劉才林，胡小亮，任先艷，楊軍校，楊海君

(西南科技大學(xué) 材料科學(xué)與工程學(xué)院，四川 綿陽621010)

建設(shè)高速鐵路對(duì)促進(jìn)我國的經(jīng)濟(jì)建設(shè)持續(xù)、健康發(fā)展具有重要的現(xiàn)實(shí)意義，軌道結(jié)構(gòu)是高速鐵路的基礎(chǔ)［1－2］。典型的板式無砟軌道結(jié)構(gòu)有日本新干線板式無砟軌道(CRTSⅠ型軌道)［3］，CRTSⅠ型所用水泥瀝青砂漿(CA砂漿)的靜態(tài)彈性模量(28 d)設(shè)計(jì)值為100～300 MPa，以及博格板式無砟軌道(CRTSⅡ型軌道)［4］，CRTSⅡ型軌道 CA砂漿的靜態(tài)彈性模量(28 d)設(shè)計(jì)值為7～10 GPa。CA砂漿是高速鐵路彈性減振的關(guān)鍵材料，商用混凝土高效減水劑為陰離子型，非常有利于在CRTSⅡ型軌道CA砂漿體系應(yīng)用，本文主要開展乳化劑、增稠劑、減水劑等化學(xué)外加劑對(duì)乳化瀝青、水泥乳化瀝青拌合物及CRTSⅡ型軌道CA砂漿的分散保持性能的影響研究。

1 原材料及試驗(yàn)方法

1.1 原材料

十二烷基磺酸鈉(SDS，成都市科龍化工試劑廠)，十二烷基硫酸鈉(SLS，成都市科龍化工試劑廠)，十二烷基苯磺酸鈉(SDBS，成都市科龍化工試劑廠)，NI－1非離子乳化劑(市售，固含量15%)，NI－2非離子乳化劑(市售，固含量 25%)，聚乙烯醇(PVA－1788，PVA －2099，PVA －2499，PVA －2699)(工業(yè)級(jí)，優(yōu)級(jí)品)、羥甲基纖維素醚(CMC，成都市科龍化工試劑廠)，聚乙烯醇吡咯烷酮(PVP，成都市科龍化工試劑廠)，阿拉伯樹膠粉(ALB，天津市科密歐化學(xué)試劑有限公司)，明膠(MJ，成都市科龍化工試劑廠)，HRWA－1高效減水劑(市售，固含量48%)，HRWA－2高效減水劑(市售，固含量29%)，水泥(拉法基P.O42.5R)。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 乳化瀝青的制備

將一定濃度的乳化劑水溶液加熱到50℃ ～60℃。稱取300 g瀝青，加熱至120℃ ～130℃。啟動(dòng)膠體磨，將熱的乳化劑水溶液注入膠體磨中，再緩慢將熱瀝青倒入進(jìn)行乳化，乳化后瀝青乳液裝瓶，關(guān)閉膠體磨。

1.2.2 水泥乳化瀝青拌合物的制備及流動(dòng)度測(cè)試

按照配比稱取乳化瀝青、水、外加劑和水泥(水灰比0.57)。首先在攪拌容器內(nèi)加入乳化瀝青、外加劑和水，在快速攪拌下加入水泥和砂，強(qiáng)力攪拌混合均勻后測(cè)試拌合物凈漿流動(dòng)度以及經(jīng)時(shí)損失。

1.2.3 CA砂漿的制備及其性能測(cè)試

參照《客運(yùn)專線鐵路CRTSⅡ型板式無砟軌道水泥乳化瀝青砂漿暫行技術(shù)條件》中的要求確定CA砂漿原料的配比并稱取乳化瀝青、水泥、砂、乳液及外加劑。首先在攪拌容器內(nèi)加入乳化瀝青、外加劑和水，在快速攪拌下加入水泥和砂，強(qiáng)力攪拌混合均勻后按照技術(shù)要求中的方式測(cè)試砂漿擴(kuò)展度，確定砂漿用水量［5］。

2 試驗(yàn)結(jié)果與討論

2.1 乳化劑對(duì)乳化瀝青貯存穩(wěn)定性的影響

通過陰離子乳化劑之間復(fù)合、以及陰離子與非離子乳化劑復(fù)合等，改進(jìn)乳化瀝青的貯存穩(wěn)定性，結(jié)果如表1～表3所示。由表1～表3可知，三種陰離子SLS、SDS、SDBS之間的復(fù)配不能有效保持乳化瀝青的穩(wěn)定性，而采用陰離子與非離子乳化劑的協(xié)同乳化效果顯著。

一般而言，將非離子型乳化劑和陰離子型乳化劑聯(lián)合使用，可使兩類乳化劑分子交替地吸附于瀝青膠粒的表面，類似于在陰離子型乳化劑分子之間楔入了非離子型乳化劑分子，非離子型乳化劑具有靜電屏蔽作用，大大降低了瀝青膠粒表面上的靜電張力，增加乳化劑在瀝青膠粒上的吸附牢度，使瀝青乳液的穩(wěn)定性得以提高。

表1 復(fù)合乳化劑組成(SLD+SDS+SDBS+NI－1)對(duì)乳化瀝青性能的影響(Ⅰ)

表2 復(fù)合乳化劑組成(SDS+SDBS+NI-1)對(duì)乳化瀝青性能的影響(Ⅱ)

表3 復(fù)合乳化劑組成(SDBS+NI-2+NI-1)對(duì)乳化瀝青性能的影響(Ⅲ)

表4 同摻增稠劑與減水劑對(duì)水泥乳化瀝青拌合物流動(dòng)度的影響

表5 摻加ALB對(duì)水泥乳化瀝青拌合物流動(dòng)度的影響

2.2 增稠劑及減水劑對(duì)水泥乳化瀝青拌合物流動(dòng)度的影響

試驗(yàn)綜合考察增稠劑與高效減水劑同摻對(duì)水泥乳化瀝青拌合物的流動(dòng)度、流動(dòng)度經(jīng)時(shí)損失的影響。表4結(jié)果表明，HRWA－2高效減水劑與PVA－1788同摻時(shí)具有較大的初始流動(dòng)度，且拌合物流動(dòng)度經(jīng)時(shí)損失小。高效減水劑的品種及用量會(huì)直接影響水泥乳化瀝青拌合物，以及CA砂漿用水量、凝結(jié)時(shí)間、強(qiáng)度發(fā)展等。

為提高CRTSⅡ型軌道CA砂漿的分散保持性，試驗(yàn)選用ALB進(jìn)一步改進(jìn)水泥乳化瀝青拌合物的流動(dòng)度，結(jié)果如表5所示。當(dāng)ALB摻量達(dá)到0.5%時(shí)，水泥乳化瀝青初始流動(dòng)度較大且經(jīng)時(shí)損失小，增加摻量適得其反。

2.3 乳化劑對(duì)CRTSⅡ型軌道CA砂漿分散性能的影響

CA砂漿的工作性能主要考察其初始擴(kuò)展度及拌合物30 min擴(kuò)展度損失。乳化劑配比與用量對(duì)CA砂漿擴(kuò)展度的影響如表6所示。結(jié)果表明，明膠的加入能夠提高CA砂漿工作性能，CA砂漿可滿足初始擴(kuò)展度>280 mm的指標(biāo)要求［5］，且無分層、離析和泌水現(xiàn)象;但增稠劑用量不宜太多，否則會(huì)導(dǎo)致CA砂漿用水量超標(biāo)。

表6 乳化劑及增稠劑用量對(duì)CA砂漿擴(kuò)展度的影響

2.4 不同型號(hào)PVA對(duì)CRTS－Ⅱ型軌道CA砂漿的影響

相同用水量時(shí)，摻不同型號(hào)的聚乙烯醇(PVA)的CA砂漿擴(kuò)展度及保持性的差異見表7?？梢钥闯?，聚乙烯醇分子量和醇解度的不同影響其摻量。分子量及醇解度較高的 PVA－2699摻量為 PVA－1788的40%，其分散保持性類同。

表7 摻不同型號(hào)聚乙烯醇CRTSⅡ型CA砂漿擴(kuò)展度

3 結(jié)論

1)復(fù)合乳化體系中，非離子乳化劑與陰離子乳化劑的協(xié)同作用有利于乳化瀝青的穩(wěn)定性。2)采用HRWA－2高效減水劑與PVA－1788同摻，能改善水泥乳化瀝青拌合物的初始流動(dòng)性及流動(dòng)度保持能力。

3)適量摻加ALB、明膠能進(jìn)一步提高 CA砂漿的工作性能。不同型號(hào)的PVA對(duì)CA砂漿工作性能的影響與摻量密切相關(guān)。

［1］王濤.高速鐵路板式無砟軌道 CA砂漿的研究與應(yīng)用［D］.武漢:武漢理工大學(xué)，2008:1－5.

［2］趙東田，王鐵成，劉學(xué)毅，等.板式無砟軌道 CA砂漿的配置與性能［J］.天津大學(xué)報(bào)，2008，41(7):793－799.

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