CN111592293A - 一种用于crtsi型板式无砟轨道砂浆伤损的快速修补材料及工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公布了一种用于CRTSI型板式无砟轨道砂浆伤损的快速修补材料及工艺，该材料由A、B、C三组份组成，A组份由下列重量份数的原料组成：异氰酸酯预聚物100份，活性稀释剂5～15份，除水剂1～5份；B组份由下列重量份数的原料组成：聚醚多元醇50～70份、扩链交联剂10～20份、防老剂1～5份、有机硅消泡剂1～5份、除水剂1～3份；C组份为固体填料，A、B、C三组分质量比为1︰1～3︰4～12。该快速修补工艺为受损砂浆的清除、植筋、快速修补材料灌注及表面修饰。本发明的快速修补材料及工艺可利用天窗时间，快速、有效地修复CRTSI型板式无砟轨道砂浆伤损，不影响列车正常运营，整治效果的长效性佳。

Description

一种用于CRTSI型板式无砟轨道砂浆伤损的快速修补材料及 工艺
技术领域
本发明属于轨道交通领域，具体涉及一种用于CRTSI型板式无砟轨道砂浆伤损的快速修补材料及工艺。
背景技术
CRTSⅠ型板式无砟轨道是我国高速铁路采用较多的一种轨道结构形式。其中，水泥乳化沥青砂浆充填层是关键结构部位，其主要功能为填充、支撑、承力、传力以及提供适当弹韧性，其性能对轨道结构的耐久性、列车运行的舒适性以及线路运营维护的难易性有直接的影响。因此，水泥乳化沥青砂浆垫层的耐久性对板式轨道结构的行车安全性及其使用寿命起到至关重要的作用。水泥乳化沥青砂浆材料因其特殊的性能，属于无砟轨道结构中的薄弱部位，在高速铁路服役过程中易于劣化损伤。
CRTSⅠ型板式无砟轨道砂浆层修补材料多为聚合物改性水泥基砂浆、环氧树脂砂浆和乙烯基树脂砂浆。聚合物水泥砂浆的成本较低，耐久性较好，通过聚合物的掺入提高了无机砂浆的抗开裂性能和界面粘结性能。但是，聚合物水泥砂浆的柔韧性较低，在列车动荷载的作用下，易在界面处破坏，导致修补失效。环氧树脂砂浆和乙烯基树脂砂浆的力学强度高、粘结性能好，但是刚度过大，虽然可加入增韧组份进行改善，但调节空间有限。而且，环氧树脂和乙烯基树脂的两液料组份配比质量差较大，如遇大风等天气，在现场难于将配比精准控制。同时，环氧树脂砂浆的反应速度较慢，在低温下的2h承载能力较低，不适用于温度较低的天窗期内快速修补。聚氨酯具有特殊的软、硬链段结构，力学强度与柔韧性可兼顾,工作性能、力学性能、粘结性能的可调范围大，低温下也可快速固化。同时，两组份液料可调配至质量相当，便于现场应用。因此，应选择聚氨酯砂浆作为 CRTSⅠ型板式无砟轨道砂浆层快速修补材料。
聚氨酯砂浆多用于薄层防护，为提高流动性，常加入溶剂降低组份粘度。当聚氨酯砂浆厚度较大时，溶剂的挥发会造成聚氨酯砂浆各项性能的大幅衰减，甚至发泡、开裂。而且溶剂对人员、环境危害较大。同时，涂层与结构修补的要求大相径庭，配方设计、配制技术、核心原材料等关键技术差异很大，无法将其用于CRTSⅠ型板式无砟轨道砂浆层修补（申请号：CN201710678284、CN201810115364等）。同时，大量聚氨酯砂浆仍采用加入增塑剂、催化剂的配置方式，增塑剂虽具有一定的降粘和增柔的效果，常温不挥发，但是它不参与反应，随时间增加，会出现迁移现象，影响聚氨酯砂浆耐久性。而且，增塑剂的加入会较大幅度地降低材料力学强度。催化剂对异氰酸酯与水的反应也起到促进作用，当空气较潮湿时，聚氨酯砂浆会含有大量气泡，影响材料性能。同时，针对聚氨酯砂浆快速修补材料和CRTSI型板式无砟轨道砂浆伤损病害，尚未提出与之匹配的、有效的快速修补工艺。
发明内容
发明目的：本发明的目的是为了解决现有技术的不足，提供了一种用于CRTSI型板式无砟轨道砂浆伤损的快速修补材料及工艺。
本发明的技术方案：为了实现以上目的，本发明提供了一种用于CRTSI型板式无砟轨道砂浆伤损的快速修补材料及工艺，该材料由A、B、C三组份组成，A组份由下列质量份数的原料组成：异氰酸酯预聚物100份，异氰酸酯预聚物为异氰酸酯与聚醚二元醇制备的NCO含量在20%～26%的预聚物，其中异氰酸酯为MDI-100、MDI-50中的一种或两种，二元醇为分子量在300～600的有机硅改性聚醚二元醇、分子量在600～1000聚氧化丙烯二元醇中的一种或两种，活性稀释剂5～15份，除水剂1～5份；B部分由下列重量份数的原料组成：聚醚多元醇50～70份，所述聚醚多元醇为聚脲三元醇、四氢呋喃-氧化乙烯无规共聚二醇、聚氧化丙烯二元醇中的一种或多种，扩链交联剂10～20份，防老剂1～5份，有机硅消泡剂1～5份，除水剂1～3份；C组分为固体填料，A、B、C三组份质量比为1︰1～3︰4～12。
上述的活性稀释剂为XDI、HXDI、TMHDI中的一种或几种；除水剂为噁唑烷除水剂、对甲苯磺酰异氰酸酯、原甲酸三乙脂中的一种或几种；
上述的扩链交联剂为伯羟基三醇、高活性聚醚三醇、甲基丙二醇中的一种或几种；防老剂为光稳定剂、抗氧剂和水解稳定剂中的一种或几种；
上述的固体填料为F级粉煤灰、水泥、白水泥、重钙、硅微粉、矿渣粉、玻璃微珠、石英砂中的一种或几种，其中石英砂表面经含有异氰酸酯基团的硅烷偶联剂改性，为20～40目、40目～80目、80目～120目的石英砂的组合物。
上述的一种用于CRTSI型板式无砟轨道砂浆伤损的快速修补工艺，具体为：将伤损的砂浆清除，露出坚实砂浆，采用螺纹钢筋在坚实砂浆处植筋，将快速修补材料的A组份和B组份按照质量比1：1混合均匀后，作为界面剂涂刷至周围砂浆和钢筋表面，支立模板，灌注快速修补材料，待材料硬化后，采用打磨机打磨修饰。
本发明的工作机理
（1）通过低粘度的异氰酸酯单体作为稀释剂，即可有效降低粘度，又可与聚醚多元醇反应，不会出现常规稀释剂的挥发、析出问题。
（2）通过不同功能的异氰酸酯与聚醚多元醇合理搭配、组合，实现了聚氨酯砂浆的高反应活性、高早期力学性能和粘结性能、合理的力学强度和柔韧性，且弹性模量等关键性能与CRTSI型板式无砟轨道砂浆相匹配。
（3）无需加入催化剂即有快速的反应速度，对水的敏感性小，在潮湿情况下也可正常固化，聚合物砂浆内部密实，无气孔、气泡。
（4）不同细度的固体填料合理搭配，且配合带有反应硅烷偶联剂表面处理，大幅提高了固体填料和液体组份的相容性，解决了固体填料易析出等问题，保证了聚合物水泥砂浆良好的力学性能。
（5）经砂浆处涂刷界面剂和植筋后，可有效将修补材料与原砂浆粘合为整体，配合性能优异的聚氨酯砂浆，确保了修补效果的长效性。
有益效果
本发明提供的一种用于CRTSI型板式无砟轨道砂浆伤损的快速修补材料及工艺，经过大量试验及现场应用研究，该材料和工艺科学合理，该技术具有以下有益效果：
（1）施工便捷、工机具简单，双组份液料质量比为1：1，便于现场快速称量，满足天窗期修补要求：
（2）早期力学强度和粘结强度高，抗早期破坏能力强，修补短时间后可立即通车，不影响正常运营。
（3）力学强度、粘结强度和柔韧性匹配良好，材料自身和粘结界面抗疲劳性能优。
（4）耐热、耐湿热、耐冻融等性能优异；
（5）对环境适用性能好，较低温度或较高空气湿度下均可正常固化。
具体实施方式
下面以实施例说明具体实施方式，这些实施例仅限于解释说明本发明，而不限定本发明的范围。
用于CRTSI型板式无砟轨道砂浆伤损的快速修补工艺：
（1）采用电镐等凿除伤损的松散砂浆，直至露出坚实砂浆面；
（2）采用吹风机将砂浆碎屑、灰尘等杂质吹扫干净；
（3）采用电钻在修补处的坚实砂浆处钻孔，采用螺纹钢筋植筋；
（4）以快速修补材料液料作为界面剂，按照规定的A、B组份质量比调配均匀后，涂刷至砂浆和钢筋表面；
（5）根据待修补处的尺寸制作并支立模板；
（6）按照规定配比，将快速修补材料A、B、C三组份调配均匀后，灌注至修补处；
（7）待快速修补材料硬化后，拆除模版，并用打磨机进行修饰。
实施例1
用于CRTSI型板式无砟轨道砂浆伤损的快速修补材料：
A组份由下列重量份数的原料组成：NCO含量20%的预聚物100份，活性稀释剂XDI 2份、HXDI 2份、TMHDI 1份，噁唑烷除水剂0.5份，对甲苯磺酰异氰酸酯0.5份。
B组份由下列重量份数的原料组成：聚脲三元醇20份，四氢呋喃-氧化乙烯无规共聚二醇20份，聚氧化丙烯二元醇10份，伯羟基三醇4份，高活性聚醚三醇4份，甲基丙二醇2份，光稳定剂0.2份，抗氧剂0.4份，水解稳定剂0.4份，有机硅类消泡剂1份，原甲酸三乙脂1份。
C组份由下列重量份数的原料组成：F级粉煤灰20份，水泥5份，白水泥5份，重钙15份，硅微粉5份，矿渣粉10份，玻璃微珠10份，石英砂30份。
A、B、C三组份质量比为1︰1︰4。
实施例2
用于CRTSI型板式无砟轨道砂浆伤损的快速修补材料：
A组份由下列重量份数的原料组成：NCO含量26%的预聚物100份，活性稀释剂XDI 5份、HXDI 5份、TMHDI 5份，噁唑烷除水剂2.5份，对甲苯磺酰异氰酸酯2.5份。
B组份由下列重量份数的原料组成：聚脲三元醇30份，四氢呋喃-氧化乙烯无规共聚二醇30份，聚氧化丙烯二元醇10份，伯羟基三醇8份，高活性聚醚三醇8份，甲基丙二醇4份，光稳定剂1份，抗氧剂2份，水解稳定剂2份，有机硅类消泡剂5份，原甲酸三乙脂3份。
C组份由下列重量份数的原料组成：F级粉煤灰10份、白水泥5份、石英砂85份。
A、B、C三组份质量比为1︰3︰12。
实施例3
用于CRTSI型板式无砟轨道砂浆伤损的快速修补材料：
A组份由下列重量份数的原料组成：NCO含量23%的预聚物100份，活性稀释剂XDI 5份、HXDI 5份，噁唑烷除水剂3份。
B组份由下列重量份数的原料组成：聚脲三元醇30份，四氢呋喃-氧化乙烯无规共聚二醇30份，伯羟基三醇8份，高活性聚醚三醇7份，抗氧剂1份，水解稳定剂2份，有机硅类消泡剂3份，原甲酸三乙脂2份。
C组份由下列重量份数的原料组成：F级粉煤灰10份，白水泥10份，重钙10份，石英砂70份.
A、B、C三组份质量比为1︰2︰8。
实施例4
用于CRTSI型板式无砟轨道砂浆伤损的快速修补材料：
A组份由下列重量份数的原料组成：NCO含量21.5%的预聚物100份，活性稀释剂HXDI 5份、TMHDI 2.5份，对甲苯磺酰异氰酸酯2份。
B组份由下列重量份数的原料组成：聚脲三元醇40份，聚氧化丙烯二元醇15份，伯羟基三醇10份，甲基丙二醇2.5份，抗氧剂1份，水解稳定剂1份，有机硅类消泡剂2份，原甲酸三乙脂1.5份。
C组份由下列重量份数的原料组成：水泥10份，硅微粉10份、矿渣粉5份、玻璃微珠15份、石英砂60份。
A、B、C三组份质量比为1︰1.5︰6。
实施例5
用于CRTSI型板式无砟轨道砂浆伤损的快速修补材料：
A组份由下列重量份数的原料组成：NCO含量24.5%的预聚物100份，活性稀释剂XDI12.5份，噁唑烷除水剂4份。
B组份由下列重量份数的原料组成：四氢呋喃-氧化乙烯无规共聚二醇40份，聚氧化丙烯二元醇25份，高活性聚醚三醇12份，甲基丙二醇5.5份，抗氧剂4份，有机硅类消泡剂4份，原甲酸三乙脂2.5份。
C组份由下列重量份数的原料组成：石英砂100份.
A、B、C三组份质量比为1︰2.5︰10。
实施例6
用于CRTSI型板式无砟轨道砂浆伤损的快速修补材料：
A组份由下列重量份数的原料组成：NCO含量21%的预聚物100份，活性稀释剂HXDI 8份，对甲苯磺酰异氰酸酯1.5份。
B组份由下列重量份数的原料组成：聚脲三元醇53份，伯羟基三醇13份，水解稳定剂1.5份，有机硅类消泡剂1.5份，原甲酸三乙脂1.3份。
C组份由下列重量份数的原料组成：F级粉煤灰15份，白水泥10份，矿渣粉20份，玻璃微珠20份，石英砂35份.
A、B、C三组份质量比为1︰2.2︰5。
实施例7
用于CRTSI型板式无砟轨道砂浆伤损的快速修补材料：
A组份由下列重量份数的原料组成：NCO含量25%的预聚物100份，活性稀释剂TMHDI 13份，噁唑烷除水剂3.5份。
B组份由下列重量份数的原料组成：四氢呋喃-氧化乙烯无规共聚二醇67份，高活性聚醚三醇18份，抗氧剂2份，水解稳定剂2.5份，有机硅类消泡剂4.5份，原甲酸三乙脂2.7份。
C组份由下列重量份数的原料组成：F级粉煤灰5份，重钙5份，白水泥10份，石英砂80份.
A、B、C三组份质量比为1︰1.7︰11。
实施例8
用于CRTSI型板式无砟轨道砂浆伤损的快速修补材料：
A组份由下列重量份数的原料组成：NCO含量24%的预聚物100份，活性稀释剂XDI 5份、HXDI 5份、TMHDI 2份，噁唑烷除水剂2.5份，对甲苯磺酰异氰酸酯2份。
B组份由下列重量份数的原料组成：聚脲三元醇25份，四氢呋喃-氧化乙烯无规共聚二醇30份，聚氧化丙烯二元醇8份，伯羟基三醇8份，高活性聚醚三醇5份，甲基丙二醇3份，光稳定剂0.5份，抗氧剂2份，水解稳定剂1份，有机硅类消泡剂3.5份，原甲酸三乙脂1.8份。
C组份由下列重量份数的原料组成：F级粉煤灰14份、白水泥4份、石英砂82份.
A、B、C三组份质量比为1︰2.7︰9。
用于CRTSI型板式无砟轨道砂浆伤损的快速修补材料的主要性能见下表。
表 实测快速修补材料性能
Figure DEST_PATH_IMAGE001
由上表可知，本发明提出的快速修补材料具有良好的工作性能和早期力学及粘结强度，收缩低，弹性模量与原水泥乳化沥青砂浆材料相当，粘结强度高，抗疲劳性和耐久性好，适用于CRTSI型板式无砟轨道砂浆伤损修补。
上述对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能够理解和应用本发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于这里的实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，对于本发明做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种用于CRTSI型板式无砟轨道砂浆伤损的快速修补材料，其特征在于：该材料由A、B、C三组份组成，A组份由下列质量份数的原料组成：异氰酸酯预聚物100份，异氰酸酯预聚物为异氰酸酯与聚醚二元醇制备的NCO含量在20%～26%的预聚物，其中异氰酸酯为MDI-100、MDI-50中的一种或两种，二元醇为分子量在300～600的有机硅改性聚醚二元醇、分子量在600～1000聚氧化丙烯二元醇中的一种或两种，活性稀释剂5～15份，除水剂1～5份；B部分由下列重量份数的原料组成：聚醚多元醇50～70份，所述聚醚多元醇为聚脲三元醇、四氢呋喃-氧化乙烯无规共聚二醇、聚氧化丙烯二元醇中的一种或多种，扩链交联剂10～20份，防老剂1～5份，有机硅消泡剂1～5份，除水剂1～3份；C组分为固体填料，A、B、C三组份质量比为1︰1～3︰4～12。
2.根据权利要求1所述的一种用于CRTSI型板式无砟轨道砂浆伤损的快速修补材料，其特征在于：所述活性稀释剂为XDI、HXDI、TMHDI中的一种或几种。
3.根据权利要求1所述的一种用于CRTSI型板式无砟轨道砂浆伤损的快速修补材料，其特征在于：所述除水剂为噁唑烷除水剂、对甲苯磺酰异氰酸酯、原甲酸三乙脂中的几种。
4.根据权利要求1所述的一种用于CRTSI型板式无砟轨道砂浆伤损的快速修补材料，其特征在于：所述扩链交联剂为伯羟基三醇、高活性聚醚三醇、甲基丙二醇中的一种或几种。
5.根据权利要求1所述的一种用于CRTSI型板式无砟轨道砂浆伤损的快速修补材料，其特征在于：所述防老剂为光稳定剂、抗氧剂和水解稳定剂中的一种或几种。
6.根据权利要求1所述的一种用于CRTSI型板式无砟轨道砂浆伤损的快速修补材料，其特征在于：所述固体填料为F级粉煤灰、水泥、白水泥、重钙、硅微粉、矿渣粉、玻璃微珠、石英砂中的一种或几种，其中石英砂表面经含有异氰酸酯基团的硅烷偶联剂改性，为20～40目、40目～80目、80目～120目的石英砂的组合物。
7.根据权利要求1所述的一种用于CRTSI型板式无砟轨道砂浆伤损的快速修补工艺，其特征在于：将伤损的砂浆清除，露出坚实砂浆，采用螺纹钢筋在坚实砂浆处植筋，将快速修补材料的A组份和B组份按照质量比1：1混合均匀后，作为界面剂涂刷至周围砂浆和钢筋表面，支立模板，灌注快速修补材料，待材料硬化后，采用打磨机打磨修饰。
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