为解决无砟轨道结构(图1)关键水泥基部件的核心问题,支撑我国高速铁路的大规模建设,项目开展了改性沥青水泥砂浆和高品质蒸养混凝土等关键水泥基材料制备与应用技术的系统研究,形成了材料组成原理、制备工艺、施工工法和质量控制等成套技术。取得如下创新成果:
(1)揭示了高铁服役环境下砂浆充填层和蒸养混凝土预制轨道板的演变规律,创建了水泥乳化沥青砂浆组成设计原理,提出了蒸养混凝土热伤损理论,为改性沥青水泥砂浆和高品质蒸养混凝土的技术研发奠定了理论基础。
(2)创新了改性沥青水泥砂浆组成体系和高品质蒸养混凝土胶凝材料组成,研发了2种改性石油沥青的制备和乳化技术,发明了3种改性沥青水泥砂浆,提出了抑制蒸养混凝土热伤损的双掺技术,为我国高铁建设提供了新材料和新技术(图2、图3)。
(3)制定了改性沥青水泥砂浆拌制工艺和砂浆充填层施工工法,确立了蒸养混凝土热伤损的抑制工艺技术,确保了砂浆充填层施工质量和预制轨道板产品质量(图4)。
项目授权发明专利19项、实用新型2项;参与制定国家和行业技术标准8本;发表SCI论文58篇、EI论文65篇,出版著作3部;研究成果在京沪、京广、沪昆和哈大等15条高铁中规模化应用,总里程达2935公里,经济社会效益显著。
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图1 CRTSI型板式无砟轨道结构示图
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图2改性乳化沥青砂浆
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图3高品质蒸养混凝土轨道板
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图4蒸养混凝土轨道板生产及水养工艺