一种水泥基工程复合材料铁路人行道盖板制备工艺及产品[发明专利]

(12)发明专利申请

(10)申请公布号 CN 105130337 A (43)申请公布日 2015.12.09

(21)申请号 201510532172.8(22)申请日 2015.08.26

(71)申请人西南交通大学

地址610031 四川省成都市二环路北一段

111号西南交通大学科技处(72)发明人王平 曾晓辉 李悦 陈嵘

肖杰灵 韦凯 赵才有(74)专利代理机构成都信博专利代理有限责任

公司 51200

代理人张澎(51)Int.Cl.

C04B 28/04(2006.01)

权利要求书1页 说明书3页

(54)发明名称

一种水泥基工程复合材料铁路人行道盖板制备工艺及产品(57)摘要

本发明公开了一种水泥基工程复合材料铁路人行道盖板制备工艺及产品，用于制备轻质高强度铁路人行道盖板。所用原料各成分所占重量份为：水泥：100份，粉煤灰：10～60份，硅灰：5～20份，减水剂：1.0～2.0份，聚乙烯醇纤维：1.0～2.0份，聚乙烯纤维：0.1～0.5份，石英砂：20～50份。在频率为3000Hz，振幅为1mm条件下成型，并在40℃下蒸汽或浸水养护7d，然后进行普通养护后制得高性能的目标产品。本发明工艺制得盖板具有非常优异性能，抗冲击、抗裂、抗腐蚀能力大为增加，28d抗折强度可达≥18MPa，28d抗压强度≥75MPa，56d电通量≤100C。盖板抗冲击、抗裂、抗腐蚀能力大为增加，且轻质高强，安装方便，不导电、不扎手。

C N 1 0 5 1 3 0 3 3 7 A CN 105130337 A

权 利 要 求 书

1/1页

1.一种水泥基工程复合材料铁路人行道盖板制备工艺，用于制备轻质高强度铁路人行道盖板,其特征在于,所用原料各成分所占重量份为：水泥：100份，粉煤灰：10～60份，硅灰：5～20份，减水剂：1.0～2.0份，聚乙烯醇纤维：1.0～2.0份，聚乙烯纤维：0.1～0.5份，石英砂：20～50份；

在频率为3000Hz，振幅为1mm条件下成型，并在40℃下蒸汽或浸水养护7d，然后进行普通养护后制得高性能的目标产品。

2.根据权利要求1所述的水泥基工程复合材料铁路人行道盖板制备工艺，其特征在于,所述水泥为碱硅酸盐水泥，其28d强度应大于42.5MPa，其碱含量应小于0.6％，氯离子含量应小于0.06％。

3.根据权利要求1所述的水泥基工程复合材料铁路人行道盖板制备工艺，其特征在于,所述粉煤灰为电厂从烟道气体中收集的细灰，其品质为Ⅰ级。

4.根据权利要求1所述的水泥基工程复合材料铁路人行道盖板制备工艺，其特征在于,所述硅灰为铁合金厂在冶炼硅铁和工业硅、金属硅过程中，由热电炉内产生的大量挥发性SiO2和Si气体经氧化、冷凝、沉淀后的产物，其表面积应≥20000m2/kg，活性指数应≥95％。

5.根据权利要求1所述的水泥基工程复合材料铁路人行道盖板制备工艺，其特征在于，所述减水剂为聚羧酸系减水剂，其减水率应≥25％。

6.根据权利要求1所述的水泥基工程复合材料铁路人行道盖板制备工艺，其特征在于,所述聚乙烯醇纤维为普通工程用纤维，纤维直径10～14μm，拉伸强度≥1200MPa，杨氏模量≥30GPa，长度4～12mm，断裂伸长率≥3.5％。

7.根据权利要求1所述的水泥基工程复合材料铁路人行道盖板制备工艺，其特征在于,所述聚乙烯纤维为增强型纤维，纤维直径8～14μm，拉伸强度≥2000MPa，杨氏模量≥45GPa，长度4～12mm，断裂伸长率≥3.5％。

8.根据权利要求1所述的水泥基工程复合材料铁路人行道盖板制备工艺，其特征在于,所述石英砂为石英石破碎后的普通石英砂，细度为100～200目，SiO2含量≥95％。

9.一种水泥基工程复合材料铁路人行道盖板,其特征在于,采用权利要求1或2或3或4或5或6或7或8的工艺方法制得,性能指标为：28天抗折强度18.9MPa，28天抗压强度81.3MPa，56d电通量102库伦，抗冲击次数5190。

2

CN 105130337 A

说 明 书

1/3页

一种水泥基工程复合材料铁路人行道盖板制备工艺及产品

技术领域

[0001]

本发明涉及建筑构件，尤其是涉及水泥基工程复合材料铁路人行道盖板制备技术

领域。背景技术

近年来，我国高速铁路快速发展，在建成的大量高速铁路线路的基础上，目前仍有大量支线铁路、城际铁路、地铁线路正在规划与修建，即将掀起铁路建设的新高潮。高速铁路或客运专线桥梁采用整体式人行道挡板时，由于振动荷载、风力及列车风载较大，使得挡板尺寸大，自重较重；人行道盖板作为客运专线桥梁检查车的移动通道要承担相应的荷载，需增加其截面高度，自重也将加大。客运专线桥面设施多，各种设施的组合使铺设在桥面之上的二期恒载较重，引起桥梁的徐变等增大。[0003] 若铁路人行道挡板、盖板采用高强度、高抗拉的活性粉末混凝土(Reactive Powder Concrete，RPC)或水泥基工程复合材料(Engineering Cement-based Composites，ECC)，可大大减轻桥面二期恒载，减轻安装难度，并可保证在使用过程中构件不开裂，整体性较好，能够很好地满足构件的使用性能和耐久性。我国目前主要使用RPC作为铁路人行道挡板、盖板的材料，但在RPC的使用中，暴露出了其大量的缺点，开发新型的ECC铁路人行道挡板、盖板十分必要。

[0004] 首先是RPC的导电问题。在规范《活性粉末混凝土(RPC)材料铁路人行道挡板、盖板》中，规定RPC的抗折强度≥18MPa，为达到此要求，现有RPC在配比中掺入80～120kg/m3的钢纤维，这样大量的钢纤维在其中易形成搭接，最终形成导电网络结构，当其中钢纤维没有被分散和配合比控制不好时更是如此，目前已在现场出现该现象，带来极大的安全隐患。[0005] 另外是钢纤维的生锈问题。按照现有规范，为防止RPC中的钢纤维生锈，RPC使用的钢纤维需为镀铜钢纤维，但由于RPC采用超低水灰比，导致其搅拌与成型十分困难，需长时间、高强度强制式搅拌十分钟以上，易导致钢纤维表面的镀铜层磨损，最终将钢纤维直接暴露在水泥基体中，又由于人行道挡板与盖板较薄，厚度仅为2.5～5.0cm，因此钢纤维易被锈蚀，在现场常肉眼既可看到钢纤维的锈迹。

[0006] 还有钢纤维扎手问题。由于RPC中掺入大量钢纤维，暴露出来的细长钢纤维易扎手，无论是RPC生产时，还是RPC的安装时，经常可以看到工人手被扎出血，导致生产、安装效率下降，并带来了极严重的人身安全问题，由于故障检修时需抬开盖板等，因此这也造成日后铁路电缆等的故障检修极为不便，现场已收到这类问题的大量投诉。[0007] 此外，RPC由于采用高温蒸养，导致水泥水化物脆性过大，还有脆性太强，易发生脆断的问题；由于钢纤维密度为7.9g/m3，导致RPC密度过大，单块盖板较重，导致安装、养护、转运难度较大问题；掺入大量钢纤维，并采用80℃蒸汽养护，导致材料与生产成本过高问题等。

[0002]

水泥基工程复合材料(Engineering Cement-based Composites，ECC)是近年来发

展起来的新技术，其目的是通过大量掺入有机纤维以解决水泥基材料的脆性问题，其力学

[0008]

3

CN 105130337 A

说 明 书

2/3页

性能上具有应变强化、大极限应变、高抗冲击韧性、高抗裂等特点，其抗拉极限应变可达普通水泥混凝土高10～100倍。有效的避免了RPC的诸多缺点，可用于高速铁路的电缆槽、电缆槽盖板、接触网立柱、风与声屏障、桥面栏杆、路基栅栏、CPⅢ定位点等。在我国高速铁路迅猛发展，并走出国门的背景下，具有较高的推广与应用价值。发明内容

鉴于现有技术的以上不足，本发明的目的是获得一种抗冲击、抗裂、抗腐蚀能力大为增加，且轻质高强，安装方便，不导电、不扎手的水泥基工程复合材料铁路人行道盖板及其制备工艺,以满足高铁桥梁段敷设的质轻高强的技术要求。[0010] 本发明的目的通过如下技术手段来实现

[0011] 水泥基工程复合材料铁路人行道盖板制备工艺，用于制备轻质高强度铁路人行道盖板,其特征在于,所用原料各成分所占重量份为：水泥：100份，粉煤灰：10～60份，硅灰：5～20份，减水剂：1.0～2.0份，聚乙烯醇纤维：1.0～2.0份，聚乙烯纤维：0.1～0.5份，石英砂：20～50份；[0012] 在频率为3000Hz，振幅为1mm条件下成型，并在40℃下蒸汽或浸水养护7d，然后进行普通养护后制得高性能的目标产品。

[0013] 本发明的目的还在于获得一种水泥基工程复合材料铁路人行道盖板，采用如上的工艺方法制得,性能指标为：28天抗折强度18.9MPa，28天抗压强度81.3MPa，56d电通量102库伦，抗冲击次数5190。

[0014] 采用本发明的方法制得的盖板28d抗折强度可达≥18MPa，28d抗压强度≥75MPa，56d电通量≤100C。所制作的挡板与盖板具有非常优异性能，抗冲击、抗裂、抗腐蚀能力大为增加，且轻质高强，安装方便，不导电、不扎手。

[0009]

具体实施方式

[0015] 下面结对本发明的实施作进一步的描述。但是应该强调的是，下面的实施方式只是示例性的，而不是为了限制本发明的范围及应用。[0016] 本发明所用原料应满足一定的条件：水泥为碱硅酸盐水泥，其28d强度应大于42.5MPa，其碱含量应小于0.6％，氯离子含量应小于0.06％。粉煤灰为电厂从烟道气体中收集的细灰，其品质为Ⅰ级。

[0017] 硅灰为铁合金厂在冶炼硅铁和工业硅、金属硅过程中，由热电炉内产生的大量挥发性SiO2和Si气体经氧化、冷凝、沉淀后的产物，其表面积应≥20000m2/kg，活性指数应≥95％。

[0018] 减水剂为聚羧酸系减水剂，其减水率应≥25％。[0019] 聚乙烯醇纤维为普通工程用纤维，纤维直径10～14μm，拉伸强度≥1200MPa，杨氏模量≥30GPa，长度4～12mm，断裂伸长率≥3.5％。[0020] 聚乙烯纤维为增强型纤维，纤维直径8～14μm，拉伸强度≥2000MPa，杨氏模量≥45GPa，长度4～12mm，断裂伸长率≥3.5％。石英砂为石英石破碎后的普通石英砂，细度为100～200目，SiO2含量≥95％。[0022] 实施例。

[0021]

4

CN 105130337 A[0023]

说 明 书

3/3页

本实施例的水泥基工程复合材料(ECC)铁路人行道挡板、盖板重量份的原料组

成：

水泥：100份[0025] 硅灰：20份[0026] 粉煤灰：130份[0027] 减水剂：1份[0028] 聚乙烯醇纤维：3份[0029] 聚乙烯纤维：2份[0030] 石英砂：100份。[0031] 搅拌程序为：先加固体料，搅拌1分钟，然后加入水和液体料，搅拌1分钟，最后再加入纤维，搅拌5分钟；然后在40℃度浸水养护7天，再进行标准养护28天。得到ECC性能指标为：28天抗折强度18.9MPa，28天抗压强度81.3MPa，56d电通量102库伦，抗冲击次数5190。

[0032] 以上的叙述是以制造对象为铁路人行道盖板展开的，但本发明的方案应用到铁路人行道的其他附属物，如铁路人行道挡板应无实质性的障碍。

[0024]

5