[发明专利]一种无砟轨道底座混凝土保坍抗裂材料及其制备方法

说明书

本发明属于建筑材料技术领域，具体涉及一种无砟轨道底座混凝土保坍抗裂材料及其制备方法。该保坍抗裂材料由减缩‑保坍型高分子组分、缓凝组分、水化温升抑制组分、复合抗裂组分、蓄水组分、增强增韧组分按一定比例混合而成，各组分所占质量比为减缩‑保坍型高分子组分(1.0～4.5份)：缓凝组分(0.5～1.5份)：水化温升抑制组分(1～10份)：复合抗裂组分(66～95份)：蓄水组分(0.5～10份)：增强增韧组分(2～8份)。本发明提出的一种无砟轨道底座混凝土保坍抗裂材料按照合适掺量掺入混凝土中，可实现混凝土3h无坍落度损失，混凝土绝热温升降低超过20％，并显著降低混凝土在塑性阶段和硬化阶段的收缩变化量，混凝土裂缝降低系数最大可达到92％，抗裂效能等级达到“一级”。

技术领域

本发明属于建筑材料技术领域。具体涉及一种无砟轨道底座混凝土保坍抗裂材料及其制备方法。

背景技术

近年来，我国具有自主知识产权的CRTSⅢ型板式无砟轨道结构在高速铁路中得以大规模应用，底座混凝土作为CRTSⅢ型板式无砟轨道结构中最下层的结构部位，它的性能直接影响了无砟轨道结构的安全性和耐久性。当无砟轨道所处环境恶劣时，显著增加了底座混凝土的开裂风险。这是由于混凝土内部和表面的温、湿度与所处环境存在差异，导致混凝土内部、表面产生温度应力和干缩应力，当上述两种应力超过混凝土的极限抗拉强度后，混凝土产生裂纹，随着裂纹的发展，混凝土结构最终开裂。

从材料角度而言，通常采取以下措施提高混凝土的抗裂能力：(1)掺加膨胀剂、减缩剂或交联型吸水树脂以减少混凝土的收缩；(2)掺加有机合成、无机或金属纤维以减少或抑制裂缝产生；(3)在混凝土配比中掺加矿物掺合料替代部分水泥以降低混凝土的水化温升。中国专利文献CN 106365486 A提出以轻烧氧化镁、氧化钙-硫铝酸钙类双膨胀源膨胀熟料以及石膏制备出一种混凝土密实抗裂剂，能有效抑制混凝土的后期收缩；然而混凝土处于塑性阶段容易发生失水，并且此阶段强度较低，仅掺加膨胀剂无法抑制混凝土在塑性阶段因失水导致的开裂。中国专利文献CN 105347724 A提出以植物淀粉、离子型单体、非离子型单体、交联剂、引发剂、正硅酸乙酯、碱、去离子水等为原料，制备出一种混凝土内养护材料，掺加该材料能有效防止混凝土早期开裂；然而此类内养护材料在不同混凝土体系中吸水速率不稳定，导致水化前期吸水速率过快，降低新拌混凝土工作性，无法满足施工要求。中国专利文献CN 109336504 A提出一种高强度抗开裂混凝土，在混凝土中掺加硅酸盐水泥、沸石粉、磷渣粉、砂、橡胶粉、石子、钢纤维、碳纤维、聚丙烯纤维、聚乙烯醇纤维、减水剂、引气剂、脱硫石膏和水。制备出一种高强度抗开裂混凝土。混凝土中掺加钢纤维、碳纤维、聚丙烯纤维以及聚乙烯醇纤维材料，通过复杂的三维乱想体系有效减小了混凝土收缩，并防止裂缝的产生。然而其掺量过高不仅还会降低新拌混凝土的工作性能，还会降低硬化混凝土的力学性能。中国专利文献CN 106830802 A提出以水泥、河砂、碎石、水、纤维混合物、木质素、粘合剂、膨胀剂、填料制备一种抗裂混凝土，通过纤维混合物、木质素、粘合剂以及膨胀剂相互作用，有效提高混凝土在低温条件下的抗裂能力；然而，混凝土开裂原因除干缩外，混凝土内外温差产生的温度应力也是重要原因，当混凝土所处环境温度较低时，由于混凝土水化温升而产生温度应力会显著降低混凝土的抗裂能力。

经研究(混凝土工作性经时损失、水化温升、体积稳定性和抗裂性能测试)发现，通过减缩-保坍型高分子组分、缓凝组分、水化温升抑制组分、复合抗裂组分、蓄水组分以及增强增韧组分的协同作用，有助于减少新拌混凝土的工作性经时损失，降低混凝土的水化温升、收缩以及开裂面积，使得混凝土保坍抗裂性能得到显著提高。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于制备一种混凝土保坍抗裂材料，其解决了因掺加蓄水材料导致的混凝土工作性经时损失较大的问题，并解决了硬化混凝土水化温升高、塑性阶段和硬化阶段的收缩大的问题。本发明提供的无砟轨道底座混凝土保坍抗裂材料具有优异的保坍和抗裂能力。