超细玻璃微球，具有优异的流变性、填充性和减水性等特点，可有效降低混凝土的黏度，提高混凝土的和易性。微硅粉的比表面积大于15000m

2、本发明所述降黏型复合掺合料制备方法简单，适用性好，具有较好的应用前景。

附图说明

图1为基准、实施例1、实施例2、实施例3、实施例4的混凝土拌合物坍落度照片；

图 2为轨枕静载试验照片。

具体实施方式

实施例详细说明：本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

具体实施例1

本发明实施例1提供了一种预应力混凝土轨枕专用降黏型复合掺合料的制备和应用，具体组成如下：微硅粉15份、沉珠35份、超细矿渣粉20份、超细石灰石粉20份、减水剂5份、硫酸钠5份，微硅粉二氧化硅含量为92％，比表面积为16230m

具体实施例2

本发明实施例1提供了一种预应力混凝土轨枕专用降黏型复合掺合料的制备和应用，具体组成如下：微硅粉20份、沉珠30份、超细矿渣粉15份、超细石灰石粉23份、减水剂7份、硫酸钠5份，微硅粉二氧化硅含量为94％，比表面积为15820m

具体实施例3

本发明实施例1提供了一种预应力混凝土轨枕专用降黏型复合掺合料的制备和应用，具体组成如下：微硅粉17份、沉珠33份、超细矿渣粉17份、超细石灰石粉19份、减水剂6份、硫酸钠8份，微硅粉二氧化硅含量为93％，比表面积为16510m

具体实施例4

本发明实施例1提供了一种预应力混凝土轨枕专用降黏型复合掺合料的制备和应用，具体组成如下：微硅粉18份、沉珠38份、超细矿渣粉15份、超细石灰石粉16份、减水剂7份、硫酸钠6份，微硅粉二氧化硅含量为92％，比表面积为17210m

采用轨枕厂的干硬性混凝土作为基准进行试验，混凝土配合比如下表1所示。

表1基准和实施例的混凝土配合比(kg/m

实施效果：试验测定了各实施例的相关性能。其中，混凝土拌合物性能按照GB/T50080-2016《普通混凝土拌合物性能试验方法标准》执行，混凝土抗压强度按照 GB/T50081-2019《混凝土物理力学性能试验方法标准》执行，电通量和抗冻性按照 GB/T50082-2009《普通混凝土长期耐久性能试验方法标准》执行。混凝土拌合物性能测试结果见表2，混凝土强度测试结果见表3，混凝土电通量测试结果见表4，混凝土抗冻性测试结果见表5，混凝土拌合物坍落度照片见图1。

表2混凝土拌合物性能

表3混凝土强度(MPa)

从表2和图1看出，基准混凝土干硬、和易性不好；实施例1、实施例2、实施例3和实施例4的混凝土柔和松软，易于翻铲，和易性好。

从表3看出，实施例1、实施例2、实施例3和实施例4的混凝土脱模强度和28d强度高于基准混凝土或与基准混凝土相当，均满足标准要求。

表4混凝土电通量测试结果(C)

从表4看出，实施例的电通量均小于基准混凝土的电通量。实施例混凝土的和易性和易振捣密实性显著优于基准混凝土，其内部先天缺陷大幅减少，对提高轨枕混凝土密实性极为有利。同时，复合掺合料中由于各种颗粒粒径分布不同，相互填充后出现叠加效应，形成更致密的堆积体系，也能降低混凝土的孔隙率，提高混凝土的抗氯离子渗透性能，降低混凝土的电通量。

表5混凝土抗冻性能测试结果

用冻融循环后的混凝土试件的相对动弹模量来表征混凝土抗冻性能的优劣。从表5数据看出，实施例混凝土的相对动弹模量均与基准混凝土相当，说明实施例和基准混凝土都有良好的抗冻性能。

在轨枕厂进行了轨枕试生产，基准混凝土振捣时振动频率85Hz，振动时间3min，实施例混凝土振捣时振动频率60Hz，振动时间50s，因此采用实施例混凝土生产轨枕大大节约了人力和时间，提高了工作效率，改善了工作环境。

对试生产的轨枕进行了静载试验，混凝土轨枕静载试验参照TB/T 1879-2002《预应力混凝土枕静载抗裂试验方法》进行，其中枕中试验荷载为162kN，枕下试验荷载为210kN。轨枕试件就位后，均匀加载，在轨枕加载至试验荷载稳定3min后，轨枕均未开裂，基准和实施例的轨枕静载试验均合格。稳定3min后，继续加载，直至裂缝出现，记录出现裂缝时的荷载值。

轨枕静载试验如图2所示，轨枕开裂荷载试验数据见表6。从表6中数据看出，基准混凝土和实施例混凝土静载试验均具有一定的富余。

表6轨枕静载试验数据

以上对本发明的实施方式做了详细说明。但是本发明并不限于上述实施方式，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下做出各种变化。