[发明专利]混凝土预铸构件材料配方及其形成方法

说明书

技术领域

本发明系有关于一种混凝土预铸构件材料配方及其形成方法，特别是有关于一种高强度、高耐久性之高性能的混凝土轨枕预铸构件材料用量及其形成方法。

背景技术

习知运输轨道系统，其一般线路及道岔段系使用木质轨枕，特别是铁路道岔段之轨枕，因扣件构造特殊，且列车通过道岔时，轨枕的动态行为复杂，至今仍铺设木质轨枕行驶。近年来环保意识高涨，木枕取得渐趋困难，且购买价格逐年增加，使用寿命却逐渐下滑，目前一般路线已有使用预力混凝土轨枕来替代木质轨枕，惟一般路线因受力与动态行为不同于道岔段，故其所用之预力混凝土轨枕强度较低，无法适用于道岔路段，特别是国内外的钢铁厂铁道所用之轨枕，更是要求高性能的表现，故须另行研制高强度、高耐久性之道岔用的预力混凝土轨枕。

发明内容

本发明欲解决的问题系提供一种混凝土预铸构件材料配方设计及形成方法，以精确定性与定量方法控制混凝土质量，减少硅酸盐水泥用量与二氧化碳排放量，并具有超高抗压性能。

本发明解决上述混凝土预铸构件材料配方之技术手段系提供一种适用于轨枕及相关的预铸构件材料，包括：粗集料石材891至963kg/m³，细集料砂材811至876kg/m³，包含粉煤灰(fly ash)90至97kg/m³，硅灰(silica fume)31至34kg/m³的火山灰材料，包含硅酸盐水泥235至350kg/m³及矿渣粉(slag)78至117kg/m³的胶结材料，水122至165kg/m³，火山灰材料与胶结材料总用量之0.7至2.0wt％的羧酸系高效减水剂，以及总体积之0.5至1.0％的钢纤维。

本发明解决上述混凝土预铸构件材料形成方法及材料用量计算方法之技术手段，系提供一种混凝土预铸构件材料之形成方法，包括：混合粗集料石材及细集料砂材，以作为集料之主架构；添加火山灰材料及胶结材料，该火山灰材料包含粉煤灰及硅灰，该胶结材料包含硅酸盐水泥及矿渣粉，该火山灰材料系用以填塞该堆积集料之孔隙，并作为火山灰反应之用，该胶结材料之该矿渣粉系用来降低硅酸盐水泥用量；再添加水以及羧酸系高效减水剂；以及拌入钢纤维，该钢纤维为两端弯钩，其长径比介于50～70，且体积小于总体积之1％。

本发明之特点系在于提供一套以理论精算方法为基础，将混凝土配方设计技术科学化，利用精确定性与定量方式来控制混凝土质量，大幅减少硅酸盐水泥用量与二氧化碳之排放量。其混凝土材料应用于轨枕之一般路线及道岔上，可大幅提升轨枕使用寿命，无论在降低成本、节能减碳与环保上皆有显著效益。而且应用至相关预铸构件材料上，为绿色建材之一环，适合近代施工技术之应用。

具体实施方式

兹配合图式将本发明较佳实施例详细说明如下。

本实施例之混凝土预铸构件材料，系适用于建筑物材料，特别是需要高抗压强度之轨枕等建筑物，其材料包括：粗集料(coarse aggregate)，系为常重集料，且最大粒径为12.5mm(1/2”)之机制石或河石之石材891至963kg/m³；细集料(fine aggregate)，系为常重集料，且细度模量[F.M]介于2.8至3.2之机制砂或河砂之砂材811至876kg/m³；火山灰材料，系包含粉煤灰(fly ash)90至97kg/m³，硅灰(silica fume)31至34kg/m³；胶结材料，系包含硅酸盐水泥235至350kg/m³及矿渣粉(slag)78至117kg/m³，该火山灰材料与该胶结材料总用量在444至588kg/m³范围；水，122至165kg/m³；羧酸系高效减水剂(superplasticizer)，系为该火山灰与该胶结材料总用量之0.7至2.0wt％；以及钢纤维，系为两端弯钩，且长径比介于50～70，其含量为总体积之0.5至1.0％。上述该混凝土之抗压强度介于C70至C100(即相当于10,000psi至15,000psi)。