一種用于高速鐵路無砟軌道結(jié)構(gòu)沉降修復(fù)的聚氨酯修補材料的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種用于高速鐵路無砟軌道結(jié)構(gòu)沉降修復(fù)的聚氨酯修補材料，也適用 于高速公路混凝土路面及廠房內(nèi)混凝土地坪等結(jié)構(gòu)物的沉降修復(fù)，屬于聚氨酯泡沫技術(shù)領(lǐng) 域。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著我國社會和經(jīng)濟的快速發(fā)展，人們對出行的要求越來越高，快捷、安全、舒適 的高速鐵路是我國客運鐵路發(fā)展的主要方向，即將建成的四縱四橫高速鐵路網(wǎng)也將會極大 地改善人們的出行條件。通常高速鐵路線路大部分采用無砟軌道結(jié)構(gòu)，并且廣泛采用了"以 橋代路"的設(shè)計思路，這在一定程度上保證了線路的穩(wěn)定性，確保了線路的高平順性；然而， 根據(jù)線路的需要，也有一部分無砟軌道線路采用的是路基基礎(chǔ)，通常高速鐵路路基基礎(chǔ)需 要經(jīng)歷較長的時期才能達到穩(wěn)定狀態(tài)；工程實踐表明，由于地基、路基的不可控工后沉降變 形造成的線路局部沉降變形已成為國內(nèi)外無砟軌道線路運營過程中面臨的主要問題之一， 尤其是對于我國高速鐵路無砟軌道建設(shè)周期較短的線路，均已出現(xiàn)了不同程度的線路沉降 病害，如最早開通的京津城際客運專線出現(xiàn)了地基區(qū)域性沉降變形；武廣高鐵耒陽車站由 于路基沉降導(dǎo)致無砟軌道板脫空、開裂等病害；滬杭高鐵由于路基整體沉降導(dǎo)致其無砟軌 道結(jié)構(gòu)最大沉降了 l〇cm ;而津秦鐵路客運專線和大西鐵路客運專線則在開通運營前均已 出現(xiàn)了由于地基下沉導(dǎo)致的線路局部沉降變形過大的問題。對于這些沉降變形的線路，通 常采用調(diào)整扣件更換軌下墊板或者順坡的方式恢復(fù)線路的平順性，而對于局部沉降量過大 且超出了扣件可調(diào)整量的線路，目前各國只能采取限速運營或停運整修的方式進行處理， 這嚴重影響了無砟軌道線路的正常運營。
[0003] 對軌道結(jié)構(gòu)進行直接注漿抬升修復(fù)，是解決無砟軌道結(jié)構(gòu)沉降病害的一種便捷方 法。由于這一技術(shù)是在軌道結(jié)構(gòu)這一層面進行的，可規(guī)避傳統(tǒng)的在地基、路基中注漿（旋 噴、粉噴等）等技術(shù)存在設(shè)備重量大、上道施工困難、線路線形不可控等難題。在對軌道結(jié) 構(gòu)進行抬升時，注漿材料的選擇至關(guān)重要，要求其具有足夠的膨脹力，以滿足軌道結(jié)構(gòu)抬升 的需要，同時，其應(yīng)具有快速固結(jié)、重量輕、擴散范圍可控、強度發(fā)展迅速、耐久性優(yōu)越等特 點，以滿足無砟軌道的結(jié)構(gòu)特點及高速鐵路天窗作業(yè)的需要。為此，本發(fā)明提出了一種新 型的高膨脹力、高體積穩(wěn)定性及高粘結(jié)性能的用于無砟軌道結(jié)構(gòu)沉降修復(fù)的聚氨酯修補材 料。與傳統(tǒng)的廣泛應(yīng)用的聚氨酯修補材料相比，其具有膨脹力大，強度發(fā)展迅速、力學(xué)強度 尚，在遇水的環(huán)境中不易水解，耐酸喊優(yōu)越、體積穩(wěn)定性尚等優(yōu)點。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 發(fā)明目的：本發(fā)明的目的在于提供一種流動性好、反應(yīng)速度快、高膨脹力、高體積 穩(wěn)定性、高粘結(jié)性能、低殘余變形及抗水解性能優(yōu)異的雙組份聚氨酯修補材料，該材料可用 于路基段高速鐵路無砟軌道結(jié)構(gòu)沉降修復(fù)，也可用于公路路面抬升以及工廠廠房地坪的沉 降修復(fù)。
[0005] 技術(shù)方案：為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種聚氨酯修補材料，該材料由A、B 雙組份組成，A組分為異氰酸酯由下列質(zhì)量分數(shù)的原料組成：由多元醇改性二苯基甲烷二 異氰酸酯和多亞甲基多苯基異氰酸酯的混合而成，二者的質(zhì)量比為為2 : 8~5 : 5，-NCO 含量為22 %~29 % ;B組分由下列質(zhì)量分數(shù)的原材料組成：多元醇占75 %~90 %，發(fā)泡劑占 多元醇的5. 5 %~11 %，勻泡劑占多元醇的0. 5 %~3 %，交聯(lián)劑占多元醇的3 %~6 %，偶 聯(lián)劑占多元醇的1 %~3 %，水解穩(wěn)定劑占多元醇的3 %~5 %，催化劑占多元醇的0. 5 %~ 2%。A組分與B組分的體積比為1 : 1~1 : 1. 8, A組分25°C下的粘度為lOOmPa. s~ 200mPa. s ;所述 B 組分在 25°C 下粘度為 150mPa. s ~300mPa. s。
[0006] 上述的多元醇改性二苯基甲烷二異氫酸酯，多元醇為2官能度聚醚多元醇，分子 量為200~400。
[0007] 上述B組分中的多元醇為聚醚多元醇、聚脲多元醇、聚烯烴多元醇、聚酯多元醇、 接枝多元醇、生物基多元醇中的兩種或兩種以上的多元醇組成的混合物；多元醇平均官能 度為4~8,分子量為200~500,多元醇中至少有一部分為8官能度的端胺基聚醚多元醇， 其端氨基含量達60 %~80 %。
[0008] 上述B組分中的偶聯(lián)劑為環(huán)氧基的硅烷偶聯(lián)劑；水解穩(wěn)定劑為縮水甘油醚類環(huán)氧 化合物。
[0009] 上述B組分中的發(fā)泡劑為二氯甲烷和水的混合物，水為主發(fā)泡劑，二氯甲烷為輔 助發(fā)泡劑；勻泡劑為有機硅表面活性劑，主要為為聚硅氧烷-氧化烯烴嵌段共聚物。
[0010] 上述B組分中的催化劑為叔胺類催化劑和有機金屬錫催化劑組成的混合物，二者 的質(zhì)量比為2 : 8~4 : 6。
[0011] 上述B組分中的交聯(lián)劑為甘油和三乙醇胺的混合物，二者的質(zhì)量比例為3 : 7~ 5 ： 5〇
[0012] 上述的一種聚氨酯修補材料具有優(yōu)異的物理力學(xué)性能和耐久性能，能夠滿足高 速鐵路無昨軌道結(jié)構(gòu)天窗時間作業(yè)的需要，其起發(fā)時間為3s~10s，表干時間為13s~ 20s ;膨脹力彡0? 7MPa ;15min抗壓強度彡0? 5MPa ;2h抗壓強度彡1. 5MPa ;與混凝土粘結(jié)力 彡0. 5MPa ;泡水90d后抗壓強度保持率彡95% ;在最大壓應(yīng)力為0. 3MPa時，經(jīng)500萬次疲 勞荷載，聚氨酯修補材料的累積殘余變形< 1%。
[0013] 工作機理：目前的雙組份聚氨酯材料難以滿足天窗時間內(nèi)無砟軌道結(jié)構(gòu)抬升修復(fù) 的需要。為了實現(xiàn)反應(yīng)速度快、抬升力大、強度發(fā)展迅速、力學(xué)強度高、耐水性好以及尺寸 穩(wěn)定性高的效果，本發(fā)明B組分中采用了部分8官能度且含有一定量的端氨基聚烯烴多元 醇，8官能度多元醇能夠提高修補材料的結(jié)構(gòu)強度和尺寸穩(wěn)定性，端胺基能夠提高修補材料 的反應(yīng)速度，滿足天窗點內(nèi)作業(yè)的需要，聚烯烴多元醇能夠提高修補材料的耐水解性能。多 元醇中加入一定量的聚脲多元醇降低修補材料對水的敏感性，采用高官能度多元醇與低官 能度多元醇復(fù)配的技術(shù)降低修補材料的粘度。采用在B組分中添加一定量的含環(huán)氧基的硅 烷偶聯(lián)劑，從而提高了聚氨酯修補材料與混凝土結(jié)構(gòu)和級配碎石的粘結(jié)性能；同時，采