CN101643335A - 一种ca砂浆用纳米材料 - Google Patents
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Abstract
一种CA砂浆用纳米材料，属水泥沥青砂浆用辅助材料的制造技术领域，包括纳米二氧化硅，纳米碳酸钙，纳米级氧化锌，各组分的组成按重量百分比计分别为：纳米二氧化硅30～45％，纳米碳酸钙50～65％，纳米级氧化锌5～10％，各组分的重量百分比总和为100％。配方设计合理，能有效提高CA砂浆的抗压强度，改善CA砂浆技术性能。
Description
技术领域
本发明涉及一种CA砂浆用纳米材料，属水泥沥青砂浆用辅助材料的制造技术领域。
背景技术
水泥沥青砂浆(简称CA砂浆)是城际高速铁路、城市高速轻轨、城市地铁等中板式无碴轨道的关键组成部分，主要由水泥、沥青乳液、细骨料等组成。板式无碴轨道施工时在预制轨道板和混凝土底座之间预留的空隙中灌注CA砂浆，以形成均质的兼具刚性和弹性的填充垫层，可起到调整轨道几何精度和吸收振动冲击能量的双重作用。由于现有CA砂浆中各组分之间的相容性差，造成体系的稳定性差，容易分层，影响了硬化后CA砂浆层的强度和其他性能。因此，改善CA砂浆各组分之间的相容性是提升CA砂浆技术性能的一个关键。
发明内容
本发明的目的是提供一种配方设计合理，能有效提高CA砂浆的抗压强度，改善CA砂浆技术性能的CA砂浆用纳米材料。
本发明为一种CA砂浆用纳米材料，其特征在于包括纳米二氧化硅，纳米碳酸钙，纳米级氧化锌，各组分的组成按重量百分比计分别为：纳米二氧化硅30～45％，纳米碳酸钙50～65％，纳米级氧化锌5～10％，各组分的重量百分比总和为100％。
所述的纳米二氧化硅可为平均粒径为30±5nm的多孔SiO2材料。
所述的纳米碳酸钙可为平均粒径为40±5nm的多孔CaCO3材料。
所述纳米级氧化锌材料的平均粒径可为50±5nm。
所述CA砂浆用纳米材料在CA砂浆中的加入量可为CA砂浆干粉重量的0.1～1.0％。
纳米材料是指由尺寸小于100nm的纳米粒子(又称为超微颗粒)构成的材料的总称。由于纳米粒子是处在原子簇和宏观物体交界的过渡区域，它具有表面效应、小尺寸效应和宏观量子隧道效应。因而纳米材料具有异于普通材料的光、电、磁、热、力学、机械等性能。根据物理形态划分，纳米材料大致可分为纳米粉末(纳米颗粒)、纳米纤维(纳米管、纳米线)、纳米膜、纳米块体和纳米相分离液体等五类。本发明所述的纳米材料对CA砂浆的改性机理主要为：当粒子的尺寸减小到纳米级时，不仅引起表面原子数的迅速增加，而且纳米粒子的表面积和表面能都会迅速增加，因而其化学活性和催化活性等与普通粒子相比都发生了很大的变化，导致纳米材料与水化产物、沥青分子的大量键合，并以纳米粒子为晶核，在其颗粒表面形成沥青、水化硅酸钙凝胶相，把松散的沥青、水化硅酸钙凝胶体系变成纳米粒子为核心的网状结构，降低了CA砂浆的材料分离度，改善了CA砂浆的抗冻性，还提高了CA砂浆的强度和其他性能。
具体实施方式
实施例1(现有技术对比例)：取水泥100份、细骨料220份、消泡剂0.55份、膨胀剂10份、沥青乳液180份、水25份，混合搅拌后对试样进行检测。
实施例2：取水泥100份、细骨料220份、消泡剂0.55份、膨胀剂10份、纳米材料(纳米SiO2∶纳米CaCO3∶氧化锌＝45∶50∶5)1份、沥青乳液180份、水25份，混合搅拌后对试样进行检测。
实施例3：取水泥100份、细骨料220份、消泡剂0.55份、膨胀剂10份、纳米材料(纳米SiO2∶纳米CaCO3∶氧化锌＝38∶57∶5)1份、沥青乳液180份、水25份，混合搅拌后对试样进行检测。
实施例4：取水泥100份、细骨料220份、消泡剂0.55份、膨胀剂10份、纳米材料(纳米SiO2∶纳米CaCO3∶氧化锌＝30∶65∶5)1份、沥青乳液180份、水25份，混合搅拌后对试样进行检测。
实施例5：取水泥100份、细骨料220份、消泡剂0.55份、膨胀剂10份、纳米材料(纳米SiO2∶纳米CaCO3∶氧化锌＝45∶50∶5)2份、沥青乳液180份、水25份，混合搅拌后对试样进行检测。
实施例6：取水泥100份、细骨料220份、消泡剂0.55份、膨胀剂10份、纳米材料(纳米SiO2∶纳米CaCO3∶氧化锌＝38∶57∶5)2份、沥青乳液180份、水25份，混合搅拌后对试样进行检测。
实施例7：取水泥100份、细骨料220份、消泡剂0.55份、膨胀剂10份、纳米材料(纳米SiO2∶纳米CaCO3∶氧化锌＝30∶65∶5)2份、沥青乳液180份、水25份，混合搅拌后对试样进行检测。
实施例8：取水泥100份、细骨料220份、消泡剂0.55份、膨胀剂10份、纳米材料(纳米SiO2∶纳米CaCO3∶氧化锌＝45∶50∶5)3份、沥青乳液180份、水25份，混合搅拌后对试样进行检测。
实施例9：取水泥100份、细骨料220份、消泡剂0.55份、膨胀剂10份、纳米材料(纳米SiO2∶纳米CaCO3∶氧化锌＝38∶57∶5)3份、沥青乳液180份、水25份，混合搅拌后对试样进行检测。
实施例10：取水泥100份、细骨料220份、消泡剂0.55份、膨胀剂10份、纳米材料(纳米SiO2∶纳米CaCO3∶氧化锌＝30∶65∶5)3份、沥青乳液180份、水25份，混合搅拌后对试样进行检测。
上述各实施例检测后的主要技术性能见下表。
从实施例1、2、5、8中，我们可以看到，随着本发明产品的使用及使用量的增加，CA砂浆的可工作时间逐步延长，抗压强度逐步提高，材料分离度逐步降低。
从实施例2、3、4，实施例5、6、7及实施例8、9、10中，我们可以看到，本发明产品中的纳米SiO2对CA砂浆可工作时间的延长作用较大，纳米CaCO3对CA砂浆材料分离度的降低作用较大。
上述各实施例中各组分的份额均为以重量计。各实施例中的水泥为强度等级42.5R的普通硅酸盐水泥。细骨料为洁净、坚硬，不含有泥土和有机质等有害杂质河沙，最大粒径小于2.5mm，细度模数为1.4～2.2，含水≯1％。消泡剂为水性有机硅类消泡剂。膨胀剂为UEA型混凝土膨胀剂。沥青乳液为普通阳离子沥青乳液。
Claims (5)
1、一种CA砂浆用纳米材料，其特征在于包括纳米二氧化硅，纳米碳酸钙，纳米级氧化锌，各组分的组成按重量百分比计分别为：纳米二氧化硅30～45％，纳米碳酸钙50～65％，纳米级氧化锌5～10％，各组分的重量百分比总和为100％。
2、按权利要求1所述的一种CA砂浆用纳米材料，其特征在于所述的纳米二氧化硅为平均粒径为30±5nm的多孔SiO2材料。
3、按权利要求1所述的一种CA砂浆用纳米材料，其特征在于所述的纳米碳酸钙为平均粒径为40±5nm的多孔CaCO3材料。
4、按权利要求1所述的一种CA砂浆用纳米材料，其特征在于所述纳米级氧化锌材料的平均粒径为50±5nm。
5、按权利要求1所述的一种CA砂浆用纳米材料，其特征在于所述CA砂浆用纳米材料在CA砂浆中的加入量为CA砂浆干粉重量的0.1～1.0％。
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