CN104448207B - 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 - Google Patents

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Abstract

本发明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。

Description

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
技术领域
本发明属于建筑材料领域，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。
背景技术
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。
发明内容
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。本发明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。
本发明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。
本发明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，本发明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。
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。
所述A组分和D组分中，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；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；更优选为邻苯二甲酸二辛酯和/或癸二酸二辛酯。
所述A组分和D组分中，所述扩链剂为脂肪族二元醇；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，更优选为1,4-丁二醇。
所述A组分和D组分中，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。
所述A组分和D组分中，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；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。
所述A组分和D组分中，所述匀泡剂为硅-碳键非水解型匀泡剂；优选为AK8805、AK8830(购自德美世创)、SD3088和SD601(购自苏州思德新材料科技有限公司)中的一种或多种。
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。
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、异辛酸钾和辛酸亚锡；更优选为辛酸亚锡。
所述B组分中，所述异氰酸酯选自芳香族二异氰酸酯或其改性物、芳香族多异氰酸酯或其改性物、脂环族二异氰酸酯或其改性物、脂环族多异氰酸酯或其改性物、脂肪族二异氰酸酯或其改性物和脂肪族多异氰酸酯或其改性物；优选地，所述异氰酸酯选自甲苯二异氰酸酯、对氨基二苯甲烷二异氰酸酯、多亚甲基多苯基异氰酸酯、异佛二酮二异氰酸酯和1,6己二异氰酸酯；更优选为多亚甲基多苯基异氰酸酯(缩写为PAPI)、液化二苯基甲烷二异氰酸酯和异佛尔酮二异氰酸酯(缩写为IPDI)中的一种或多种；进一步优选为多亚甲基多苯基异氰酸酯。
其中，所述异氰酸酯预聚物由包括以下步骤的方法制备：在40～80℃下，将所述异氰酸酯与多元醇混合，在含有固化促进剂或不含固化促进剂的情况下，进行预聚反应0.5～4h，后降温至40℃以下，形成所述异氰酸酯预聚物；优选地，异氰酸酯基与多元醇的羟基摩尔比为2:1～10:1。其中多元醇和固化促进剂如上文所述。
另一方面，本发明提供所述板式无砟轨道注浆材料的制备方法，该制备方法包括以下步骤：
(1)将多元醇、交联剂、扩链剂、增塑剂、匀泡剂、抗氧剂、偶联剂依次投入反应釜中，搅拌混匀，搅拌速度优选为10～200rpm，并加热至50～120℃，优选为80～120℃，更优选为90～110℃，后在反应釜中进行抽真空处理和脱水处理，优选地真空度为0.08MPa以上，其脱水处理的具体时间根据上述各组分混合物最终的含水量来进行控制，优选保持上述温度和真空度2～3小时，更优选地，当含水量低至＜0.03％时完成脱水处理过程，然后停止加热和抽真空处理，降温至≤40℃，然后依次加入水、固化促进剂和稀释剂，继续搅拌0.5小时，优选地，搅拌速度为10～200rpm，然后包装储存，得到所述A组分。
(2)将异氰酸酯或异氰酸酯预聚物、稀释剂投入反应釜内直接进行复配，充分混合均匀后，得到所述B组分。
(3)分别将A组分与B组分倒入注浆机相应料筒内，优选地，A组分与B组分的质量份数比为0.1:1～10:1，注浆即可得到所述A、B混合物的注浆材料。
所述板式无砟轨道注浆材料制备方法还包括以下步骤：
(4)当所述注浆材料的施工环境温度＜15℃时，将C组分加入到A、B混合物中，优选地，C组分与A、B混合物的质量份数比为0.1～10:200，得到所述注浆材料；或者
当所述注浆材料的施工环境温度＞35℃时，将所述多元醇、交联剂、扩链剂、增塑剂、匀泡剂、抗氧剂、偶联剂依次投入反应釜中，搅拌混匀，搅拌速度优选为10～200rpm，并加热至50～120℃，优选为80～120℃，更优选为90～110℃，后在反应釜中进行抽真空处理和脱水处理，优选地真空度为0.08MPa以上，其脱水处理的具体时间根据上述各组分混合物最终的含水量来进行控制，优选保持上述温度和真空度2～3小时，更优选地，当含水量低至＜0.03％时完成脱水处理过程，然后停止加热和抽真空处理，降温至≤40℃，然后依次加入水和稀释剂，继续搅拌0.5小时，优选地，搅拌速度为10～200rpm，得到所述D组分；将D组分加入到A、B混合物中，优选地，D组分与A、B混合物的质量份数比为0.1～200:200，得到所述注浆材料。
又一方面，本发明还提供所述板式无砟轨道注浆材料的使用方法，该使用方法包括以下步骤：
(1)在无砟轨道底座板上打孔，直至轨道表层级配碎石；优选地，在底座板上每隔1米打孔；更优选地，所述孔的直径不小于6mm；
(2)沿步骤1)所述的孔中插入注浆管，使浆液流淌顺利；优选地，插入至最深处后，拔出1～2cm；
(3)将注浆材料注入孔中；优选地，将A、B组分倒入双组份注浆机A、B料桶内，通过注浆孔将材料打入底座板与级配碎石之间，直至12kPa，即膨胀囊开始膨胀为止，换另一注浆管注浆；更优选地，当温度在15℃以下时，可向A、B组分中加入所述C组分调节；当温度高于35℃时，可向A、B组分中加入D组分调节。
本发明提供一种可用于整治板式无砟轨道路基翻浆冒泥病害的注浆材料及其制备方法和使用方法。一般情况下，本发明所述注浆材料为A、B双组份，一种是A组分，一种是B组分；然而，为了调节不同使用温度环境下的反应速度，满足无砟轨道抢修任务，本发明所述注浆材料还包含C组分和D组分，即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；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。
本发明所述注浆材料的A组分中，按质量份数计，水的比例为0.04～0.2份。通过试验发现，水的含量在0.04～0.2份时，得到的所述注浆材料在反应时产生的膨胀压强低于12kPa，而由于轨道结构自重压强大于或等于12kPa，所以水含量在上述质量份数时，所述注浆材料对轨道结构不会产生影响。
在现有技术中，所述注浆材料均采用双组分，所述固化促进剂是一次性直接加入到A组分中，故其催化程度不能调节，尤其是在不同的施工环境温度下，所述注浆材料反应固化时间不能调整，影响了注浆材料产品的应用。而本发明所述注浆材料采用了双组分或三组分、甚至四组分的设计，可以对反应速度和固化时间进行充分调节，使施工温度的范围显著扩大；其中，双组分可满足温度15～35℃条件下的施工环境；而当施工温度在15℃以下时，为满足该低温条件下的施工，采用只包含所述固化促进剂的C组分；而当温度高于35℃且需要修补的区域较大时，则采用包含所述多元醇、交联剂、增塑剂、扩链剂、稀释剂、抗氧剂、偶联剂、水和匀泡剂的D组分进行调节，可有效降低其反应活性，保证施工质量。
本发明所述注浆材料通过采用溶剂油作为稀释剂，可以提高材料耐潮湿环境的性能，确保所述注浆材料能够在潮湿条件下注浆，满足应急抢修要求。
本发明所述注浆材料通过采用叔胺与铅、锌、钴、汞、锡、钾的金属有机羧酸盐的复配体作为固化促进剂，能够使得所述注浆材料凝胶速度快，通常在10分钟内可以达到凝胶状态，便于对轨道结构进行实时监测；此外能够使得所述注浆材料强度上升速度快，于2小时后即可满足通车要求。
本发明所述注浆材料通过在A组分中加入的含水量进行调节，从而控制其膨胀压不超过12kPa，使所述注浆材料发泡膨胀适中，以保证充填缝隙密实度高，同时不会抬升轨道结构而造成轨道不平顺。
本发明所述注浆材料适用于铁路板式无砟轨道路基翻浆冒泥病害的维修，所述注浆材料粘度低，在300mPa·s左右，流动性好，其固化强度不受潮湿环境影响，凝胶速度快，强度上升快，能填充较小缝隙，发泡膨胀适中，对轨道结构无影响，不会因材料发泡，抬升轨道结构，材料力学性能优异，满足弹性模量大于150MPa，抗压强度大于30MPa，与底座混凝土和表层级配碎石力学强度性能相当，保证轨道结构强度。
本发明所述注浆材料具有优异的动态载荷性能，粘接强度大于3.0MPa，固化后所述注浆材料与底座混凝土和表层积配碎石的粘接良好。具有更好的耐疲劳性能和耐冲击性能，经受300万次荷载试验后级配碎石固化混合体不开裂。
本发明所述注浆材料通过水发泡试验，确定发泡剂即水的含量范围，保证了材料既能将缝隙填满，又不会影响轨道结构。
具体实施方式
以下参照具体的实施例来说明本发明。本领域技术人员能够理解，这些实施例仅用于说明本发明，其不以任何方式限制本发明的范围。
下述实施例中的实验方法，如无特殊说明，均为常规方法。下述实施例中所用的原料、试剂材料等，如无特殊说明，均为市售购买产品。
以下各实施例中，本发明所述的板式无砟轨道注浆材料的使用方法包括以下步骤：
1)在板式无砟轨道底座板每隔1米，使用冲击钻打注浆孔，穿透底座板直至表层级配碎石，所述注浆孔不小于直径6mm；
2)沿所述注浆孔插入注浆管，插入直最深处后，拔出1～2cm，保证浆液流淌顺利；
3)将注浆材料注入孔中，即将A、B组分倒入双组份注浆机A、B料桶内，通过注浆孔将材料打入底座板与级配碎石之间，直至12kPa，即膨胀囊开始膨胀为止，换另一注浆管注浆。当温度在15℃以下时，可向A、B组分中加入所述C组分调节；当温度高于35℃时，可向A、B组分中加入D组分调节。
实施例1
本发明所述板式无砟轨道注浆材料的制备工艺如下(各组分用量见表1)：
(1)将多元醇聚醚YD1020(羟值112mgKOH/g)、聚醚YD4450(羟值350mgKOH/g)，交联剂聚醚YD303(羟值480mgKOH/g)，扩链剂1,4-丁二醇，增塑剂邻苯二甲酸二丁酯，聚氨酯匀泡剂AK8805，抗氧剂1010和硅烷偶联剂KH560依次投入反应釜中，以200rpm的速度搅拌并加热至110℃，后在反应釜中以真空度为0.09MPa进行抽真空处理和脱水处理，保持3小时后，停止加热，降温至40℃，加入水，固化促进剂辛酸亚锡、五甲基二乙烯三胺，稀释剂S1000溶剂油，继续以200rpm的速度搅拌0.5小时，然后包装储存，得到所述A组分。
(2)将异氰酸酯PAPI(购自烟台万华)与稀释剂S1000溶剂油在反应釜内搅拌0.5小时后，充分混合均匀，然后直接包装，得到所述B组分。
(3)分别将A组分与B组分倒入注浆机相应料筒内，注浆即可得到A、B混合物的注浆材料。
(4)根据实际施工环境温度，需要提高反应速度即施工环境温度＜15℃时，将所述C组分固化促进剂辛酸亚锡和五甲基二乙烯三胺的混合物加入到A、B混合物中，得到组分为A、B和C的注浆材料；或者
根据实际施工环境温度，需要降低反应速度即施工环境温度＞35℃时，将多元醇聚醚YD1020(羟值112mgKOH/g)、聚醚YD4450(羟值350mgKOH/g)，交联剂聚醚YD303(羟值480mgKOH/g)，扩链剂1,4-丁二醇，增塑剂邻苯二甲酸二丁酯，聚氨酯匀泡剂AK8805，抗氧剂1010和硅烷偶联剂KH560依次投入反应釜中，以200rpm的速度搅拌并加热至110℃，后在反应釜中以真空度为0.09MPa进行抽真空处理和脱水处理，保持3小时后，停止加热，降温至40℃，加入水，稀释剂S1000溶剂油，继续以200rpm的速度搅拌0.5小时，然后包装储存，得到所述D组分。将D组分加入到A、B混合物中，得到组分为A、B和D的注浆材料。
本发明所述注浆材料的性能：将A、B组分混合20s后开始反应，55s后凝胶发泡固化，粘度为300mPa·s，膨胀压为8kPa，抗压强度30MPa，弹性模量150MPa，粘接强度3.5MPa。
表1：各组分用量
实施例2
本发明所述板式无砟轨道注浆材料的制备工艺如实施例1(各组分用量见表2)。
本发明所述注浆材料的性能：A、B组分混合后30s开始反应，90后凝胶发泡固化，粘度为350mPa·s，膨胀压为11.8kPa，抗压强度为32MPa，弹性模量为153MPa，粘接强度3.2MPa。
表2：各组分用量
实施例3
本发明所述板式无砟轨道注浆材料的制备工艺如实施例1(各组分用量见表3)。
本发明所述注浆材料的性能：A、B组分混合后20s开始反应，60后凝胶发泡固化，粘度为350mPa·s，膨胀压为10.4kPa，抗压强度为36MPa，弹性模量为161MPa，粘接强度3.8MPa。
表3：各组分用量
实施例4
本发明所述板式无砟轨道注浆材料的制备工艺如实施例1(各组分用量见表4)。
本发明所述注浆材料的性能：A、B组分混合后30s开始反应，120s后凝胶发泡固化，粘度为200mPa·s，膨胀压为6kPa，抗压强度为33MPa，弹性模量为154MPa，粘接强度3.2MPa。
表4：各组分用量
实施例5
本发明所述板式无砟轨道注浆材料的制备工艺如实施例1(各组分用量见表5)。
本发明所述注浆材料的性能：A、B组分混合后30s开始反应，60s后凝胶发泡固化，粘度为180mPa·s，膨胀压为9kPa，抗压强度为31MPa，弹性模量为152MPa，粘接强度3.4MPa。
表5：各组分用量
对比实施例1A组分中水含量对所述注浆材料的影响
调节A组分中水的质量份数(如表6)，其余各物质质量份数如实施例1，并且所述板式无砟轨道注浆材料的制备工艺如实施例1。
表6A组分中水含量对注浆材料的影响
可以看出当水量＜0.04份或水量＞0.2份后，所述注浆材料的弹性模量和抗压强度都低过表层级配碎石强度，影响轨道结构整体强度。
所述其他实施例中A组分中的水含量对其膨胀压、弹性模量和抗压强度的影响均有上述趋势，此处不再赘述。
对比实施例2不同环境温度下，C组分或D组分的加入对所述注浆材料的影响
在5℃和10℃时，分别向A、B混合物中添加和不添加C组分；在45℃和50℃时，分别向A、B混合物中添加和不添加D组分(如表7)；其中，各组分的质量份数比如实施例1，并且所述板式无砟轨道注浆材料的制备工艺如实施例1。
表7不同环境温度下，C组分或D组分的加入对注浆材料的影响
通过上述对比可以看出，环境温度直接影响注浆材料的反应速度，进而影响最终效果及固化后性能，因此，需要添加C、D组分进行调节，即在5℃和10℃时，向A、B混合物中添加C组分加速反应和凝胶固化；在45℃和50℃时，向A、B混合物中添加D组分减慢反应和凝胶固化。
所述其他实施例在上述环境温度下也有相同效果趋势，需要添加C、D组分进行调节，此处不再赘述。
对比实施例3A组分中成分的改变对所述注浆材料性能的影响
改变组分中多元醇、交联剂和扩链剂的含量，测定所述注浆材料性能(如表8)；其中，所述其余各组分的质量份数如实施例1，并且所述板式无砟轨道注浆材料的制备工艺如实施例1。
表8A组分中各成分的改变对注浆材料性能的影响
通过上述对比可以看出，注浆材料A组分中主要成分多元醇、交联剂和扩链剂影响材料最终性能，其中组别1、2和3的材料性能满足轨道结构要求，而组别4和5是的材料性能测试不能满足轨道结构要求。
对比实施例4A组分中稀释剂成分的改变对材料耐潮湿性能影响
改变组分中稀释剂的含量，测定所述注浆材料性能(如表9)；其中，所述其余各组分的质量份数如实施例1，并且所述板式无砟轨道注浆材料的制备工艺如实施例1。
表9A组分中稀释剂成分的改变对注浆材料性能的影响
通过上述对比可以看出，溶剂油作为稀释剂使注浆材料耐潮湿性能改善，降低材料粘度，有利于材料注浆。组别1是原配方性能，组别2和3的材料中溶剂油含量增大后，其抗压强度、弹性模量和粘接强度都有所降低，而组别4的材料不能固化，组别5的材料耐潮湿性能下降。
总之，以上对本发明具体实施方式的描述并不限制本发明，本领域技术人员可以根据本发明作出各种改变或变形，只要不脱离本发明的精神，均应属于本发明所附权利要求的范围。

Claims (73)

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；
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；
并且所述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，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。
3.根据权利要求2所述的板式无砟轨道注浆材料，其特征在于，所述A组分中所述多元醇与交联剂的质量份数比为6:1～8:1。
4.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；并且所述C组分与A、B混合物的质量份数比为0.1～10:200。
5.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＞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；并且所述D组分与A、B混合物的质量份数比为0.1～200:200。
6.根据权利要求5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。
7.根据权利要求6所述的板式无砟轨道注浆材料，其特征在于，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。
8.根据权利要求7所述的板式无砟轨道注浆材料，其特征在于，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。
9.根据权利要求8所述的板式无砟轨道注浆材料，其特征在于，所述聚醚多元醇为聚醚YD1020、聚醚YD2020、PTMG1000、PTMG2000、聚醚YD4450和聚醚330N中的一种或多种。
10.根据权利要求7所述的板式无砟轨道注浆材料，其特征在于，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。
11.根据权利要求5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。
12.根据权利要求11所述的板式无砟轨道注浆材料，其特征在于，所述交联剂为聚醚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。
13.根据权利要求12所述的板式无砟轨道注浆材料，其特征在于，所述交联剂为三羟甲基丙烷、三乙醇胺和三异丙醇胺中的一种或多种。
14.根据权利要求5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，所述增塑剂选自苯二甲酸酯、脂肪族二酸酯、磷酸酯和氯化石蜡。
15.根据权利要求14所述的板式无砟轨道注浆材料，其特征在于，所述增塑剂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。
16.根据权利要求15所述的板式无砟轨道注浆材料，其特征在于，所述增塑剂为邻苯二甲酸二辛酯和/或癸二酸二辛酯。
17.根据权利要求5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，所述扩链剂为脂肪族二元醇。
18.根据权利要求17所述的板式无砟轨道注浆材料，其特征在于，所述扩链剂选自1,3-丙二醇、1,4-丁二醇和1,6-己二醇。
19.根据权利要求18所述的板式无砟轨道注浆材料，其特征在于，所述扩链剂为1,4-丁二醇。
20.根据权利要求5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，所述抗氧剂为受阻酚类抗氧剂。
21.根据权利要求20所述的板式无砟轨道注浆材料，其特征在于，所述抗氧剂为抗氧剂264和抗氧剂1010中的一种或多种。
22.根据权利要求5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，所述抗氧剂为亚磷酸酯类抗氧剂。
23.根据权利要求5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。
24.根据权利要求23所述的板式无砟轨道注浆材料，其特征在于，所述偶联剂硅烷偶联剂KH550、硅烷偶联剂KH560和铝酸酯类偶联剂DL411中的一种或几种。
25.根据权利要求5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，所述匀泡剂为硅-碳键非水解型匀泡剂。
26.根据权利要求25所述的板式无砟轨道注浆材料，其特征在于，所述匀泡剂为AK8805、AK8830、SD3088和SD601中的一种或多种。
27.根据权利要求5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。
28.根据权利要求27所述的板式无砟轨道注浆材料，其特征在于，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。
29.根据权利要求28所述的板式无砟轨道注浆材料，其特征在于，所述稀释剂为S1000溶剂油。
30.根据权利要求4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。
31.根据权利要求30所述的板式无砟轨道注浆材料，其特征在于，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。
32.根据权利要求31所述的板式无砟轨道注浆材料，其特征在于，所述叔胺为五甲基二乙烯三胺和/或三乙烯二胺。
33.根据权利要求30所述的板式无砟轨道注浆材料，其特征在于，所述金属有机羧酸盐选自二月桂酸二丁基锡、异辛酸钾和辛酸亚锡。
34.根据权利要求33所述的板式无砟轨道注浆材料，其特征在于，所述金属有机羧酸盐为辛酸亚锡。
35.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，所述B组分中，所述异氰酸酯选自芳香族多异氰酸酯或其改性物、脂环族多异氰酸酯或其改性物和脂肪族多异氰酸酯或其改性物。
36.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，所述B组分中，所述异氰酸酯选自芳香族二异氰酸酯或其改性物、脂环族二异氰酸酯或其改性物和脂肪族二异氰酸酯或其改性物。
37.根据权利要求35所述的板式无砟轨道注浆材料，其特征在于，所述异氰酸酯选自甲苯二异氰酸酯、对氨基二苯甲烷二异氰酸酯、多亚甲基多苯基异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯和1,6己二异氰酸酯。
38.根据权利要求35所述的板式无砟轨道注浆材料，其特征在于，所述异氰酸酯为多亚甲基多苯基异氰酸酯、液化二苯基甲烷二异氰酸酯和异佛尔酮二异氰酸酯中的一种或多种。
39.根据权利要求38所述的板式无砟轨道注浆材料，其特征在于，所述异氰酸酯为多亚甲基多苯基异氰酸酯。
40.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，所述异氰酸酯预聚物由包括以下步骤的方法制备：在40～80℃下，将所述异氰酸酯与多元醇混合，在含有固化促进剂或不含固化促进剂的情况下，进行预聚反应0.5～4h，后降温至40℃以下，形成所述异氰酸酯预聚物。
41.根据权利要求40所述的板式无砟轨道注浆材料，其特征在于，所述多元醇选自聚醚多元醇和/或聚烯烃多元醇。
42.根据权利要求41所述的板式无砟轨道注浆材料，其特征在于，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。
43.根据权利要求42所述的板式无砟轨道注浆材料，其特征在于，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。
44.根据权利要求43所述的板式无砟轨道注浆材料，其特征在于，所述聚醚多元醇为聚醚YD1020、聚醚YD2020、PTMG1000、PTMG2000、聚醚YD4450和聚醚330N中的一种或多种。
45.根据权利要求42所述的板式无砟轨道注浆材料，其特征在于，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。
46.根据权利要求40所述的板式无砟轨道注浆材料，其特征在于，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。
47.根据权利要求46所述的板式无砟轨道注浆材料，其特征在于，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。
48.根据权利要求47所述的板式无砟轨道注浆材料，其特征在于，所述叔胺为五甲基二乙烯三胺和/或三乙烯二胺。
49.根据权利要求46所述的板式无砟轨道注浆材料，其特征在于，所述金属有机羧酸盐选自二月桂酸二丁基锡、异辛酸钾和辛酸亚锡。
50.根据权利要求49所述的板式无砟轨道注浆材料，其特征在于，所述金属有机羧酸盐为辛酸亚锡。
51.根据权利要求40所述的板式无砟轨道注浆材料，其特征在于，所述异氰酸酯的异氰酸酯基与多元醇的羟基摩尔比为2:1～10:1。
52.根据权利要求1至51中任一项所述的板式无砟轨道注浆材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：
(1)将多元醇、交联剂、扩链剂、增塑剂、匀泡剂、抗氧剂、偶联剂依次投入反应釜中，搅拌混匀，搅拌速度为10～200rpm，并加热至50～120℃，后在反应釜中进行抽真空处理和脱水处理，其脱水处理的具体时间根据上述各组分混合物最终的含水量来进行控制，然后停止加热和抽真空处理，降温至≤40℃，然后依次加入水、固化促进剂和稀释剂，继续搅拌0.5小时，搅拌速度为10～200rpm，然后包装储存，得到所述A组分；
(2)将异氰酸酯或异氰酸酯预聚物、稀释剂投入反应釜内直接进行复配，充分混合均匀后，得到所述B组分；
(3)分别将A组分与B组分倒入注浆机相应料筒内，注浆即可得到所述A、B混合物的注浆材料。
53.根据权利要求52所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中加热至80～120℃。
54.根据权利要求53所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中加热至90～110℃。
55.根据权利要求52所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中真空度为0.08MPa以上。
56.根据权利要求55所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中脱水处理为保持所述温度和真空度2～3小时。
57.根据权利要求52所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中当含水量低至＜0.03％时完成脱水处理过程。
58.根据权利要求4或30-34中任一项所述的板式无砟轨道注浆材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：
(1)将多元醇、交联剂、扩链剂、增塑剂、匀泡剂、抗氧剂、偶联剂依次投入反应釜中，搅拌混匀，搅拌速度为10～200rpm，并加热至50～120℃，后在反应釜中进行抽真空处理和脱水处理，其脱水处理的具体时间根据上述各组分混合物最终的含水量来进行控制，然后停止加热和抽真空处理，降温至≤40℃，然后依次加入水、固化促进剂和稀释剂，继续搅拌0.5小时，搅拌速度为10～200rpm，然后包装储存，得到所述A组分；
(2)将异氰酸酯或异氰酸酯预聚物、稀释剂投入反应釜内直接进行复配，充分混合均匀后，得到所述B组分；
(3)分别将A组分与B组分倒入注浆机相应料筒内，注浆即可得到所述A、B混合物的注浆材料；
(4)当所述注浆材料的施工环境温度＜15℃时，将C组分加入到A、B混合物中，得到所述注浆材料。
59.根据权利要求5-29中任一项所述的板式无砟轨道注浆材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：
(1)将多元醇、交联剂、扩链剂、增塑剂、匀泡剂、抗氧剂、偶联剂依次投入反应釜中，搅拌混匀，搅拌速度为10～200rpm，并加热至50～120℃，后在反应釜中进行抽真空处理和脱水处理，其脱水处理的具体时间根据上述各组分混合物最终的含水量来进行控制，然后停止加热和抽真空处理，降温至≤40℃，然后依次加入水、固化促进剂和稀释剂，继续搅拌0.5小时，搅拌速度为10～200rpm，然后包装储存，得到所述A组分；
(2)将异氰酸酯或异氰酸酯预聚物、稀释剂投入反应釜内直接进行复配，充分混合均匀后，得到所述B组分；
(3)分别将A组分与B组分倒入注浆机相应料筒内，注浆即可得到所述A、B混合物的注浆材料；
(4)当所述注浆材料的施工环境温度＞35℃时，将所述多元醇、交联剂、扩链剂、增塑剂、匀泡剂、抗氧剂、偶联剂依次投入反应釜中，搅拌混匀，搅拌速度为10～200rpm，并加热至50～120℃，后在反应釜中进行抽真空处理和脱水处理，其脱水处理的具体时间根据上述各组分混合物最终的含水量来进行控制，然后停止加热和抽真空处理，降温至≤40℃，然后依次加入水和稀释剂，继续搅拌0.5小时，搅拌速度为10～200rpm，得到所述D组分；将D组分加入到A、B混合物中，得到所述注浆材料。
60.根据权利要求58所述的制备方法，其特征在于，步骤(4)中加热至80～120℃。
61.根据权利要求59所述的制备方法，其特征在于，步骤(4)中加热至80～120℃。
62.根据权利要求60或61所述的制备方法，其特征在于，步骤(4)中加热至90～110℃。
63.根据权利要求58所述的制备方法，其特征在于，步骤(4)中真空度为0.08MPa以上。
64.根据权利要求59所述的制备方法，其特征在于，步骤(4)中真空度为0.08MPa以上。
65.根据权利要求63或64所述的制备方法，其特征在于，步骤(4)中脱水处理为保持所述温度和真空度2～3小时。
66.根据权利要求58所述的制备方法，其特征在于，步骤(4)中当含水量低至＜0.03％时完成脱水处理过程。
67.根据权利要求59所述的制备方法，其特征在于，步骤(4)中当含水量低至＜0.03％时完成脱水处理过程。
68.根据权利要求1至51中任一项所述的板式无砟轨道注浆材料的使用方法，其特征在于，所述使用方法包括以下步骤：
(1)在无砟轨道底座板上打孔，直至轨道表层级配碎石；
(2)沿步骤(1)所述的孔中插入注浆管，使浆液流淌顺利；
(3)将A、B组分倒入双组份注浆机A、B料桶内，通过注浆孔将材料打入底座板与级配碎石之间，直至12kPa，即膨胀囊开始膨胀为止，换另一注浆管注浆。
69.根据权利要求68所述的使用方法，其特征在于，步骤(1)中在底座板上每隔1米打孔。
70.根据权利要求69所述的使用方法，其特征在于，步骤(1)中所述孔的直径不小于6mm。
71.根据权利要求68所述的使用方法，其特征在于，步骤(2)中插入所述注浆管至最深处后，拔出1～2cm。
72.根据权利要求4或30-34中任一项所述的板式无砟轨道注浆材料的使用方法，其特征在于，所述使用方法包括以下步骤：
(1)在无砟轨道底座板上打孔，直至轨道表层级配碎石；
(2)沿步骤(1)所述的孔中插入注浆管，使浆液流淌顺利；
(3)将A、B组分倒入双组份注浆机A、B料桶内，通过注浆孔将材料打入底座板与级配碎石之间，直至12kPa，即膨胀囊开始膨胀为止，换另一注浆管注浆；
其中，步骤(3)中当温度在15℃以下时，向A、B组分中加入所述C组分调节。
73.根据权利要求5-29中任一项所述的板式无砟轨道注浆材料的使用方法，其特征在于，所述使用方法包括以下步骤：
(1)在无砟轨道底座板上打孔，直至轨道表层级配碎石；
(2)沿步骤(1)所述的孔中插入注浆管，使浆液流淌顺利；
(3)将A、B组分倒入双组份注浆机A、B料桶内，通过注浆孔将材料打入底座板与级配碎石之间，直至12kPa，即膨胀囊开始膨胀为止，换另一注浆管注浆；
其中，当温度高于35℃时，向A、B组分中加入D组分调节。
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