CN113511878B - 一种道钉锚固材料及其施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种道钉锚固材料及其施工方法，属于铁路轨道建筑材料领域。本发明的道钉锚固材料包括锚固卷和改性液，锚固卷的原料包括重烧氧化镁、磷酸盐、掺合料、细骨料、改性橡胶粉、调凝剂；改性橡胶粉是将橡胶粉、酸化木质纤维素、硅烷偶联剂、交联剂混合后，经微波处理制备而成。本发明的道钉锚固材料在常温下30min的锚固力即可大于60kN，远高于同龄期条件下其他种类道钉锚固材料；在低/负温条件(即‑20～35℃)环境下均可正常水化，克服了水泥类、树脂类及硫磺类锚固材料在负温条件下使用的局限性；绿色环保，随用随取，施工方便快捷，价格相对低廉，具备推广价值。

Description

一种道钉锚固材料及其施工方法

技术领域

本发明属于铁路轨道建筑材料领域，特别是道钉锚固材料及其施工方法。

背景技术

目前，用于轨枕道钉锚固材料主要有硫磺砂浆、水泥砂浆及有机树脂类材料。其中，硫磺砂浆因价格低廉、固化速度快、绝缘性能好等优点被广泛使用，但是硫磺砂浆锚固力低、固化收缩大，此外硫磺砂浆使用时需现场将硫磺、石蜡、砂等材料在140-160℃高温熬制2-4h，材料质量难以把控，熬制过程中产生大量刺激性硫氧化合物浓烟，环境污染大，且危害工人健康，在环保法规严格的国家与地区已逐渐被禁用。水泥砂浆绝缘性能差，早期强度发展慢，特别是低/负温条件下，难以凝结硬化，此材料配合特殊的绝缘施工工艺用于新建线路的道钉锚固尚可，但无法用于既有线路的维修与抢修。树脂类锚固材料对界面的洁净度与干燥性要求较高，低温固化时间长，耐候性相对较差，且价格昂贵，难以大面积推广。因此，需研发一种早期强度高、后期强度不倒缩、温度适应性广、施工简易、价格适宜的环境友好型锚固材料。

发明内容

针对以上现有技术的不足，本发明提供了一种道钉锚固材料，通过选用特殊的锚固卷和改性液原料，使其具备的道钉锚固材料的凝结硬化速度快、超早强、高强、体积稳定性好、温度适应性广、耐久性好、绝缘性能优异、韧性好、施工简易无污染等特点具体通过以下技术实现。

一种道钉锚固材料，包括锚固卷和改性液且重量比为1:0.16-0.18；

所述锚固卷的原料包括重烧氧化镁20-35wt％、磷酸盐8-20wt％、掺合料5-10wt％、细骨料30-50wt％、改性橡胶粉5-10wt％、调凝剂1-5wt％；

所述改性橡胶粉是按重量比100:20-50:0.5-1.5:0.1-0.3取橡胶粉、木质纤维素、硅烷偶联剂、交联剂，然后经微波处理制备而成；所述木质纤维素预先经过酸处理；

所述改性液的原料包括防水剂2.5-7wt％、分散剂0.5-1.5wt％、水91.5-97wt％。

上述锚固材料的锚固卷所采用的细骨料可以选用河砂、石英砂或机制砂。一般情况下，细骨20-40目与40-70目的复配比例可以选用为1：1。

道钉锚固材料在服役过程中需长期承受列车驶过时作用于道钉的冲击荷载，而磷酸镁水泥基材料与普通水泥材料类似，是一种脆性材料，材料脆性越大，在长期的冲击荷载的作用下，服役寿命越短。为克服这一缺陷，本发明提供的上述道钉锚固材料是以重烧氧化镁、磷酸盐为主体材料制备的磷酸镁锚固材料，由锚固卷和改性液两种组分共同配合使用。锚固卷材料中，采用部分柔性填料橡胶粉代替刚性骨料石英砂，降低了砂浆的脆性，提高弹性性能，增加抗冲击韧性以及抗疲劳开裂性能。橡胶粉还是一种优异的绝缘材料，微观结构呈鳞片状，形状不规则，表面粗糙和凹凸不平，能够发挥微集料填充效应，改善锚固材料的孔隙结构，同时鳞片状的橡胶粉相互搭接，形成一层绝缘层，可大幅提高砂浆的绝缘性能。由于有机橡胶粉与无机磷酸镁材料必然存在相容性问题，本发明采用的改性橡胶粉是利用橡胶粉、木质纤维素、硅烷偶联剂、交联剂等原料通过微波处理，除了具有橡胶粉原油的功能以外，利用酸化处理的木质纤维素对用硅烷偶联剂活化处理后的橡胶粉在微波辐射条件下进行接枝共聚，在橡胶粉表面能够引入更多的亲水基团，有效改善了改性橡胶粉与磷酸镁材料的相容性，增加锚固材料的抗冲击韧性及抗疲劳开裂性能，延长锚固材料的使用寿命，提高绝缘性能；橡胶粉表面引入大量亲水基团，能使改性橡胶粉均匀分散于锚固卷中，形成亲水性导水通道，可快速汲取改性液，缩短锚固卷的泡水时间，延长其可操作时间，可确保锚固施工顺利进行，缩短锚固卷浸水时间，延长可操作时间。

本发明提供的道钉锚固材料的反应机理是：在水环境中酸性的磷酸盐与碱性的氧化镁的酸碱中和反应，与普通水泥水化及树脂交联固化速率相比，酸碱中和反应速率更快，受温度影响更小，因此磷酸镁锚固材料具有更高的早期强度和更广泛的温度适用性。本发明的道钉锚固材料在常温下30min的锚固力即可大于60kN，远高于同龄期条件下其他种类道钉锚固材料；在低/负温条件(即-20～35℃)环境下均可正常水化，克服了水泥类、树脂类及硫磺类锚固材料在负温条件下使用的局限性。

优选地，所述改性橡胶粉的制备方法为：

S1、木质纤维素预处理

取所述木质纤维素、2％的稀硫酸溶液按固液比1:8-12混合均匀，85-95℃加热1-2h；取出样品用水冲洗至洗涤水pH值为中性，干燥备用；

S2、橡胶粉预处理

取所述硅烷偶联剂、交联剂先溶解于热水中，再冷却至室温，然后加入所述橡胶粉搅拌均匀制成混合液；

S3、橡胶粉改性

在步骤S2制备的混合液中加入步骤S1制备的预处理后的木质纤维素，混合均匀，在70℃条件下，用100-300W的微波辐照60-120s后，将产物干燥、粉磨，过100目筛取筛下物即得改性橡胶粉。

优选地，所述改性橡胶粉的原料中，所述橡胶粉的目数为80-100目，堆积密度300-380g/cm³；所述木质纤维素的灰分≤18.5％，含水率≤5％，长度≤6mm；所述硅烷偶联剂为KH550、KH560、KH570、KH792中的至少一种，含量≥97％；一般情况下选用KH570；所述交联剂为N,N'-亚甲基双丙烯酰胺，含量大≥98％。

优选地，所述锚固卷的原料包括重烧氧化镁30wt％、磷酸盐12wt％、掺合料8wt％、细骨料40wt％、改性橡胶粉6wt％、调凝剂4wt％；

所述改性橡胶粉的原料橡胶粉、木质纤维素、硅烷偶联剂、交联剂的重量比为100:30:1:0.2；

所述改性液的原料包括防水剂5wt％、分散剂1wt％、水94wt％。

优选地，所述锚固卷的原料中，所述重烧氧化镁煅烧1500-1700℃，含量≥90％，比表面积230-310g/m²；所述磷酸盐为磷酸二氢铵和/或磷酸二氢钾等磷酸盐，含量≥98％，目数80-120目，一般常用的是磷酸二氢铵；所述掺合料为微珠(全球状、连续粒径分布、超细、实心、超细粉煤灰硅铝酸盐精细微珠(沉珠))，比表面积3000-3400g/m²，球体密度2.50-2.54g/cm³,堆积密度0.63-0.67g/cm³；所述调凝剂包括硼酸盐50-70wt％、氯盐20-30wt％、十二水磷酸氢二钠20-30wt％。利用微珠的球体“滚珠效应”，赋予浆体优异的流动性，确保锚固的密实性，同时可降低用水量，提高绝缘性，同时微珠的微集料效应，可确保硬化浆体的密实度，封堵硬化浆体的毛细导水通道，提高材料的强度的和耐水性。锚固卷的原料调凝剂所选用的氯盐可以为CaCl₂，含量≥98％；十二水磷酸氢二钠，含量≥98％，目数80-120目。一般而言，调凝剂可以选用硼酸盐60wt％、氯盐20wt％、十二水磷酸氢二钠20wt％。

优选地，所述改性液的原料中，所述防水剂为水玻璃，模数2.5-3.3，固含量44％；所述分散剂为多元醇类非离子型表面活性剂，例如失水山梨醇油酸酯、聚氧乙烯脱水山梨醇单油酸酯等。

本发明还提供了上述的道钉锚固材料的施工方法，其特征在于，包括以下步骤：

P1、将所述锚固卷的原料混合均匀，置于水溶性纸袋中，制成单支装锚固卷，用密封膜密封待用；将所述改性液的原料防水剂和水混合搅拌均匀，然后加入分散剂搅拌均匀，制成改性液待用；

P2、将螺旋道钉浸泡于界面剂中10-15s后取出，晾置1-2h至所述螺旋道钉表面干透，待用；清理锚固孔使其无明水、浮尘，封堵锚孔，锚固孔净留孔深≥160mm；

P3、取所述改性液置于Φ35mm×150mm且底部密封上部带盖的透明的塑料管中，取下所述锚固卷表面的密封膜后将锚固卷置于塑料管中，盖紧盖子并将塑料管水平放置，以塑料管中轴旋转15-20s，待改性液被完全吸收后，打开盖子取出锚固卷，置于的锚固孔中；

P4、在锚固孔中对锚固卷搅拌45-90s，待拌合均匀后，快速插入道钉并安装固定支架即完成施工。

上述锚固材料的施工方法中，摒弃了用透水纸包装锚固卷的传统做法，利用水溶性纸袋和锚固卷中的改性橡胶粉能快速导水的特性，利用分散剂降低改性液的表面张力，使改性液快速、充分浸润粉体材料表面，锚固卷20s内即可完全吸收改性液，缩短锚固卷浸水时间，提高其可操作时间，确保锚固施工正常进行。现有的透水纸短时间难以降解，残留在锚固材料与锚孔内壁之间形成阻隔层，或残留在锚固材料中形成应力缺陷区，最终对锚固强度造成负面影响；采用本发明的水溶性纸袋(例如PVA材质)，在常温浸水条件下30-40s即溶胀，2-3min即可完全溶解，不仅克服透水纸袋的缺陷，而且其溶解分散于锚固材料中能够增加材料韧性，还能增加了锚固材料与锚孔内壁的粘结力，进而作为辅助原料辅助提高锚固强度。所述界面剂为环氧自干绝缘漆等涂料，常温固化时间45-60min。所用的手持搅拌机，其搅拌桨为申请人自制产品，其尺寸与形状适宜于在锚固孔中对锚固卷进行拌合作业，其钻头表面涂敷一层氟化物耐磨防粘涂层材料(例如特氟龙涂料、四氟乙烯乙烯共聚物涂料、四氟乙烯六氟丙烯共聚物涂料、四氟乙烯烷基乙烯共聚物涂料等)。

优选地，步骤P1中，所述水溶性纸袋为PVA材质。PVA材质常温下浸水30-40s溶胀，2-3min完全溶解。当然，水溶性纸袋也可以采用其他可以在水中快速降解或溶解的材料。

与现有技术相比，本发明的有益之处在于：

1、本发明利用酸化处理的木质纤维素对活化处理后的橡胶粉进行接枝共聚，在橡胶粉表面大量引入亲水基团，改善橡胶粉与磷酸镁材料的相容性，增加锚固材料的抗冲击韧性及抗疲劳开裂性能，延长锚固材料的使用寿命，提高绝缘性能，缩短锚固卷浸水时间，延长可操作时间；

2、本发明将磷酸镁材料用于轨枕道钉锚固，并将其制备成锚固卷-改性液双组分，充分发挥磷酸镁材料超早强、高强的特性，同时克服其凝结快不利施工的缺点，特别适用于铁路线路的检修与抢修；

3、本发明的道钉锚固材料在常温下30min的锚固力即可大于60kN，远高于同龄期条件下其他种类道钉锚固材料；在低/负温条件(即-20～35℃)环境下均可正常水化，克服了水泥类、树脂类及硫磺类锚固材料在负温条件下使用的局限性；

4、本发明制备的轨枕道钉锚固材料，绿色环保，随用随取，施工方便快捷，价格相对低廉，具备推广价值。

具体实施方式

下面将对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动条件下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

以下实施例和对比例，如果不作特殊说明，道钉锚固材料均由锚固卷和改性液按重量比1:0.16，共同配合使用。

锚固卷原料为按特定的用量称取的重烧氧化镁、磷酸二氢铵、掺合料、细骨料、改性橡胶粉、调凝剂。所选用的重烧氧化镁采购自合盛矿业，含量92％，比表面积270kg/m²；磷酸二氢铵来源为湖北武汉，含量98％，目数为100目；掺合料选用微珠，购自河南郑州，比表面积3200kg/m²；细骨料选用20-40目与40-70目的石英砂，复配比例为1：1；调凝剂包括硼砂(硼酸盐)60wt％、CaCl₂(氯盐)20wt％、十二水磷酸氢二钠20wt％；

以下实施例和对比例，如果不作特殊说明，所选用的改性橡胶粉是按特定重量比取橡胶粉(采购自东风轮胎厂黄石分厂)、木质纤维素、硅烷偶联剂KH570、交联剂，然后经微波处理制备而成；所述木质纤维素预先经过酸处理；改性橡胶粉的制备方法为：

S1、木质纤维素预处理

取所述木质纤维素、2％的稀硫酸溶液按固液比1:10混合均匀，90℃加热1.5h；取出样品用水冲洗至洗涤水pH值为中性，干燥备用；

S2、橡胶粉预处理

取硅烷偶联剂KH570、交联剂N,N'-亚甲基双丙烯酰胺先溶解于热水中，再冷却至室温，然后加入所述橡胶粉搅拌均匀制成混合液；

S3、橡胶粉改性

在步骤S2制备的混合液中加入步骤S1制备的预处理后的木质纤维素，混合均匀，在70℃条件下，用150w的微波辐照90s后，将产物干燥、粉磨，过100目筛取筛下物即得改性橡胶粉。

以下实施例和对比例，如果不作特殊说明，所选用的改性液中所用防水剂为水玻璃，模数2.5-3.3，固含量44％；分散剂为吐温-80(失水山梨醇油酸酯)。

以下实施例和对比例的锚固材料的制备方法为，将所述锚固卷的原料混合均匀，置于水溶性纸袋中，制成单支装锚固卷，用密封膜密封待用；将改性液的原料防水剂和水混合搅拌均匀，然后加入分散剂搅拌均匀，制成改性液待用。

实施例1

本实施例提供的道钉锚固材料，锚固卷的原料为重烧氧化镁30wt％、磷酸二氢铵12wt％、掺合料8wt％、细骨料40wt％、改性橡胶粉6wt％、调凝剂4wt％；

改性橡胶粉的原料为橡胶粉、木质纤维素、硅烷偶联剂、交联剂，且重量比为100:30:1:0.2；

改性液的原料为防水剂5wt％、分散剂1wt％、水94wt％。

实施例2

本实施例提供的道钉锚固材料，锚固卷的原料为重烧氧化镁35wt％、磷酸二氢铵8wt％、掺合料8wt％、细骨料40wt％、改性橡胶粉5wt％、调凝剂4wt％；改性橡胶粉的原料、用量和制备方法，以及改性液的原料和用量与实施例1相同。

实施例3

本实施例提供的道钉锚固材料，锚固卷的原料为重烧氧化镁20wt％、磷酸二氢铵20wt％、掺合料8wt％、细骨料38wt％、改性橡胶粉10wt％、调凝剂4wt％；改性橡胶粉的原料、用量和制备方法，以及改性液的原料和用量与实施例1相同。

实施例4

本实施例提供的道钉锚固材料，改性液的原料包括防水剂2.5wt％、分散剂1.5wt％、水96wt％；锚固卷的原料和用量，以及改性橡胶粉的原料、用量和制备方法与实施例1相同。

实施例5

本实施例提供的道钉锚固材料，改性液的原料包括防水剂7wt％、分散剂0.5wt％、水92.5wt％；锚固卷的原料和用量，以及改性橡胶粉的原料、用量和制备方法与实施例1相同。

实施例6

本实施例提供的道钉锚固材料，改性橡胶粉的原料为橡胶粉、木质纤维素、硅烷偶联剂、交联剂，且重量比为100:50:0.5:0.3；锚固卷和改性液的原料和用量与实施例1相同。

实施例7

本实施例提供的道钉锚固材料，改性橡胶粉的原料为橡胶粉、木质纤维素、硅烷偶联剂、交联剂，且重量比为100:20:1.5:0.1；锚固卷和改性液的原料和用量与实施例1相同。

实施例8

本实施例提供的道钉锚固材料，锚固卷、改性液、改性橡胶粉的原料和用量与实施例1相同。不同之处在于，改性橡胶粉的制备方法中步骤S3的微波辐照的参数为100W，60s。

实施例9

本实施例提供的道钉锚固材料，锚固卷、改性液、改性橡胶粉的原料和用量与实施例1相同。不同之处在于，改性橡胶粉的制备方法中步骤S3的微波辐照的参数为300W，120s。

对比例1

本对比例提供的道钉锚固材料，锚固卷的原料中未采用改性橡胶粉，而是采用的是相同用量的未经改性的橡胶粉。锚固卷的其他原料与实施例1相同，改性液的原料和用量与实施例1相同。

对比例2

本对比例提供的道钉锚固材料，改性橡胶粉的各原料和用量与实施例1相同，不同之处是原料木质纤维素未进行酸化预处理，改性橡胶粉的制备方法为：

取硅烷偶联剂、交联剂先溶解于热水中，再冷却至室温，然后加入橡胶粉搅拌均匀制成混合液；再加入木质纤维素混合均匀，在70℃条件下，用150W的微波辐照90s后，将产物干燥、粉磨，过100目筛取筛下物即得改性橡胶粉。

对比例3

本对比例提供的道钉锚固材料，锚固卷的原料中不含有改性橡胶粉或任何其他橡胶粉，原改性橡胶粉用量用掺合料(微珠)代替，即锚固卷的原料为重烧氧化镁30wt％、磷酸二氢铵12wt％、掺合料14wt％、细骨料40wt％、调凝剂4wt％。

对比例4

本对比例提供的道钉锚固材料，改性橡胶粉的原料中不含有木质纤维素，原木质纤维素的用量用掺合料(微珠)代替，即橡胶粉、掺合料、硅烷偶联剂、交联剂的重量比为100:30:1:0.2。

本对比例的改性橡胶粉的制备方法为：取硅烷偶联剂、交联剂先溶解于热水中，再冷却至室温，然后加入橡胶粉搅拌均匀制成混合液；再加入掺合料混合均匀，在70℃条件下，用150W的微波辐照90s后，将产物干燥、粉磨，过100目筛取筛下物即得改性橡胶粉。

对比例5

本对比例提供的道钉锚固材料与实施例1不同的是，其原料改性液中不含有防水剂(水玻璃)，即分散剂(吐温-80)1wt％、水99wt％。

实验例1：道钉锚固材料性能检测

将上述实施例和对比例的道钉锚固材料的锚固卷和改性液制备完成后，将锚固卷倒入搅拌锅内，慢速搅拌30s；然后加入改性液(锚固卷和改性液重量比例为1:0.16)，先慢速搅拌30s，然后快速搅拌60s，形成浆体即可。

测试各实施例和对比例的浆体凝结时间、流动度、抗压强度、28d浸水强度保留率以及冲击韧性。凝结时间测试方法参照GB/T 1346《水泥标准稠度用水量、凝结时间及安定性检验方法》进行，流动度测试方法参照GB/T 2419《水泥胶砂流动度测试方法》，抗压强度测试方法参照GB/T 17671《水泥强胶砂度检验方法》，强度试块拆模后分别在空气中和水中养护至龄期，28d浸水强度保留率是指在水中养护试块的28d抗压强度与空气中养护的试块的28d抗压强度的比值，冲击韧性按照ACI(美国混凝土协会)544委员会推荐的方法进行，试件采用直径为150mm，厚度为63±3mm的圆饼形试件，养护28d。

上述实验分别在标准条件下(20±2℃)和负温条件下(-20±2℃)进行；其中负温实验是在负温实验室中进行，将负温实验室温度调整为-20±2℃，将锚固卷A、实验仪器和模具在负温实验室中放置24h。由于实施例及对比例中的改性液配比不尽相同，其冰点有所不同，为确保实验正常进行，所有的改性液组分于0℃环境下恒温24h。

具体结果见下表1。

表1道钉锚固材料性能检测

从上表1可以看到，当实施例1-3改变重烧氧化镁和磷酸二氢铵的质量比，或实施例6-8改变改性橡胶粉的原料和改性制备方法时，砂浆的凝结时间、流动性、早期强度、浸水强度保留率、冲击韧性均产生变化。当对比例1中用普通橡胶粉替换改性橡胶粉，或是对比例2中改性橡胶粉中的木质纤维素不经过酸化预处理，或是对比例4中不含木质纤维素，各龄期强度与冲击韧性都会明显降低，当对比例3中不含任何橡胶粉时，冲击韧性仅为815N·m。当实施例1、4、5改变改性液原料防水剂和分散剂的用量比时，各龄期强度和浸水强度保留率有所改变。当对比例5的改性液中不含有防水剂时，各龄期强度、浸水强度保留率以及冲击韧性降低非常明显。

这说明只有按照本发明的原料配方和制备方法制备锚固卷和改性液，并共同结合使用，才能获得凝结时间适中，流动性、早期强度更好，浸水强度损失最少的锚固砂浆。

实验例2：道钉锚固材料的锚固卷对改性液的吸收实验

将实施例1与对比例1-4所制备的锚固材料(锚固卷和改性液)，取改性液置于Φ35mm×150mm且底部密封上部带盖的透明的塑料管中，取下锚固卷表面的密封膜后将锚固卷置于塑料管中，并开始计时；盖紧盖子并将塑料管水平放置，即使过程中以塑料管中轴旋转，待改性液被完全吸收后，停止计时，记录改性液被完全吸收所需的时间，观察锚固卷纸袋溶解情况，并立即纵向剖开锚固卷，观察粉体材料的浸润情况，实验结果见表2。

表2道钉锚固材料的锚固卷对改性液的吸收实验

组别	吸液时间	纸袋外观	锚固卷内粉体浸润情况
				实施例1	17s	完整，表面不粘手	粉体基本被浸润
对比例1	22s	完整，表面不粘手	粉体基本被浸润
				对比例2	29s	完整，表面略微粘手	粉体基本被浸润
对比例3	48s	部分溶胀，表面粘手	浸润不充分，中心部位粉体材料干燥
				对比例4	44s	部分溶胀，表面粘手	浸润不充分，中心部位粉体材料干燥

从上表2可知，对比例1和对比例2中分别使用的是普通橡胶粉和未改性的木质纤维，吸液时间有所延长，吸液后纸袋外观及粉体浸润情况看似差异不大，但结合表1数据可知，各龄期强度与冲击韧性降低明显。对比例3中道钉锚固材料组分中未掺入改性橡胶粉或任何其他橡胶粉，对比例4中未使用酸化处理的木质纤维素或未处理的木质纤维，出现吸液时间大幅延长、锚固卷内的粉体材料浸润不充分、以及包装纸部分溶胀，表面粘手等状况，影响锚固材料的应用与施工。

实验例3：道钉锚固材料的现场锚固实验

将上述实施例和对比例的道钉锚固材料的锚固卷和改性液配制完成后，并选用水泥锚固砂浆(采购自北京海岩兴业)、硫磺砂浆(采购自常熟市锦隆轨道交通配件厂)、树脂锚固剂(采购自喜利得RE100)作为阳性对照，在某轨枕道钉锚固现场进行锚固实验，测试30min、60min拉拔力、潮湿绝缘电阻。其中潮湿绝缘电阻测试方式为锚固作业24h后，洒水养护24h，擦去明水，用手摇式电阻测试仪进行测试。

实验时使用的螺旋道钉浸泡于界面剂(环氧绝缘漆)中10-15s后取出，晾置1-2h至所述螺旋道钉表面干透，待用；清理锚固孔使其无明水、浮尘，封堵锚孔，锚固孔净留孔深≥160mm；取改性液置于Φ35mm×150mm且底部密封上部带盖的透明的塑料管中，取下锚固卷表面的密封膜后将锚固卷置于塑料管中，盖紧盖子并将塑料管水平放置，以塑料管中轴旋转15-20s，待改性液被完全吸收后，打开盖子取出锚固卷，置于的锚固孔中；在锚固孔中对锚固卷搅拌45-90s，待拌合均匀后，快速插入道钉并安装固定支架即完成实验，随后再进行性能测试，结果见下表3。

表3道钉锚固材料的现场锚固实验

从上表3可以看出，实施例1-9中按本发明所述的材料配比和施工方法进行道钉锚固，30min拉拔力均不低于60KN，潮湿绝缘电阻在1650-2200kΩ，远高于标准要求的120kΩ，满足轨枕道钉施工规范。对比例1中掺入的是未改性的橡胶粉，因相容性较差，早期强度偏低，30min拉拔力仅为48kN，潮湿绝缘电阻降低为1150kΩ。对比例3中未掺入改性橡胶粉和其他任何橡胶粉，潮湿绝缘电阻仅为130kΩ。与水泥锚固砂浆、硫磺砂浆及树脂材料相比，本发明的锚固砂浆具备明显的超早强特性，30min锚固力高达60kN以上，非常适合于检修与抢修，尤其适合于“天窗点”的道钉改锚作业。

Claims (5)

1.一种道钉锚固材料，其特征在于，包括锚固卷和改性液且重量比为1:0.16-0.18；

所述锚固卷的原料包括重烧氧化镁20-35wt%、磷酸盐8-20wt%、掺合料5-10wt%、细骨料30-50wt%、改性橡胶粉5-10wt%、调凝剂1-5wt%；所述掺合料为微珠；

所述改性橡胶粉是按重量比100:20-50:0.5-1.5:0.1-0.3取橡胶粉、木质纤维素、硅烷偶联剂、交联剂，然后经微波处理制备而成；所述木质纤维素预先经过酸处理；所述改性橡胶粉的原料中，所述橡胶粉的目数为80-100目，堆积密度300-380g/cm³；所述木质纤维素的灰分≤18.5%，含水率≤5%，长度≤6mm；所述硅烷偶联剂为KH550、KH560、KH570、KH792中的至少一种，含量≥97%；所述交联剂为N,N'-亚甲基双丙烯酰胺，含量≥98%；

所述改性橡胶粉的制备方法为：

S1、木质纤维素预处理

取所述木质纤维素、2%的稀硫酸溶液按固液比1:8-12混合均匀，85-95℃加热1-2h；取出样品用水冲洗至洗涤水pH值为中性，干燥备用；

S2、橡胶粉预处理

取所述硅烷偶联剂、交联剂先溶解于热水中，再冷却至室温，然后加入所述橡胶粉搅拌均匀制成混合液；

S3、橡胶粉改性

在步骤S2制备的混合液中加入步骤S1制备的预处理后的木质纤维素，混合均匀，在70℃条件下，用100-300W的微波辐照60-120s后，将产物干燥、粉磨，过100目筛取筛下物即得改性橡胶粉；

所述改性液的原料包括防水剂2.5-7wt%、分散剂0.5-1.5wt%、水91.5-97wt%；所述改性液的原料中，所述防水剂为水玻璃，模数2.5-3.3，固含量44%；所述分散剂为多元醇类非离子型表面活性剂。

2.根据权利要求1所述的道钉锚固材料，其特征在于，所述锚固卷的原料包括重烧氧化镁30wt%、磷酸盐12wt%、掺合料8wt%、细骨料40wt%、改性橡胶粉6wt%、调凝剂4wt%；

所述改性橡胶粉的原料橡胶粉、木质纤维素、硅烷偶联剂、交联剂的重量比为100:30:1:0.2；

所述改性液的原料包括防水剂5wt%、分散剂1wt%、水94wt%。

3.根据权利要求1所述的道钉锚固材料，其特征在于，所述锚固卷的原料中，所述重烧氧化镁的煅烧温度1500-1700℃，含量≥90%，比表面积230-310g/m²；所述磷酸盐为磷酸二氢铵和/或磷酸二氢钾，含量≥98%，目数80-120目；所述掺合料为微珠，比表面积3000-3400g/m²，球体密度2.50-2.54g/cm³，堆积密度0.63-0.67g/cm³；所述调凝剂包括硼酸盐50-70wt%、氯盐20-30wt%、十二水磷酸氢二钠20-30wt%。

4.权利要求1所述的道钉锚固材料的施工方法，其特征在于，包括以下步骤：

P1、将所述锚固卷的原料混合均匀，置于水溶性纸袋中，制成单支装锚固卷，用密封膜密封待用；将所述改性液的原料防水剂和水混合搅拌均匀，然后加入分散剂搅拌均匀，制成改性液待用；

P2、将螺旋道钉浸泡于界面剂中10-15s后取出，晾置1-2h至所述螺旋道钉表面干透，待用；清理锚固孔使其无明水、浮尘，封堵锚孔，锚固孔净留孔深≥160mm；

P3、取所述改性液置于Φ35mm×150mm且底部密封上部带盖的透明的塑料管中，取下所述锚固卷表面的密封膜后将锚固卷置于塑料管中，盖紧盖子并将塑料管水平放置，以塑料管中轴旋转15-20s，待改性液被完全吸收后，打开盖子取出锚固卷，置于锚固孔中；

P4、在锚固孔中对锚固卷搅拌45-90s，待拌合均匀后，快速插入道钉并安装固定支架即完成施工。

5.根据权利要求4所述的道钉锚固材料的施工方法，其特征在于，步骤P1中，所述水溶性纸袋为PVA材质。