高速铁路无砟轨道用柔性基础结构及其铺装方法技术

本发明专利技术公开了一种高速铁路无砟轨道用柔性基础结构及其铺装方法，包括由下至上依次设置的沥青基层和沥青表层，沥青基层和沥青表层之间通过中粘结层粘结，所述沥青基层为复合结构，包括至少三层改性环氧沥青混凝土层，不同改性环氧沥青混凝土层之间通过内部粘结层粘结；在沥青基层的下表面设置有下粘结层，在沥青表层的上表面设置有上粘结层。本发明专利技术提供的柔性基础结构具有足够的强度、耐久性等性能，同时，该基础结构的横向阻力、弹性系数、减振降噪效果及防水抗冻性能都优于使用水泥混凝土的刚性基础结构。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开了一种，包括由下至上依次设置的沥青基层和沥青表层，沥青基层和沥青表层之间通过中粘结层粘结，所述沥青基层为复合结构，包括至少三层改性环氧沥青混凝土层，不同改性环氧沥青混凝土层之间通过内部粘结层粘结；在沥青基层的下表面设置有下粘结层，在沥青表层的上表面设置有上粘结层。本专利技术提供的柔性基础结构具有足够的强度、耐久性等性能，同时，该基础结构的横向阻力、弹性系数、减振降噪效果及防水抗冻性能都优于使用水泥混凝土的刚性基础结构。【专利说明】
本专利技术涉及一种，属于高速铁路建筑工程技术。
技术介绍
传统的有砟轨道在高速列车荷载的长期作用下，会出现快速的道床累积变形、严重的道砟粉化、翻浆冒泥、压密下沉等问题，这些问题会增加高速铁路的维护成本，同时会对高速铁路的安全产生威胁。因此，高速铁路需要能保证其线路高稳定性、高平顺性及高可靠性的无砟轨道。无砟轨道普遍采用水泥混凝土材料作为刚性基础结构，然而大量的实际工程应用经验表明，水泥混凝土由于脆性大、刚度高，相应的无砟轨道刚性基础结构存在着易开裂、适应路基变形能力差、噪声大、施工复杂及维护困难等问题，而且其设置的宽接缝处的后浇混凝土具有开裂等隐患，严重制约着高速铁路无砟轨道的长期使用性能和维护功能，严重情况下，甚至可能危害列车高速运营的安全。因此，对于高速铁路无砟轨道基础结构很有必要开展其他材料的研究。20世纪60年代，国内外开始了浙青混凝土作为柔性基础结构的工程应用研究，主要采用各种浙青混凝土材料，特别是乳化浙青混凝土，使之成为稳定的基础结构。浙青混凝土作为柔性基础结构，克服了水泥混凝土基础结构刚度大的缺点，获得了与传统碎石道砟相接近的弹性，而它的动变形又比碎石道砟小很多。但是，由于浙青混凝土直接受钢轨和轨枕的循环冲击作用和外界温度的变化作用，必须具有足够的强度、耐久性、高温稳定性和低温抗裂性，否则会引起浙青混凝土的变形、局部变薄，上部轨枕嵌入、下部受拉开裂失去防水功能等问题，而乳化浙青等混凝土不能满足上述要求，所以，在现阶段，浙青混凝土仅仅适用于无砟轨道非结构层的防水封闭材料、无砟轨道水泥混凝土基层上的垫层材料及无砟轨道水泥混凝土道床上的面层材料等，而不能作为无砟轨道的整个柔性基础结构材料。环氧浙青混凝土在性能上相比于一般浙青混凝土有很大提高，大量的室内试验和实际应用均证明环氧浙青混凝土具有很多优点，强度高、韧性好，高温稳定性和低温抗裂性能均明显优于其他类型的浙青混凝土，而且具有优良的抗疲劳、抗化学侵蚀以及水稳定性倉泛。
技术实现思路
专利技术目的:为了克服现有技术中存在的不足，本专利技术根据大量无砟轨道基础结构的资料，分析了普通浙青混凝土在基础结构应用的缺陷，对已有环氧浙青混凝土的浙青配方、集料物理性质及级配进行了改进，设计出一种，该专利技术中的柔性基础结构具有足够的强度、耐久性、高温稳定性和低温抗裂性，而且该基础结构的横向阻力、弹性系数、减振降噪效果及防水性能都优于使用水泥混凝土的刚性基础结构，同时，该基础结构的铺装可采用传统的公路路面或铁路施工设备，机械化程度高，操作简单方便，安装后可在短期内投入运营，使用寿命长，且维养方便。技术方案:为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案为:在进行高速铁路无砟轨道用柔性基础结构设计时，需要考虑的要点包括:a.以浙青表层作为防水层，并且直接与土工布接触，为满足要求，必须具有足够防水防腐蚀能力及一定的摩擦力，主要承受由上部结构传来的垂直力，并将力扩散到下面的底层中去，应具有良好的扩散应力的能力，同时，作为表面层应具有一定的减振降噪能力及平整度；b.浙青基层作为柔性支承层，承受上部结构以及列车荷载的作用，应具有足够的强度及刚度，同时作为高速铁路无砟轨道用柔性基础结构，应具有足够的横向阻力及弹性系数，并且保证浙青表层的稳定性不受防冻基层水温状况变化所造成的不良影响，应具有一定的水稳定性及隔温性能；c.粘结层作为各层之间的中间层，应具有足够的粘结强度以抵抗温度变化及列车刹车所造成的剪力，同时兼具防水能力。综合以上要求,通过试验和计算,本专利技术提出了 “MEA-10+MEA-13” (Modified EpoxyAsphalt Concrete 10+Modified Epoxy Asphalt Concretel3)的高速铁路无昨轨道用柔性基础结构，具体为:包括由下至上依次设置的浙青基层和浙青表层，浙青基层和浙青表层之间通过中粘结层粘结，所述浙青基层为复合结构，包括至少三层改性环氧浙青混凝土层，不同改性环氧浙青混凝土层之间通过内部粘结层粘结；在浙青基层的下表面设置有下粘结层，在浙青表层的上表面设置有上粘结层。在浙青基层的下表面设置有下粘结层，是用于粘结防冻基层；在浙青表层的上表面设置有上粘结层，是用于粘结上部结构；所述上部结构包括锚块、碾压着土工布的轨枕、扣件和钢轨等。下面就各个部分加以具体说明。粘结层所述下粘结层、中粘结层、上粘结层和浙青基层中的内部粘结层均为改性环氧浙青粘结料，且每层改性环氧浙青粘结料的厚度均在0.45?0.65mm之间；所述改性环氧浙青粘结料由环氧树脂与添加固化剂的基质浙青(粘结料用)按质量比1:2.5?4.5混合而成，其中，固化剂采用长链酸酐型固化剂，其质量与环氧树脂的质量比为0.8?1.3:1。其中，改性环氧浙青粘结料是根据已有粘结料的资料，选择合适的固化剂种类及其比例，从而使其能够满足所述柔性基础结构的要点的一种新型粘结料。所述改性环氧浙青粘结料的制备方法为:将加热至82?92°C的环氧树脂与加热至125?135°C的添加固化剂的基质浙青(粘结料用)按质量比1:2.5?4.5混合并拌合均匀，配置完成。浙青基层所述浙青基层中，一般改性环氧浙青混凝土层的数量为3?4层，每层改性环氧浙青混凝土层的厚度均为60mm,改性环氧浙青混凝土层均采用改性环氧浙青混凝土MEA-13 (Modified Epoxy Asphalt Concretel3);改性环氧浙青混凝土 MEA-13 由改性环氧浙青结合料与集料按质量比5?7:100混合而成,改性环氧浙青结合料由环氧树脂与添加固化剂的基质浙青(结合料用)按质量比1:2.5?4.5配置而成，固化剂采用长链酸酐型固化齐U，其质量与环氧树脂的质量比为I?1.5:1 ;集料由玄武岩与矿质填料按质量比100:2?6配置而成，其公称最大粒径为13.2_。其中，改性环氧浙青混凝土 MEA-13中改性环氧浙青结合料是根据已有结合料的资料，选择合适的固化剂种类及其比例，从而使其能够满足所述柔性基础结构的要点的一种新型结合料。所述改性环氧浙青混凝土 MEA-13的制备方法为:首先，将加热至82?92°C的环氧树脂与加热至125?135°C的添加固化剂的基质浙青(结合料用)按质量比1:2.5?4.5混合并拌合均匀，即配置成改性环氧浙青结合料；然后，将配置成的改性环氧浙青结合料加入预热至110?130°C的玄武岩中，拌合约20秒，之后将矿质填料加入，再次进行拌合，再次拌合的时间约为40秒，即配置成适用于浙青基层的改性环氧浙青混凝土 MEA-13。浙青表层所述浙青表层的厚度为30?60mm,浙青表层采用改性环氧浙青混凝土MEA-10 (Modified Epoxy Asphalt 本文档来自技高网...

【技术保护点】
高速铁路无砟轨道用柔性基础结构，其特征在于：包括由下至上依次设置的沥青基层(30)和沥青表层(50)，沥青基层(30)和沥青表层(50)之间通过中粘结层(40)粘结，所述沥青基层(30)为复合结构，包括至少三层改性环氧沥青混凝土层(31)(33)(35)，不同改性环氧沥青混凝土层之间通过内部粘结层(32)(34)粘结；在沥青基层(30)的下表面设置有下粘结层(20)，在沥青表层(50)的上表面设置有上粘结层(60)。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：钱振东，薛永超，刘昕依，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32