CN109231935A - 一种聚合物快硬水泥砂浆以及防水卷材混凝土保护层快速维修的方法 - Google Patents

一种聚合物快硬水泥砂浆以及防水卷材混凝土保护层快速维修的方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种聚合物快硬水泥砂浆，按质量份数计，包括：水泥0.95～0.99份、水泥膨胀混合材0.01～0.05份、高分子乳液0.35～1.4份、硅烷偶联剂0.01～0.06份、砂1.5～2份、调凝剂0.001～0.005份、消泡剂0.0004～0.01份、减水剂0～0.02份、流变改性剂0～0.001份、水0～0.3份；其中，水泥和水泥膨胀混合材的总质量数为1份。本发明还提供该聚合物快硬水泥砂浆的制备方法及其在铁路混凝土桥梁桥面线间防水体系快速抢修中的应用。

Description

一种聚合物快硬水泥砂浆以及防水卷材混凝土保护层快速维 修的方法
技术领域
本发明属于建筑防水技术领域，具体涉及无砟轨道桥面防水卷材混凝土保护层的快速维修方法及采用的聚合物快硬水泥砂浆。
背景技术
铁路混凝土桥梁桥面防水体系是提高桥梁结构耐久性的重要技术手段。既有桥梁由于桥面防水失效会造成桥面板渗水、钢筋锈蚀，直接影响到桥梁的使用寿命和列车的行车安全。
传统上，我国铁路混凝土桥梁桥面的线间防水体系(即桥面上下行铁轨之间的防水体系)都采用先铺设防水卷材层，然后浇注一定厚度的混凝土作为保护层。目前某些高速无砟轨道仍然采用“防水卷材+保护层”这种防水体系。例如中国发明专利申请“用于严寒地区高速铁路桥面防水封闭体系及其施工方法”(公开号CN108149569A，公开日2018年1月25日)公开了一种用于严寒地区高速铁路桥面的线间防水体系，包括防水卷材层和纤维混凝土保护层。
铁路高速化之前，由于全路网都采用有砟轨道，保护层上面覆盖道砟，整个铁路混凝土桥梁桥面的防水层在使用过程中的状态如何，一直没有得到关注。但是对于无砟轨道，上述传统的桥面线间防水体系很快暴露出一些问题：局部路段，尤其是高寒地带在短短两三年的时间内就出现了混凝土保护层粉化、掉块、拱起等病害。分析原因，可能是因为高寒地带因为温度变化剧烈，造成纤维混凝土保护层的反复冻融，破坏了混凝土的结构而使混凝土解体、破碎。破碎的混凝土极易被高速驶过的高铁吸入车厢底部而击伤车底，或者被吸上线路，造成轨面不平顺，影响行车安全。因此，一旦发现铁路桥梁桥面防水体系的混凝土保护层破损，就必须立即进行抢修，以免影响上下行的列车。
与普速铁路相比，高速铁路具有运营时间长，维修天窗短的特点。所以，有必要研发出适用于高速铁路混凝土桥梁桥面线间防水卷材混凝土保护层的快速维修方法及相应的维修材料。
发明内容
针对以上问题，本发明的目的是提供一种聚合物快硬水泥砂浆以及应用所述聚合物快硬水泥砂浆的防水卷材混凝土保护层的快速维修方法。本发明所述的聚合物快硬水泥砂浆能够实现快速凝固，尤其是在环境温度很低的高寒地区，保证在天窗期完成维修，保证线路运行通畅和列车的行车安全。
用于实现上述技术效果，本发明采用了如下的技术方案：
一种聚合物快硬水泥砂浆，按质量份数计，包括：水泥0.95～0.99份、水泥膨胀混合材0.01～0.05份、高分子乳液0.35～1.4份、硅烷偶联剂0.01～0.06份、砂1.5～2份、调凝剂0.001～0.005份、消泡剂0.0004～0.01份、减水剂0～0.02份、流变改性剂0～0.001份、水0～0.3份；其中，水泥和水泥膨胀混合材的总质量数为1份。
优选的，按质量份数计，所述聚合物快硬水泥砂浆包括：
水泥0.97～0.99份、水泥膨胀混合材0.01～0.03份、高分子乳液0.4～0.6份、硅烷偶联剂0.02～0.05份、砂1.5～2份、调凝剂0.001～0.004份、消泡剂0.0004～0.005份、减水剂0～0.01份、流变改性剂0～0.0008份、水0～0.25份；其中，水泥和水泥膨胀混合材的总质量份数为1份。
更优选的，按质量份数计，所述聚合物快硬水泥砂浆包括：
水泥0.99份、水泥膨胀混合材0.01份、高分子乳液0.5份、硅烷偶联剂0.03份、砂2份、调凝剂0.001～0.004份、消泡剂0.001份、减水剂0.003～0.005份、流变改性剂0.0004～0.0007份、水0.15～0.2份；其中，水泥和水泥膨胀混合材的总质量份数为1份。
优选的，所述调凝剂由促凝剂和缓凝剂中的一种或两种组成；其中，施工温度在5～15℃时，所述调凝剂的质量份数为0.002～0.003份，且所述调凝剂选自促凝剂；施工温度为15～27℃时，所述调凝剂的质量份数为0.001～0.002份，且所述调凝剂选自促凝剂；施工温度为27～40℃时，所述调凝剂的质量份数为0.003～0.004份，且所述调凝剂由促凝剂和缓凝剂组成，两者的质量比为促凝剂:缓凝剂＝1:2～3。
优选的，所述促凝剂选自亚硝酸钠、碳酸锂、硫酸钠和硫酸铝中的一种或多种。
优选的，所述缓凝剂选自酒石酸、硼酸、硼砂、葡萄糖酸钠和柠檬酸中的一种或多种。
优选的，所述硅烷偶联剂选自3-氨丙基三乙氧基硅烷、异丁基三乙氧基硅烷、异丁烯三乙氧基硅烷、异辛基三乙氧基硅烷中的一种或多种。
优选的，所述高分子乳液选自丁苯乳液、羧基丁苯乳液、苯丙乳液、改性丙烯酸树脂乳液、乙烯/醋酸乙烯共聚物乳液中一种或多种。
优选的，所述水泥选自早强硅酸盐水泥、快硬硫铝酸盐水泥、铁铝酸盐水泥、氟铝酸盐水泥和双快水泥中的一种或多种；更优选为快硬硫铝酸盐水泥。
优选的，所述水泥膨胀混合材选自硫铝酸钙熟料-石灰石类、硅铝酸盐熟料-氧化铝类、硅铝酸盐熟料-明矾石类、石灰-明矾石复合类、铝酸钙类、明矾石类、粉煤灰混合材中的一种或多种。
优选的，所述砂选自河砂、海砂、山砂和机制硅砂中的一种或多种。
更优选的，所述砂的细度模数为2.3～3.0，含泥量或石粉含量小于1％重量。
优选的，所述减水剂选自萘系和聚羧酸类中的一种或多种；更优选为聚羧酸类。
优选的，所述流变改性剂选自纤维素醚、丙烯酸类、聚醚类和聚氨酯增稠剂中的一种或多种；更优选为纤维素醚和聚氨酯增稠剂中的一种或两种。
优选的，所述消泡剂选自有机硅类、高级醇类、脂肪酸类和聚醚类中一种或多种；更优选自有机磷酸酯、有机硅树脂、改性有机硅树脂和二氧化硅与有机硅树脂配合物中的一种或多种。
本发明还提供所述的聚合物快硬水泥砂浆的制备方法，包括以下步骤：
A.向搅拌机内依次加入所述质量份的高分子乳液、水、消泡剂、减水剂、硅烷偶联剂，并搅拌混匀，搅拌速度为20～40rpm；
B.加入所述质量份的砂并搅拌混匀，搅拌速度为60～80rpm；
C.再依次加入所述质量份的水泥、水泥膨胀混合材、调凝剂、流变改性剂并搅拌混匀，搅拌速度为100～140rpm；
D.再以100～140rpm的搅拌速度搅拌3～5分钟，然后将搅拌速度调整为20～40rpm继续搅拌1分钟，即得；
或
A'.将所述质量份的水泥、水泥膨胀混合材、砂、流变改性剂、调凝剂混合均匀，得到干粉；
B'.将高分子乳液、水、减水剂、消泡剂、硅烷偶联剂依次加入砂浆搅拌机内，慢速搅拌，搅拌速度为20～40rpm；
C'.加入步骤I制备得到的所述干料，快速搅拌3～5分钟，搅拌速度为100～140rpm，然后将搅拌速度调整为20～40rpm继续搅拌1分钟，即得。
本发明还有一个目的在于提供上述聚合物快硬水泥砂浆在铁路混凝土桥梁桥面线间防水体系快速抢修中的应用。
本发明还提供一种铁路混凝土桥梁桥面线间防水体系的快速抢修方法，包括采用上述聚合物快硬水泥砂浆。
优选的，所述快速抢修方法包括如下步骤：
I.清理、去除破损的混凝土保护层，暴露出防水卷材层；
II.在暴露出的防水卷材层及其四周的混凝土保护层断面上涂刷1～3遍硅烷偶联剂，所述硅烷偶联剂如前定义；
III.根据需要修补的混凝土保护层的纵向宽度，分别采取如下操作：
III-1.混凝土保护层的纵向宽度小于1m时，按照前述制备方法现场制备所述聚合物快硬水泥砂浆，灌注在清理后的防水卷材表面，与周边原混凝土保护层找平；或
III-2.混凝土保护层的纵向宽度大于1m时，将预制的轻质混凝土板裁切成需要修复的混凝土保护层对应的大小，按照前述制备方法现场制备所述聚合物快硬水泥砂浆，灌注在清理后的防水卷材表面，将所述轻质混凝土预制板放置在灌注的砂浆表面，与周边原混凝土保护层找平，待砂浆上强度后(约1h左右)，所述预制板周边缝隙采用嵌缝胶密封；
IV.待聚合物快硬水泥砂浆固化后，继续清理修补面，与周边原混凝土保护层保持在同一水平面。
所述轻质混凝土预制板满足LC40强度等级，每立方米的原料包括：水泥400～500kg、砂400～600kg、陶粒800～1000kg、高分子乳液100～300kg、矿物掺和料100～200kg、减水剂4～10kg、水100～200kg。
优选的，所述水泥选自普通硅酸盐水泥、硅酸盐水泥中的一种或多种。
优选的，所述砂选自河砂、海砂、山砂和机制硅砂中的一种或多种。
更优选的，所述砂的细度模数为2.3～3.0，含泥量或石粉含量小于1％重量。
优选的，所述高分子乳液选自丁苯乳液、羧基丁苯乳液、苯丙乳液、改性丙烯酸树脂乳液、乙烯/醋酸乙烯共聚物乳液中一种或多种。
优选的，所述陶粒选自碎石型、圆球形、圆锥形页岩陶粒中的一种或多种，经过24h真空饱水处理。
优选的，所述矿物掺和料选自粉煤灰、矿渣粉、硅灰中的一种或多种。
优选的，所述减水剂选自萘系和聚羧酸类中的一种或多种；更优选为聚羧酸类。
所述嵌缝胶为本领域常用的嵌缝胶，例如可以选自硅酮结构耐候密封胶、聚硫密封胶、聚氨酯密封胶等，优选为聚氨酯密封胶。
所述聚氨酯密封胶具有更好的耐高低温特性、耐候性，使用寿命长、环保性好，特别适用于存在大变形条件下。
本说明书中的所述的“质量份”或“份”，表示的是各组分之间相对的质量配比，而非质量单位。根据实际需要，1份(质量份)可以是500g、1kg、10kg，等等。
为了满足快速抢修的要求，聚合物快硬水泥砂浆必须具备适合的凝固时间，即2h左右。太短，则无法完成全部抢修任务；太长，则无法准时恢复通车。因此，本发明以所述调凝剂来调节所述快速抢修砂浆的凝固时间。其中，促凝剂优选亚硝酸钠、硫酸铝、硫酸钠和碳酸锂中的一种或多种，其可以促进砂浆早凝早强；缓凝剂优选为酒石酸、硼酸、硼砂、柠檬酸和葡萄糖酸钠中的一种或多种，其调节砂浆的可工作时间，满足不同温度施工要求。本发明提供了三种施工温度下所述促凝剂和缓凝剂的质量比，分别是：施工温度在5～15℃时，所述调凝剂的质量份数为0.002～0.003份，且所述调凝剂选自促凝剂；施工温度为15～27℃时，所述调凝剂的质量份数为0.001～0.002份，且所述调凝剂选自促凝剂；施工温度为27～40℃时，所述调凝剂的质量份数为0.003～0.004份，且所述调凝剂由促凝剂和缓凝剂组成，两者的质量比为促凝剂:缓凝剂＝1:2～3。
本发明所述砂浆中的硅烷偶联剂，其分子中的有机、无机基团能分别与砂浆中的无机材料和高分子结合，形成牢固的共价键，改善了两类材料的界面粘接性，使砂浆具有优异的抗渗性、耐水性和更致密的结构，从而提高材料的力学性能和耐久性能。
为了使本发明所述砂浆快凝快强，本发明中所述水泥优选为快硬硫铝酸盐水泥。
所述高分子乳液可以减少拌和用水量，从而提高砂浆的耐水性、抗冻性、耐候性和抗疲劳性能。本发明中，所述高分子乳液选自丁苯乳液、羧基丁苯乳液、苯丙乳液、改性丙烯酸树脂乳液、乙烯/醋酸乙烯共聚物乳液中一种或多种。
本发明所述水泥膨胀混合材是以硫铝酸盐系矿物为主体，并含有微量的高分子系列分散剂与无机盐类，其作用是缓解砂浆的干燥收缩。通过试验，检测市售产品发现，市售的水泥膨胀混合材都可以起到接近的效果，包括但不限于硫铝酸钙熟料-石灰石类、硅铝酸盐熟料-氧化铝类、硅铝酸盐熟料-明矾石类、石灰-明矾石复合类、铝酸钙类、明矾石类、粉煤灰混合材等等常见的市售水泥膨胀混合材，等等。
所述减水剂可减少拌合用水量，改善砂浆的流动性和匀质性。本发明所述减水剂选自萘系和聚羧酸类中的一种或多种；更优选为聚羧酸类。
所述流变改性剂不仅可以提高砂浆的拌和稳定性，同时赋予砂浆以触变性；在剪切作用下使砂浆具有良好的流动性以灌注饱满；而且砂浆静置后，增加砂浆粘度，提高砂浆的匀质性，防止泌水沉砂。本发明所述流变改性剂选自纤维素醚、丙烯酸类、聚醚类和聚氨酯增稠剂中的一种或多种；更优选为纤维素醚和/或聚氨酯增稠剂。
所述消泡剂的作用是消除由于搅拌在体系内产生的大气泡。本发明所述消泡剂选自有机硅类、高级醇类、脂肪酸类和聚醚类中一种或多种；更优选自有机磷酸酯、有机硅树脂、改性有机硅树脂和二氧化硅与有机硅树脂配合物中的一种或多种。
本发明所述的聚合物快硬水泥砂浆通过各组分及其质量配比，赋予本发明所述砂浆优异的流动性和快凝早强性，使所述砂浆即使在5℃下，2h抗压强度也能达4MPa，满足高速铁路，尤其是高寒地区高速铁路抢修天窗期短的要求。同时，本发明所述砂浆凝固后具有致密的结构和优良的力学性能，使得修补后的混凝土保护层具有优良的耐久性和抗震动性能。
本发明所述的快速维修方法，利用混凝土与防水卷材的弱结合界面，在破拆头前加装限位装置，避免清除砼(混凝土)保护层时破坏卷材的完整性，保护层的小面积快速修复采用聚合物快硬水泥砂浆、大面积快速修复采用轻质砼预制板及下设的聚合物快硬水泥砂浆作为找平层，预制板缝隙采用嵌缝胶密封防水。
附图说明
下面结合附图，对本发明做详细说明。
图1是实施例7维修完成后的桥面线间防水体系的结构示意图。其中，1A是俯视图，1B是剖面图。图中：1是轻质混凝土预制板，2是密封胶，3是轨道板，4是混凝土底座，5是混凝土保护层，6是钢轨，7是聚合物快硬水泥砂浆层(找平层)。
具体实施方式
以下结合具体的实施例来说明本发明。本领域技术人员能够理解，这些实施例仅用于说明本发明，其不以任何方式限制本发明的范围。
下述实施例中的实验方法，如无特殊说明，均为常规方法。下述实施例中所用的原料、试剂材料等，如无特殊说明，均为市售购买产品。其中部分原料的来源如下：
42.5快硬硫铝酸盐水泥：唐山六九水泥有限公司；
硫铝酸钙熟料‐石灰石类膨胀混合材：唐山北极熊建材有限公司；
改性丙烯酸乳液：北京东方亚科力化工科技有限公司；
丁苯乳液：北京东方亚科力化工科技有限公司；
异丁烯三乙氧基硅：北京筑立德新型材料有限公司；
羟丙基甲基纤维素醚：广东龙湖科技股份有限公司；
实施例1：一种用于5～15℃施工环境的聚合物快硬水泥砂浆
本实施例所述聚合物快硬水泥砂浆的原料组成及配比为(1份＝100kg)：
42.5快硬硫铝酸盐水泥0.99份、硫铝酸钙熟料‐石灰石类膨胀混合材0.01份、改性丙烯酸乳液0.5份、异丁烯三乙氧基硅烷0.03份、砂2份、碳酸锂0.002份、有机硅消泡剂0.001份、聚羧酸减水剂0.003份、聚氨酯增稠剂0.0007份、水0.15份。
本实施例的聚合物快硬水泥砂浆通过如下方法制备：
A.向搅拌机内依次加入所述质量份的高分子乳液、水、消泡剂、减水剂、硅烷偶联剂，并搅拌混匀，搅拌速度为20～40rpm；
B.加入所述质量份的砂并搅拌混匀，搅拌速度为60～80rpm；
C.再依次加入所述质量份的水泥、水泥膨胀混合材、调凝剂、流变改性剂并搅拌混匀，搅拌速度为100～140rpm；
D.再以100～140rpm的搅拌速度搅拌3～5分钟，然后将搅拌速度调整为20～40rpm继续搅拌1分钟，即得。
本实施例所述聚合物快硬水泥砂浆的性能见表1。
实施例2：一种适合15～27℃施工环境的聚合物快硬水泥砂浆
本实施例所述聚合物快硬水泥砂浆的原料组成和配比为(1份＝100kg)：
42.5快硬硫铝酸盐水泥0.99份、石灰‐明矾石复合类膨胀混合材0.01份、改性丙烯酸乳液0.5份、异丁烯三乙氧基硅烷0.03份、砂2份、碳酸锂0.001份、有机硅消泡剂0.001份、聚羧酸减水剂0.005份、羟丙基甲基纤维素醚0.0007份、水0.2份。
本实施例所述聚合物快硬水泥砂浆按照实施例1相同的方法和步骤制备得到。
本实施例所述聚合物快硬水泥砂浆的性能见表1。
实施例3：一种适合27～40℃施工环境的聚合物快硬水泥砂浆
本实施例所述聚合物快硬水泥砂浆的原料组成和配比为(1份＝100kg)：
42.5快硬硫铝酸盐水泥0.99份、硫铝酸钙熟料‐石灰石类膨胀混合材0.01份、丁苯乳液0.5份、异丁烯三乙氧基硅烷0.03份、砂2份、碳酸锂0.001份、硼砂0.002份、有机硅消泡剂0.001份、聚羧酸减水剂0.005份、羟丙基甲基纤维素醚0.0004份、水0.2份。
本实施例所述聚合物快硬水泥砂浆通过如下方法制备：
A'.将所述质量份的水泥、水泥膨胀混合材、砂、流变改性剂、调凝剂混合均匀，得到干粉；
B'.将高分子乳液、水、减水剂、消泡剂、硅烷偶联剂依次加入砂浆搅拌机内，慢速搅拌，搅拌速度为20～40rpm；
C'.加入步骤I制备得到的所述干料，快速搅拌3～5分钟，搅拌速度为100～140rpm，然后将搅拌速度调整为20～40rpm继续搅拌1分钟，即得。
本实施例所述聚合物快硬水泥砂浆的性能见表1。
对比例1：一种聚合物水泥砂浆
42.5快硬硫铝酸盐水泥0.99份、丙烯酸乳液0.20份、砂2份、碳酸锂0.001份、有机硅消泡剂0.001份、聚羧酸减水剂0.01份、羟乙基纤维素醚0.0007份、水0.2份。
对比例1的性能见表1。
测试例：实施例1-3和对比例1的水泥砂浆的性能测定
表中砂浆各性能测试方法参照JCT984-2011《聚合物水泥防水砂浆》记载的方法，对实施例1-3和对比例1的水泥砂浆的性能进行测定，结果见表1。
表1聚合物快硬水泥砂浆性能
实施例1 实施例2 实施例3 对比例1
2h抗压强度/MPa 4.2 5.0 5.6 4.0
2h抗折强度/MPa 2.4 2.5 2.3 1.6
28d抗压强度/MPa 48.0 49.0 49.7 47.8
28d抗压强度/MPa 11.6 12.0 12.3 13.0
抗冻性 无剥落、无开裂 无剥落、无开裂 无剥落、无开裂 无剥落、无开裂
抗渗压力/MPa 3.0 4.0 4.2 2.0
粘接强度/MPa 1.5 2.0 2.0 1.0
收缩率/％ 0.02 0.02 0.02 0.04
吸水率/％ 2.1 3.0 3.4 5.4
表1的数据示出：
1)本发明实施例1是针对5～15℃低温环境的聚合物快硬水泥砂浆，在2h的抗压强度达到了4.2MPa，2h抗折强度达到了2.3MPa。实施例2的聚合物快硬水泥砂浆在15～27℃的工作环境中2h的抗压强度达到5.0MPa，2h抗折强度达到了2.5MPa。实施例3的聚合物快硬水泥砂浆在27～40℃的工作环境中2h的抗压强度达到5.6MPa，2h抗折强度达到了2.3MPa。因此，上述3个实施例分别能够适应不同的施工温度，说明本发明提供的聚合物快硬水泥砂浆能够满足高速铁路的抢修天窗期的要求，尤其是高寒地区或冬季时的抢修。
2)本发明的各个实施例的聚合物快硬水泥砂浆在完全固化后的抗渗压力达到3.0MPa以上，粘接强度在1.5MPa以上，收缩率仅0.02％。吸水率小于3.4％。说明本发明提供的聚合物快硬水泥砂浆具有优良的防水性能，且与原有的防水保护层能够很好地粘接在一起。
2)对比例1的聚合物水泥砂浆2h抗压强度和2h抗折强度均不及本发明的各实施例；固化后，对比例1的聚合物水泥砂浆的抗渗压力和粘接强度也明显小于各实施例；说明对比例1的聚合物水泥砂浆的力学性能较差。但是，对比例1的聚合物水泥砂浆的收缩率和吸水率却显著高于各实施例，说明对比例1的聚合物水泥砂浆的防水性能不及本发明的各实施例。
结论：对比例1的普通聚合物水泥砂浆除不含膨胀材、硅烷偶联剂和高分子乳液外，其它组分及其用量均与与本发明提供的所述聚合物快硬水泥砂浆的原料基本相同，但是其性能却与实施例1-3的聚合物快硬水泥砂浆存在上述明显的差别。说明本发明提供的所述聚合物快硬水泥砂浆的原料组成使砂浆固化后结构更加致密防水，是其优良性能的基础和保证。
实施例4：一种轻质混凝土预制板
本实施例所述轻质混凝土预制板的原料配比为：42.5普通硅酸盐水泥420kg/m3、河砂590kg/m3、改性丙烯酸乳液150kg/m3、800级碎石型陶粒823kg/m3、I级粉煤灰100kg/m3、聚羧酸系高效减水剂5.2kg/m3、水145kg/m3。按照本领域常规的方法制备和养护。性能见表2。
实施例5：一种轻质混凝土预制板
本实施例所述轻质混凝土预制板的原料配比：42.5普通硅酸盐水泥420kg/m3、河砂590kg/m3、苯丙乳液160kg/m3、800级碎石型陶粒823kg/m3、矿渣120kg/m3、聚羧酸系高效减水剂7kg/m3、水140kg/m3。按照本领域常规方法制备和养护。性能见表2。
对比例2：一种轻质混凝土预制板
对比例2的轻质混凝土预制板的原料配比为：42.5普通硅酸盐水泥420kg/m3、河砂420kg/m3、800级碎石型陶粒1100kg/m3、I级粉煤灰100kg/m3、聚羧酸系减水剂7kg/m3、水100kg/m3。按照本领域常规方法制备和养护。性能见表2。
表2轻质混凝土板性能
实施例4 实施例5 对比例2
抗压强度(7d) 21 23 25
抗压强度(28d) 34 35 40
抗折强度(7d) 16.0 17.2 20
抗折强度(28d) 20.2 21.0 25
收缩率％ 0.01 0.01 0.05
抗冻性 300次质量损失率0.1％ 300次质量损失率0.2％ 300次质量损失率2.5％
说明本发明提供的轻质混凝土预制板的结构更加致密防水；陶粒经过饱水处理后，抗冻性和收缩率远远优于对比例2。
实施例6：一种铁路混凝土桥梁桥面的防水卷材混凝土保护层拼装式快速维修的方法(小面积维修)
I.清理、去除破损的混凝土保护层，暴露出防水卷材层；
II.在暴露出的防水卷材层及其四周的混凝土保护层断面上涂刷2遍异丁烯三乙氧基硅烷；
III.经测量，需要修补的混凝土保护层的大小为65×90cm(横向×纵向)。按照实施例1所述的砂浆的配比及制备方法，现场拌制聚合物快硬水泥砂浆，灌注在清理后的防水卷材表面，与周边原混凝土保护层找平；
IV.待聚合物快硬水泥砂浆固化后，继续清理修补面，与周边原混凝土保护层保持在同一水平面。
实施例7：一种铁路混凝土桥梁桥面的防水卷材混凝土保护层拼装式快速维修的方法(大面积维修)
I.清理、去除破损的混凝土保护层，暴露出防水卷材层；
II.在暴露出的防水卷材层及其四周的混凝土保护层断面上涂刷1～3遍硅烷偶联剂，所述硅烷偶联剂如前定义；
III.经测量，根据需要修补的混凝土保护层的大小为700×800cm(横向×纵向)，将实施例4预制的轻质混凝土板裁切成需要修复的混凝土保护层对应的大小，按照实施例2所述的砂浆的配比及制备方法，现场拌制所述聚合物快硬水泥砂浆，灌注在清理后的防水卷材表面作为找平层，将所述轻质混凝土预制板放置在灌注的找平层表面，与周边原混凝土保护层找平，待砂浆上强度后(约1h左右)，所述预制板周边缝隙采用聚氨酯密封胶密封；
IV.待聚合物快硬水泥砂浆固化后，继续清理修补面，与周边原混凝土保护层保持在同一水平面。
维修完成后的桥面线间防水体系的结构示意图见图1所示。
总之，本发明提供的聚合物快硬水泥砂浆、预制板及其施工方法满足铁路天窗点维修要求。
以上对本发明具体实施方式的描述并不限制本发明，本领域技术人员可以根据本发明作出各种改变或变形，只要不脱离本发明的精神，均应属于本发明所附权利要求的范围。

Claims (10)

1.一种聚合物快硬水泥砂浆，按质量份数计，包括：水泥0.95～0.99份、水泥膨胀混合材0.01～0.05份、高分子乳液0.35～1.4份、硅烷偶联剂0.01～0.06份、砂1.5～2份、调凝剂0.001～0.005份、消泡剂0.0004～0.01份、减水剂0～0.02份、流变改性剂0～0.001份、水0～0.3份；其中，水泥和水泥膨胀混合材的总质量数为1份。
2.根据权利要求1所述的聚合物快硬水泥砂浆，其特征在于，按质量份数计，所述聚合物快硬水泥砂浆包括：
水泥0.97～0.99份、水泥膨胀混合材0.01～0.03份、高分子乳液0.4～0.6份、硅烷偶联剂0.02～0.05份、砂1.5～2份、调凝剂0.001～0.004份、消泡剂0.0004～0.005份、减水剂0～0.01份、流变改性剂0～0.0008份、水0～0.25份；其中，水泥和水泥膨胀混合材的总质量份数为1份；
优选的，按质量份数计，所述聚合物快硬水泥砂浆包括：
水泥0.99份、水泥膨胀混合材0.01份、高分子乳液0.5份、硅烷偶联剂0.03份、砂2份、调凝剂0.001～0.004份、消泡剂0.001份、减水剂0.003～0.005份、流变改性剂0.0004～0.0007份、水0.15～0.2份；其中，水泥和水泥膨胀混合材的总质量份数为1份。
3.根据权利要求1或2所述的聚合物快硬水泥砂浆，其特征在于，所述调凝剂由促凝剂和缓凝剂中的一种或两种组成；其中，施工温度在5～15℃时，所述调凝剂的质量份数为0.002～0.003份，且所述调凝剂选自促凝剂；施工温度为15～27℃时，所述调凝剂的质量份数为0.001～0.002份，且所述调凝剂选自促凝剂；施工温度为27～40℃时，所述调凝剂的质量份数为0.003～0.004份，且所述调凝剂由促凝剂和缓凝剂组成，两者的质量比为促凝剂:缓凝剂＝1:2～3；
优选的，所述促凝剂选自亚硝酸钠、碳酸锂、硫酸钠和硫酸铝中的一种或多种；
优选的，所述缓凝剂选自酒石酸、硼酸、硼砂、葡萄糖酸钠和柠檬酸中的一种或多种。
4.根据权利要求1或2所述的聚合物快硬水泥砂浆，其特征在于，所述硅烷偶联剂选自3-氨丙基三乙氧基硅烷、异丁基三乙氧基硅烷、异丁烯三乙氧基硅烷、异辛基三乙氧基硅烷中的一种或多种；
优选的，所述高分子乳液选自丁苯乳液、羧基丁苯乳液、苯丙乳液、改性丙烯酸树脂乳液、乙烯/醋酸乙烯共聚物乳液中一种或多种。
5.根据权利要求1或2所述的聚合物快硬水泥砂浆，其特征在于，所述水泥选自早强硅酸盐水泥、快硬硫铝酸盐水泥、铁铝酸盐水泥、氟铝酸盐水泥和双快水泥中的一种或多种；更优选为快硬硫铝酸盐水泥；
优选的，所述水泥膨胀混合材选自硫铝酸钙熟料-石灰石类、硅铝酸盐熟料-氧化铝类、硅铝酸盐熟料-明矾石类、石灰-明矾石复合类、铝酸钙类、明矾石类、粉煤灰混合材中的一种或多种；
优选的，所述砂选自河砂、海砂、山砂和机制硅砂中的一种或多种；
更优选的，所述砂的细度模数为2.3～3.0，含泥量或石粉含量小于1％重量；
还优选的，所述减水剂选自萘系和聚羧酸类中的一种或多种；更优选为聚羧酸类；
还优选的，所述流变改性剂选自纤维素醚、丙烯酸类、聚醚类和聚氨酯增稠剂中的一种或多种；更优选为纤维素醚和聚氨酯增稠剂中的一种或两种；
还优选的，所述消泡剂选自有机硅类、高级醇类、脂肪酸类和聚醚类中一种或多种；更优选自有机磷酸酯、有机硅树脂、改性有机硅树脂和二氧化硅与有机硅树脂配合物中的一种或多种。
6.权利要求1至5中任一项所述的聚合物快硬水泥砂浆的制备方法，包括以下步骤：
A.向搅拌机内依次加入所述质量份的高分子乳液、水、消泡剂、减水剂、硅烷偶联剂，并搅拌混匀，搅拌速度为20～40rpm；
B.加入所述质量份的砂并搅拌混匀，搅拌速度为60～80rpm；
C.再依次加入所述质量份的水泥、水泥膨胀混合材、调凝剂、流变改性剂并搅拌混匀，搅拌速度为100～140rpm；
D.再以100～140rpm的搅拌速度搅拌3～5分钟，然后将搅拌速度调整为20～40rpm继续搅拌1分钟，即得；
或
A'.将所述质量份的水泥、水泥膨胀混合材、砂、流变改性剂、调凝剂混合均匀，得到干粉；
B'.将高分子乳液、水、减水剂、消泡剂、硅烷偶联剂依次加入砂浆搅拌机内，慢速搅拌，搅拌速度为20～40rpm；
C'.加入步骤I制备得到的所述干料，快速搅拌3～5分钟，搅拌速度为100～140rpm，然后将搅拌速度调整为20～40rpm继续搅拌1分钟，即得。
7.权利要求1至5中任一项所述的所述聚合物快硬水泥砂浆，或根据权利要求6所述的制备方法制备得到的聚合物快硬水泥砂浆在铁路混凝土桥梁桥面线间防水体系快速抢修中的应用。
8.一种铁路混凝土桥梁桥面线间防水体系的快速抢修方法，包括采用权利要求1至5中任一项所述的所述聚合物快硬水泥砂浆，或根据权利要求6所述的制备方法制备得到的聚合物快硬水泥砂浆。
9.根据权利要求8所述的快速抢修方法，其特征在于，包括如下步骤：
I.清理、去除破损的混凝土保护层，暴露出防水卷材层；
II.在暴露出的防水卷材层及其四周的混凝土保护层断面上涂刷1～3遍硅烷偶联剂，所述硅烷偶联剂如前定义；
III.根据需要修补的混凝土保护层的纵向宽度，分别采取如下操作：
III-1.混凝土保护层的纵向宽度小于1m时，按照前述制备方法现场制备所述聚合物快硬水泥砂浆，灌注在清理后的防水卷材表面，与周边原混凝土保护层找平；或
III-2.混凝土保护层的纵向宽度大于1m时，将预制的轻质混凝土板裁切成需要修复的混凝土保护层对应的大小，按照前述制备方法现场制备所述聚合物快硬水泥砂浆，灌注在清理后的防水卷材表面，将所述轻质混凝土预制板放置在灌注的砂浆表面，与周边原混凝土保护层找平，待砂浆上强度后(约1h左右)，所述预制板周边缝隙采用嵌缝胶密封；
IV.待聚合物快硬水泥砂浆固化后，继续清理修补面，与周边原混凝土保护层保持在同一水平面。
10.根据权利要求9所述的快速抢修方法，其特征在于，所述轻质混凝土预制板满足LC40强度等级，每立方米的原料包括：水泥400～500kg、砂400～600kg、陶粒800～1000kg、高分子乳液100～300kg、矿物掺和料100～200kg、减水剂4～10kg、水100～200kg；
优选的，所述水泥选自普通硅酸盐水泥、硅酸盐水泥中的一种或多种；
优选的，所述砂选自河砂、海砂、山砂和机制硅砂中的一种或多种；
更优选的，所述砂的细度模数为2.3～3.0，含泥量或石粉含量小于1％重量；
优选的，所述高分子乳液选自丁苯乳液、羧基丁苯乳液、苯丙乳液、改性丙烯酸树脂乳液、乙烯/醋酸乙烯共聚物乳液中一种或多种；
优选的，所述陶粒选自碎石型、圆球形、圆锥形页岩陶粒中的一种或多种，经过24h真空饱水处理；
优选的，所述矿物掺和料选自粉煤灰、矿渣粉、硅灰中的一种或多种；
优选的，所述减水剂选自萘系和聚羧酸类中的一种或多种；更优选为聚羧酸类。
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