一种免绝缘高速铁路无砟轨道混凝土轨道板的制作方法

本发明涉及建筑材料，更具体的说是涉及一种免绝缘高速铁路无砟轨道混凝土轨道板。

背景技术：

1、高速铁路列车依靠钢轨传递信号，轨道板的绝缘性能是其重要的性能指标之一，铁道行业标准tb/t 3398-2015、tb/t 3399-2015、中国铁路总公司企业标准q/cr 567-2017分别对我国广泛使用的crts i型、ii型、iii型轨板式无砟轨道混凝土轨道板的绝缘性能作出了详细规定：crts i型板式无砟轨道混凝土轨道板单块轨道板钢轨阻抗的电感偏差不得大于-3％，交流有效电阻偏差不得大于+10％；crts ii型板式无砟轨道混凝土轨道板单块轨道板钢轨电感相对偏差量不应大于±3％，钢轨交流电阻相对偏差量不应大于15％；crtsiii型板式无砟轨道混凝土轨道板单块轨道板钢轨的电感允许偏差为±3％，交流有效电阻偏差不应大于15％。

2、为避免轨道板内钢筋骨架对高速列车信号传输的不利影响，满足轨道板的绝缘性能需求，相关标准规定非预应力筋应使用聚乙烯热缩绝缘管或环氧树脂涂层钢筋，钢筋骨架的电阻不小于2mω。然而，轨道板碱性环境热缩绝缘管老化、制造过程中环氧树脂涂层钢筋的环氧涂层破损，易导致服役一定年限的轨道板绝缘性能下降，同时，传统附加绝缘措施易导致轨道板内部产生应力集中，降低了轨道板的抗动态冲击疲劳性能。无砟轨道设计使用年限仅为60年，低于桥梁主体结构100年设计使用年限，传统附加绝缘措施是导致其设计使用年限较低的主要原因之一。随着更高速度高速列车技术的发展，对无砟轨道的绝缘性能、抗动态冲击疲劳性能和耐久性能提出了更高的要求。为实现无砟轨道与高速铁路桥梁主体结构同寿命，亟需研发绝缘性能好、静态力学性能满足要求、抗冲击疲劳性能优良、耐久性能好的无砟轨道混凝土轨道板。

3、发明专利(授权工告号cn 108046693 b，授权公告日2020.06.19)公开了一种高绝缘性混凝土制备方法，在普通混凝土中掺入聚合物乳液或乳胶粉、石蜡、石棉纤维、橡胶粉等组分，提高了混凝土的绝缘性能。然而，该技术可能带来混凝土强度下降、工作性能降低的不利影响，轨道板静载抗裂性能、耐久性能以及抗冲击疲劳性能难以保障。

4、发明专利申请(申请公布号cn 102605683 a，申请公布日2012.07.25)公开了一种整体绝缘混凝土轨道板及其制备技术，采用浸渍处理技术制备绝缘性能优异的混凝土轨道板。然而，该技术需要将轨道板置于不高于90℃的环境条件下进行干燥处理，增加了轨道板的制造工序，高温处理也可能导致混凝土内水泥水化产物物相发生转变，对轨道板抗冲击疲劳性能不利。同时，在严酷的服役环境下，表层浸渍处理材料易老化失效，可能导致轨道板绝缘性能下降，影响高速列车的行车安全。

5、发明专利(授权公告号cn 107443542 b，授权公告日2019.09.10)公开了一种frp预应力筋无砟轨道板及其制备方法，采用钢-连续纤维复合筋和传统高强钢筋组成受力筋网片，轨道板具有良好的绝缘性能和和力学性能。然而，该发明所用frp预应力筋为玄武岩纤维、芳纶纤维和碳纤维等多种纤维复合材料制成，综合成本较高。同时，该发明所述的轨道板制造工艺较为复杂，在轨道板制造过程中难以控制施工质量。

6、实用新型专利(授权公告号cn 202610660 u，授权公告日2012.12.19)公开了一种无绝缘措施混凝土轨道板，提出采用玄武岩纤维筋、玻璃纤维筋、碳纤维筋作为增强筋取代轨道板中的普通钢筋骨架，可在取消附加绝缘措施条件下保障轨道板的绝缘性能。然而，该技术采用增强筋全部取代轨道板内钢筋，可能导致轨道板整体刚度不足、生产制造成本过高的问题，难以推广使用。

7、目前虽然已有不同技术、不同工艺生产高绝缘性混凝土及高绝缘性混凝土轨道板，但尚缺乏性能优良、技术可靠、成本可控、能满足更高速度高铁、更长寿命无砟轨道对于绝缘性能、静态力学性能和抗动态冲击疲劳性能需求的新型混凝土轨道板制造技术。

8、因此，如何提供一种免绝缘高速铁路无砟轨道混凝土轨道板，不仅能在无附加绝缘措施的前提下满足相关标准对于轨道板绝缘性能的要求，而且具有较高的静态力学性能和动态抗冲击疲劳性能，是本领域技术人员亟需解决的问题。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明提供了一种免绝缘高速铁路无砟轨道混凝土轨道板，采用同源同质玄武岩碎石、机制砂、改性石粉和玄武岩纤维水泥制备高绝缘、高抗冲击疲劳混凝土，采用玄武岩纤维筋替代轨道板内全部非预应力筋制作钢筋骨架，适用于更高速度、更长寿命的高速铁路建设。

2、为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

3、一种免绝缘高速铁路无砟轨道混凝土轨道板，包括绝缘抗冲击疲劳混凝土和绝缘钢筋骨架；

4、所述绝缘抗冲击疲劳混凝土由玄武岩碎石、机制砂、超细玄武岩石粉、玄武岩纤维水泥和早强组分组成；

5、所述绝缘钢筋骨架为玄武岩纤维筋以作为普通混凝土轨道板内的非预应力筋。

6、上述技术方案的有益效果是，以玄武岩碎石和机制砂作为作为混凝土轨道板的混凝土骨架，以超细玄武岩石粉作为矿物掺和料，碎石、机制砂、超细玄武岩石粉比例符合maa紧密堆积原理，制备的混凝土绝缘性能与耐久性能好。

7、优选的，所述绝缘抗冲击疲劳混凝土采用同源同质玄武岩碎石、机制砂与超细玄武岩石粉，玄武岩碎石最大粒径为31.5mm，机制砂细度模数为2.6～3.1，超细玄武岩石粉活性指数大于85％。用于制备轨道板的混凝土的原材料为同一种玄武母岩，保证了轨道板整体的稳定性能。

8、优选的，制作所述玄武岩碎石、机制砂与超细玄武岩石粉的玄武岩的母岩饱和抗压强度大于90mpa，体积电阻率大于1012ω·m。

9、优选的，所述玄武岩纤维水泥短切玄武岩纤维体积分数为0.25％～1.5％，纤维直径为10μm～25μm，抗拉强度为3000mpa～5000mpa，长度为6mm～12mm，28d抗折强度大于12.0mpa。以短切玄武岩纤维与水泥均化而成的玄武岩纤维水泥作抗冲击疲劳性能提升组分，提高混凝土静态力学性能和动态冲击疲劳性能。

10、优选的，所述早强组分为早强型聚羧酸减水剂和纳米水化硅酸钙，所述早强型聚羧酸减水剂每立方米掺量为3.0kg～8.0kg，所述纳米水化硅酸钙每立方米掺量为15.0kg～40.0kg。可免除传统轨道板生产中的蒸养工艺，实现轨道板免蒸养制备。

11、优选的，所述玄武岩纤维筋为纯玄武岩纤维筋和钢-玄武岩纤维复合筋组成的钢筋骨架，所述钢筋骨架的电阻不小于2mω。采用纯玄武岩纤维筋、钢-玄武岩纤维复合筋替代轨道板内全部非预应力筋，与预应力钢筋共同组成钢筋骨架，在取消附加绝缘措施的条件下，钢筋骨架电阻满足标准要求，混凝土轨道板具有优异的绝缘性能和良好的静态力学性能。

12、优选的，所述纯玄武岩纤维筋弹性模量为40gpa～60gpa，极限拉伸应变为1.5％～2.5％。

13、优选的，所述钢-玄武岩纤维复合筋内芯为普通钢筋，所述普通钢筋的外周外包覆有玄武岩纤维，所述钢-玄武岩纤维复合筋的弹性模量为100gpa～120gpa，极限拉伸应变为0.8％～1.1％。

14、优选的，所述混凝土轨道板横截面、纵截面静载试验开裂荷载等级均大于1.5级，所述混凝土轨道板对于钢轨的电感允许偏差为±2％，交流有效电阻偏差不大于10％。

15、经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明公开提供了一种免绝缘高速铁路无砟轨道混凝土轨道板，具有以下有益效果：

16、1)本发明是在现有混凝土轨道板生产技术与生产工艺的基础上进行优化设计，免除了轨道板生产过程中的附加绝缘措施和蒸养工艺，减少了轨道板的生产工序，对于生产工艺、生产设备无额外要求，提高了轨道板生产效率；

17、2)本发明对减少混凝土轨道板应力集中、延长无砟轨道服役寿命具有重要意义，在更高速度、更长寿命高铁建设中有广阔的应用前景。