一种可用于整治板式无砟轨道翻浆冒泥的注浆材料及其制备方法和使用方法技术

本发明专利技术提供一种板式无砟轨道注浆材料，所述注浆材料包含A组分和B组分；其中，按质量份数计，所述A组分包含：多元醇40～80份、交联剂5～10份、增塑剂1～50份、扩链剂4～20份、稀释剂1～50份、固化促进剂0.1～10份、抗氧剂1～5份、偶联剂1～5份、水0.04～0.2份、匀泡剂0.5～5份；按质量份数计，所述B组分包含异氰酸酯或异氰酸酯预聚物50～150份，稀释剂1～50份；当温度变化时，可以向A、B混合物中添加C或D组分，以满足不同温度下施工的要求，其固化强度不受潮湿环境影响，材料力学性能优异。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于建筑材料领域，具体涉及一种可用于整治板式无砟轨道翻浆冒泥的注浆材料及其制备方法和使用方法。
技术介绍
我国正在进行大规模客运专线及高速铁路建设，随着我国高速铁路即将逐渐形成“四纵四横”客运专线骨架，建成环渤海圈、长江三角洲、珠江三角洲地区的快速客运系统，无砟轨道成为了各条客运专线及高铁的主要选择。与有砟轨道相比，无砟轨道的主要特点为其取消了道砟，改为混凝土底座，同时轨枕(板)的结构形式也发生了变化。目前，我国高速铁路主要为板式无砟轨道，包括的类型有CRTSⅠ型，CRTSⅡ型和CRTSⅢ型，其路基段轨道结构自下而上是由底层级配碎石、表层级配碎石、路肩纤维混凝土、混凝土底座、砂浆层、轨道板、扣件和钢轨等部分组成，其中路肩纤维混凝土与混凝土底座连接处、路肩纤维混凝土伸缩缝、混凝土底座伸缩缝均采用沥青密封，以防止外界雨水渗入损害路基。但是，由于普通沥青材料耐候性差，而我国南方雨水较大，已开通的高速铁路路基段均不同程度的出现“翻浆冒泥”问题。所述翻浆冒泥现象为：基床表层受地面水或地下水的浸湿软化或液化后形成的泥浆，在列车动荷载作用下形成沿道床的空隙向表面涌出的一种路基病害现象。其主要原因是沥青材料老化开裂，雨水从路肩与混凝土底座连接处以及路基混凝土伸缩缝处渗入，表层级配碎石被雨水浸泡后松动后具有流动性，随着动车组高速通过时的挤压，而从路肩与混凝土底座连接处以及路基伸缩缝处排出。从目前调研>情况来看，混凝土底座下部表层级配碎石被挤出较为严重，如果该问题得不到有效解决，随着表层级配碎石的大量流失，致使基床下沉，造成基床抗剪强度下降，引起轨道不平顺，恶化了列车运行条件，该问题如得不到有效整治，长远来看，严重的可能造成行车中断甚至列车颠覆，严重危及行车安全。针对无砟轨道路基“翻浆冒泥”病害，由于受高铁检修天窗点(仅4小时)和结构部件自身强度限制，目前没有特别有效的整治方法，较为可行的方法是排水法和底座板下注浆法：1、排水法该方法适用于排水不良而导致的基床病害，通过疏通或修建防渗侧沟、天沟、排水沟等地表排水系统以及通过修建堵截、导引、降低地下水位的盲沟、截水沟、侧沟下渗沟等排除地下水或降低地下水位系统，消除或减小地表水和地下水对路基基床的侵害，使基床土经常保持疏干状态。但是，该方法设计复杂，施工量大，对原有轨道结构改动大，造价高，同时该方法主要针对有砟轨道，成功率不高。2、注浆法通过高压注浆机，向底座板与表层级配碎石间注入水泥浆或者低粘度的高强度树脂材料，使其充填在底座板与表层级配碎石间以及路肩纤维混凝土与混凝土底座连接处、路肩纤维混凝土伸缩缝、混凝土底座伸缩缝下部，防止雨水的再次渗入，并充填因翻浆冒泥造成的底座板与表层级配碎石间的悬空处，用以弥补轨道结构强度不足。该方法曾被应用于道路基层的修复和加固处理，其方法工艺相对简单，施工量小，对原有轨道结构改动小，造价较低。但是，由于水泥固化为水化反应，耗时时间长，难以满足天窗点4小时后的通车要求；而高强度树脂注浆法存在以下缺点：(1)市售注浆材料多用于隧道、桥梁和堤坝工程防水堵漏或者裂缝维修，材料抗压强度和弹性模量较低；(2)市售注浆材料与级配碎石、混凝土胶结相容性差，即粘接强度低，不能将潮湿的级配碎石粘接成整体，补强作用小；材料膨胀压未经测试，注浆量小，充填不饱满，补强效果不好，注浆量大，材料膨胀压大，造成混凝土底座板拱起，引起轨道结构不平顺，造成轨道结构的次生病害；(3)凝胶时间长，不能满足注浆时对轨道的结构检测，往往出现注浆完成后，轨道结构被抬高；(4)固化时间长，难以满足4小时天窗后，通车要求；(5)耐潮湿条件差，南方地区路基级配碎石较潮湿，市售注浆材料注入后，由于潮湿因素造成注浆材料比例失调，固化不良好。我国高速铁路维修天窗点一般为4小时，施工时间不足3小时，充填在底座板下层注浆材料必须在天窗点内达到表层级配碎石和底座板的强度，即弹性模量大于150MPa，抗压强度大于30MPa，以保证通车要求；同时，由于注浆材料夹在底座板与级配碎石之间，必须与混凝土有良好的粘接，即粘接强度大于3MPa，否则在动车组的高频震动下，会引起次生病害；此外，表层级配碎石由于长时间被雨水浸泡，表面潮湿，注浆材料要有较好的抗潮湿环境。目前，一般注浆材料难以达到上述要求。
技术实现思路
为了解决在4小时天窗期内快速消除板式无砟轨道“翻浆冒泥”病害现象，尽快实现通车运营。本专利技术的第一个目的是提供一种板式无砟轨道注浆材料，所述注浆材料粘度低，该材料可以满足不同温度下施工的要求，保证与混凝土和表层级配碎石有良好的粘接，动态载荷性能优异，而且施工工艺简单，成本低。本专利技术的第二个目的是提供一种上述板式无砟轨道注浆材料的制备方法。本专利技术的第三个目的是提供一种上述板式无砟轨道注浆材料的使用方法。该方法进一步保证注浆过程对轨道结构无影响，不会因注浆压升高，抬升轨道结构。用于实现上述目的的技术方案如下：一方面，本专利技术提供一种板式无砟轨道注浆材料，所述注浆材料包含A组分和B组分。其中，按质量份数计，所述A组分包含：多元醇40～80份、交联剂5～10份、增塑剂1～50份、扩链剂4～20份、稀释剂1～50份、固化促进剂0.1～10份、抗氧剂1～5份、偶联剂1～5份、水0.04～0.2份、匀泡剂0.5～5份；优选地，所述A组分中所述多元醇与交联剂的质量份数比为4:1～10:1，更优选为6:1～8:1。按质量份数计，所述B组分包含异氰酸酯或异氰酸酯预聚物50～150份，稀释剂1～50份。优选地，所述A组分与B组分的质量份数比为0.1:1～10:1。优选地，当所述注浆材料的施工环境温度＜15℃时，所述注浆材料还包括C组分，按质量份数计，所述C组分包含固化促进剂0.1～10份；更优选地，所述C组分与A、B混合物的质量份数比为0.1～10:200。优选地，当所述注浆材料的施工环境温度＞35℃时，所述注浆材料还包括D组分，按质量份数计，所述D组分包含多元醇40～80份、交联剂5～10份、增塑剂1～50份、扩链剂4～20份、稀释剂1～50份、抗氧剂1～5份、偶联剂1～5份、水0.04～0.2份、匀泡剂0.5～5份；更优选地，所述D组分与A、B混合物的质量份数比为0.1～200:200。所述A组分和D组分中，所述多元醇选自聚醚多元醇和/或聚烯烃多元醇；优选地，所述聚醚多元醇及聚烯烃多本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种板式无砟轨道注浆材料，其特征在于，所述注浆材料包含A组分和B组分；其中，按质量份数计，所述A组分包含：多元醇40～80份、交联剂5～10份、增塑剂1～50份、扩链剂4～20份、稀释剂1～50份、固化促进剂0.1～10份、抗氧剂1～5份、偶联剂1～5份、水0.04～0.2份、匀泡剂0.5～5份；优选地，所述A组分中所述多元醇与交联剂的质量份数比为4:1～10:1，更优选为6:1～8:1；按质量份数计，所述B组分包含异氰酸酯或异氰酸酯预聚物50～150份，稀释剂1～50份；优选地，所述A组分与B组分的质量份数比为0.1:1～10:1。

【技术特征摘要】
1.一种板式无砟轨道注浆材料，其特征在于，所述注浆材料包含A组
分和B组分；
其中，按质量份数计，所述A组分包含：多元醇40～80份、交联剂
5～10份、增塑剂1～50份、扩链剂4～20份、稀释剂1～50份、固化促进剂
0.1～10份、抗氧剂1～5份、偶联剂1～5份、水0.04～0.2份、匀泡剂0.5～5
份；优选地，所述A组分中所述多元醇与交联剂的质量份数比为4:1～10:1，
更优选为6:1～8:1；
按质量份数计，所述B组分包含异氰酸酯或异氰酸酯预聚物50～150份，
稀释剂1～50份；
优选地，所述A组分与B组分的质量份数比为0.1:1～10:1。
2.根据权利要求1所述的板式无砟轨道注浆材料，其特征在于，当所
述注浆材料的施工环境温度＜15℃时，所述注浆材料还包括C组分，按质量
份数计，所述C组分包含固化促进剂0.1～10份；优选地，所述C组分与A、
B混合物的质量份数比为0.1～10:200；
优选地，当所述注浆材料的施工环境温度＞35℃时，所述注浆材料还包
括D组分，按质量份数计，所述D组分包含多元醇40～80份、交联剂5～10
份、增塑剂1～50份、扩链剂4～20份、稀释剂1～50份、抗氧剂1～5份、
偶联剂1～5份、水0.04～0.2份、匀泡剂0.5～5份；更优选地，所述D组分
与A、B混合物的质量份数比为0.1～200:200。
3.根据权利要求1或2所述的板式无砟轨道注浆材料，其特征在于，
所述A组分和D组分中，所述多元醇选自聚醚多元醇和/或聚烯烃多元醇；
优选地，所述聚醚多元醇及聚烯烃多元醇的官能度为2～4，数均分子量≤
2000；
优选地，所述聚醚多元醇选自聚氧化丙烯多元醇、聚氧化乙烯多元醇、
氧化丙烯均聚物、氧化乙烯均聚物、氧化丙烯和氧化乙烯的共聚物和四氢呋
喃聚合物；更优选为聚醚YD1020、聚醚YD2020、PTMG1000、PTMG2000、
聚醚YD4450和聚醚330N中的一种或多种；
优选地，所述聚烯烃多元醇选自端羟基聚丁二烯、氢化端羟基聚丁二烯、
端羟基环氧化聚丁二烯、端羟基聚丁二烯-丙烯腈和聚苯乙烯多元醇。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的板式无砟轨道注浆材料，其特
征在于，所述A组分和D组分中，所述交联剂选自聚醚三醇、聚醚四醇和
多乙醇胺；优选为聚醚YD303、三羟甲基丙烷、季戊四醇、三乙醇胺和三异
丙醇胺中的一种或多种；更优选三羟甲基丙烷、三乙醇胺和三异丙醇胺中的
一种或多种；
优选地，所述增塑剂选自苯二甲酸酯、脂肪族二酸酯、磷酸酯和氯化石
蜡；更优选为邻苯二甲酸二甲酯、邻苯二甲酸二丁酯、邻苯二甲酸二辛酯和
癸二酸二辛酯中的一种或多种；进一步优选为邻苯二甲酸二辛酯和/或癸二酸
二辛酯；
优选地，所述扩链剂为脂肪族二元醇；更优选地，所述扩链剂选自1,3-
丙二醇、1,4-丁二醇和1,6-己二醇，进一步优选为1,4-丁二醇；
优选地，所述抗氧剂为受阻酚类抗氧剂；优选为抗氧剂264、抗氧剂1010
和亚磷酸酯类抗氧剂中的一种或多种；
优选地，所述偶联剂选自端胺基硅烷、环氧基硅烷、巯基硅烷、异氰酸
酯基硅烷和铝酸酯类；更优选为硅烷偶联剂KH550、硅烷偶联剂KH560和
铝酸酯类偶联剂DL411中的一种或几种；
优选地，所述匀泡剂为硅-碳键非水解型匀泡剂；更优选为AK8805、
AK8830、SD3088和SD601中的一种或多种。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的板式无砟轨道注浆材料，其特
征在于，所述A组分、B组分和D组分中，所述稀释剂为溶剂油；优选地，
所述稀释剂选自D40溶剂油、200号溶剂油、S1000溶剂油和S1500溶剂油；
优选为S1000溶剂油。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的板式无砟轨道注浆材料，其特
征在于，所述A组分和C组分中，所述固化促进剂为叔胺与铅、锌、钴、
汞、锡、钾中一种或多种的金属有机羧酸盐的复配体；
优选地，所述叔胺选自五甲基二乙烯三胺、三乙烯二胺、三亚乙基二胺
和甲基二环己胺；更优选为五甲基二乙烯三胺和/或三乙烯二胺；
优选地，所述金属有机羧酸盐选自二月桂酸二丁基锡、异辛酸钾和辛酸<...

【专利技术属性】
技术研发人员：王鑫，吴绍利，郭超，陆方斌，李艳伟，合阔，
申请(专利权)人：中国铁道科学研究院，中国铁道科学研究院金属及化学研究所，
类型：发明
国别省市：北京;11