CN107313306A - 用于寒冷地区高速铁路无砟轨道路基面防水层伸缩缝的密封结构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于寒冷地区高速铁路无砟轨道路基面防水层伸缩缝的密封结构，包括由下至上设置在所述伸缩缝内的嵌缝板、背衬材料、弹性材料和密封胶层，嵌缝板设置在伸缩缝的底部，其两侧与所述混凝土防水层连接；背衬材料的两侧与混凝土防水层连接；弹性材料的两侧涂刷有界面剂，与混凝土防水层粘结；密封胶层的底面及两侧通过界面剂与弹性材料和混凝土防水层分别粘结；在密封胶层和混凝土防水层的表面涂有耐老化复合涂层。本发明的密封结构密封效果好、界面粘结性强、抗老化及耐久性佳，且施工快捷，具有较大的使用推广价值。

Description

用于寒冷地区高速铁路无砟轨道路基面防水层伸缩缝的密封 结构

技术领域

本发明涉及高速铁路无砟轨道路基面防水领域，具体涉及一种用于寒冷地区高速铁路无砟轨道路基面防水层伸缩缝的密封结构。

背景技术

高速铁路一种安全舒适、快捷高效、绿色环保的交通方式，近年来发展迅速，截止到2016年底，运营里程已达到2.2万公路。高速铁路对于改善人民群众的出行条件、促进区域合作、优化产业结构、推动社会经济发展具有不可替代的作用。

高速铁路无砟轨道的平顺性严重影响旅客的乘车舒适度及安全运行。路基是无砟轨道的基础，东北等寒冷地区高速铁路路基的冻涨问题严重影响无砟轨道的平顺性。因此，在寒冷地区，预防路基的冻涨是高速铁路建设及运营维护的关键问题。在预防路基冻涨的各种技术措施中，路基面防水层的设计与施工是关键环节，防水层伸缩缝的密封至关重要，目前，主要采用聚氨酯密封膏对防水层伸缩缝进行密封。聚氨酯密封膏是一种有机材料，抗冻融及耐久性不高，同时，与混凝土防水层(无机材料)界面粘结性不强，容易破坏，使防水层伸缩缝成为地表水渗入路基的主要通道，造成冻胀和融沉等路基病害，影响无砟轨道的平顺性及行车安全。

发明内容

为了克服寒冷地区高速铁路无砟轨道路基面防水层伸缩缝密封结构抗冻融及耐久性不高、界面粘结性不强的问题，本发明提供了一种用于寒冷地区高速铁路无砟轨道路基面防水层伸缩缝的密封结构。

为此，本发明的技术方案如下：

一种用于寒冷地区高速铁路无砟轨道路基面防水层伸缩缝的密封结构，所述伸缩缝的两侧为混凝土防水层，所述密封结构包括由下至上设置在所述伸缩缝内的嵌缝板、背衬材料、弹性材料和密封胶层。

所述嵌缝板设置在伸缩缝的底部，起支撑作用，其两侧与所述混凝土防水层连接。

所述背衬材料的两侧与所述混凝土防水层连接，背衬材料与其下面的嵌缝板及两侧的混凝土防水层间不涂刷界面剂，起缓冲作用，确保弹性材料受力时，不影响嵌缝板。

所述弹性材料的上侧及两侧均涂刷有界面剂，与所述密封胶层及混凝土防水层粘结，弹性材料主要承受由混凝土防水层传递来的冲击、冷拉及热压等作用力。

所述密封胶层的底面及两侧通过界面剂与所述弹性材料和混凝土防水层粘结；在所述密封胶层和混凝土防水层的表面涂有耐老化复合涂层。密封胶层起防护作用，具有良好的耐老化、抗冻融及力学性能，耐久性强，确保密封效果。

优选的是：

所述嵌缝板为聚乙烯泡沫板，其厚度为24-36mm；

所述背衬材料为聚乙烯泡沫板，其厚度为12-18mm；

所述弹性材料为环氧树脂灌浆材料，且在该环氧树脂灌浆材料中添加有以环氧树脂灌浆材料重量计的3～5wt％的纳米二氧化硅，弹性材料的厚度为4-6mm；

所述密封胶为纳米矽烷凝胶材料，其中添加以纳米矽烷凝胶材料重量计的3～5wt％的纳米二氧化硅及0.4～0.6wt％的消泡剂，密封胶5的厚度为8-10mm；

所述界面剂为纳米二氧化硅防水涂料，其中添加以纳米二氧化硅防水涂料重量计的1～3wt％的聚丙烯酰胺分散剂。优选的是，在添加聚丙烯酰胺分散剂时，调整纳米二氧化硅防水涂料的pH值为3～4；

所述耐老化复合涂层1为硅烷乳液，其中添加以硅烷乳液重量计的1～3wt％的纳米二氧化硅。

上述纳米二氧化硅的粒径均为50-100nm。

本发明具有以下有益效果：

1.本发明的密封结构采用新型纳米材料，为多层结构，防水密封效果好；纳米凝胶材料及表面硅烷涂层抗冻融及耐老化性能好。

2.本发明采用的纳米二氧化硅界面剂比表面积大，化学活性及粘结性强，能确保纳米凝胶材料、弹性材料与混凝土防水层粘结牢固；同时，纳米二氧化硅防水涂料能通过渗透结晶，在混凝土防水层表面形成30-50mm厚的结晶层，提高混凝土防水层表面的力学性能。

3.本发明采用的弹性材料具有良好的弹性，抗拉伸及拉力消失后恢复能力强，弹性材料通过界面剂与上侧的密封胶粘结在一起，而与下侧的背衬材料成分离状态，当无砟轨道路基面防水层伸缩缝受冷拉、热压及冲击时，既能确保密封胶的力学性能，又能使背衬材料和嵌缝板不受影响，密封结构的耐久性强。

4.本发明是多层结构，同时采用新型纳米材料为密封胶和界面剂，与传统的密封结构相比，密封效果好，抗冻融及耐老化等性能提高70-80％。

附图说明

图1是带有本发明密封结构的路基横剖面结构示意图；

图2是本发明的密封结构俯视结构示意图；

图3是沿图2中A-A线的剖视图；

图4是本发明的密封结构的实施流程图。

其中：

1.耐老化复合涂层 2.背衬材料 3.混凝土防水层 4.嵌缝板

5.密封胶 6.界面剂 7.弹性材料 8.防水层伸缩缝 9.轨道板

10.砂浆层 11.底座 12.线间封闭层 13.路基

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明的用于寒冷地区高速铁路无砟轨道路基面防水层伸缩缝的密封结构进行详细说明。

本发明中使用的各种材料市场均有售。在以下的具体实施例中：

环氧树脂灌浆材料采用上海隧道建筑防水材料有限公司生产的EPX环氧树脂灌浆材料。

纳米矽烷凝胶材料采用天津科翼鑫益达科技发展有限公司生产的PERTEX31纳米矽烷凝胶材料。

纳米二氧化硅防水涂料采用天津科翼鑫益达科技发展有限公司生产的益众986纳米二氧化硅防水涂料。

聚丙烯酰胺分散剂采用上海普懿环保科技发展有限公司生产的PA2100聚丙烯酰胺分散剂。

硅烷乳液采用江苏沃佳新材料科技有限公司生产的沃佳硅烷乳液。

参见图1-图3，本发明的用于寒冷地区高速铁路无砟轨道路基面防水层伸缩缝的密封结构，所述伸缩缝的两侧为混凝土防水层，所述密封结构包括由下至上设置在所述伸缩缝内的嵌缝板、背衬材料、弹性材料和密封胶层。

所述嵌缝板设置在伸缩缝的底部，起支撑作用，其两侧与所述混凝土防水层连接。

所述背衬材料的两侧与所述混凝土防水层连接，背衬材料与其下面的嵌缝板及两侧的混凝土防水层间不涂刷界面剂，起缓冲作用，确保弹性材料受力时，不影响嵌缝板。

所述弹性材料的上侧及两侧均涂刷有界面剂，与所述密封胶层及混凝土防水层粘结，弹性材料主要承受由混凝土防水层传递来的冲击、冷拉及热压等作用力。

所述密封胶层的底面及两侧通过界面剂与所述弹性材料和混凝土防水层粘结；在所述密封胶层和混凝土防水层的表面涂有耐老化复合涂层。密封胶层起防护作用，具有良好的耐老化、抗冻融及力学性能，耐久性强，确保密封效果。

参见图3，本发明的用于寒冷地区高速铁路无砟轨道路基面防水层伸缩缝的密封结构的实施包括如下步骤：

S1-伸缩缝清理：当混凝土防水层3和伸缩缝8施工完成后，用角磨机对伸缩缝8内的松散混凝土及表面脱模剂进行打磨去除，大颗粒杂物用刷子清理，灰尘、浮渣等用吹风机进行清理。

S2-嵌缝板和背衬材料安装：嵌缝板4和背衬材料2均为聚乙烯材料，量取伸缩缝8的深度、宽度和长度，嵌缝板4厚度为24-36mm，宽度和长度与伸缩缝8相等，然后根据确定的尺寸对嵌缝板4进行加工。安装时，应确保嵌缝板4达到伸缩缝8的底部，嵌缝板4与两侧的混凝土防水层3应紧贴无缝隙，但不涂刷界面剂6。

S3：背衬材料2的厚度为12-18mm，宽度、长度和伸缩缝8相等，根据确定的尺寸对背衬材料2进行加工。安装时，应确保背衬材料2与嵌缝板4与两侧的混凝土防水层3应紧贴无缝隙，但不涂刷界面剂6。

S4-界面剂涂刷：界面剂6为纳米二氧化硅防水涂料，涂刷前应调整纳米二氧化硅防水涂料的pH值为3～4，并添加1～3wt％的聚丙烯酰胺分散剂，用搅拌机高速搅拌均匀后，将界面剂6涂刷于伸缩缝8两侧的混凝土防水层3，涂刷范围位于背衬材料2上侧高4-6mm，长度和伸缩缝8相等。

S5-弹性材料灌注：待界面剂6表干后，立刻进行弹性材料7灌注，避免界面剂因暴露时间过长而粘结灰尘，影响其粘结效果。弹性材料7为环氧树脂灌浆材料，其中添加3～5wt％的纳米二氧化硅，确保弹性材料7通过界面剂6与两侧的混凝土防水层3粘结牢固。弹性材料7灌注高度为4-6mm，灌注过程中应确保均匀，表面平整。

S6-密封胶灌注：待弹性材料7实干后，重复步骤S4，对弹性材料7上表面及两侧混凝土防水层3涂刷界面剂6，两侧混凝土防水层3涂刷范围为弹性材料上侧到两侧混凝土防水层3顶面(高8-10mm)。界面剂6表干后，立刻进行密封胶5的灌注，密封胶5为纳米矽烷凝胶材料，其中添加3～5wt％的纳米二氧化硅及0.4～0.6wt％的消泡剂，避免密封胶5灌注过程中产生气泡，影响其力学性能和密封效果，同时确保密封胶5通过界面剂6与两侧的混凝土防水层3和下侧的弹性材料7粘结牢固。密封胶5灌注高度为8-10mm，灌注过程中应确保均匀，表面平整。

S7-密封胶耐老化防护：待密封胶5实干后，重复步骤S4，对密封胶5及两侧混凝土防水层3上表面涂刷界面剂6(密封胶5的高度与两侧混凝土防水层3的表面平齐)，两侧混凝土防水层3喷涂宽度均为10mm，界面剂6表干后，立刻喷涂耐老化复合涂层1。耐老化复合涂层1为硅烷乳液，其中添加1～3％wt的纳米二氧化硅，涂于密封胶5和混凝土防水层3的表层，范围与界面剂6喷涂范围一致。

Claims (9)

1.一种用于寒冷地区高速铁路无砟轨道路基面防水层伸缩缝的密封结构，所述伸缩缝的两侧为混凝土防水层，其特征在于：所述密封结构包括由下至上设置在所述伸缩缝内的嵌缝板(4)、背衬材料(2)、弹性材料(7)和密封胶层(5)，

所述嵌缝板(4)设置在伸缩缝(8)的底部，其两侧与所述混凝土防水层(3)连接；

所述背衬材料(2)的两侧与所述混凝土防水层(3)连接；

所述弹性材料(7)的上侧及两侧均涂刷有界面剂(6)，与所述密封胶层(5)及混凝土防水层(3)粘结；

所述密封胶层(5)的底面及两侧通过界面剂(6)与所述弹性材料(7)和混凝土防水层(3)粘结；

在所述密封胶层(5)和混凝土防水层(3)的表面涂有耐老化复合涂层(1)。

2.根据权利要求1所述的密封结构，其特征是：所述嵌缝板(4)为聚乙烯泡沫板，其厚度为24-36mm。

3.根据权利要求1所述的密封结构，其特征是：所述背衬材料(2)为聚乙烯泡沫板，其厚度为12-18mm。

4.根据权利要求1所述的密封结构，其特征是：所述弹性材料(7)为环氧树脂灌浆材料，且在该环氧树脂灌浆材料中添加有3～5wt％的纳米二氧化硅，弹性材料(7)的厚度为4-6mm。

5.根据权利要求1所述的密封结构，其特征是：所述密封胶(5)为纳米矽烷凝胶材料，其中添加3～5wt％的纳米二氧化硅及0.4～0.6wt％的消泡剂，密封胶(5)的厚度为8-10mm。

6.根据权利要求1所述的密封结构，其特征是：所述界面剂(6)为纳米二氧化硅防水涂料，其中添加1～3wt％的聚丙烯酰胺分散剂。

7.根据权利要求6所述的密封结构，其特征是：添加聚丙烯酰胺分散剂时，调整纳米二氧化硅防水涂料的pH值为3～4。

8.根据权利要求1所述密封结构，其特征是：所述耐老化复合涂层(1)为硅烷乳液，其中添加1～3wt％的纳米二氧化硅。

9.根据权利要求4、5或8所述的密封结构，其特征是：所述纳米二氧化硅的粒径均为50-100nm。