用于板式無砟軌道混凝土結構部件的維修組合物、其制備方法和用途技術

本發明專利技術提出一種用于無砟軌道混凝土結構部件維修組合物、其制備方法和用途，所述維修組合物包含A、B、C三組份，所述A組分為改性環氧樹脂，B組分為改性胺類固化組分，C組分為填料；按質量比計，A組分：B組分＝2～4:1，A、B組分混合物：C組分＝1:0.5～4。該組合物具有固化速度快、適應性強、使用范圍大、力學性能優異、耐候性穩定、動態載荷性能優異和毒性小等優點。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術屬于建筑材料領域，具體涉及一種板式無砟軌道混凝土結構部件快速維修材料及其制備方法。
技術介紹
我國正在進行大規模客運專線及高速鐵路建設，到2020年隨著我國高速鐵路形成“四縱四橫”客運專線骨架，將建成環渤海圈、長江三角洲、珠江三角洲地區快速客運系統。無砟軌道是各條快速客運專線及高鐵的主要選擇。目前，我國高速鐵路無砟軌道主要類型有CRTSⅠ型、Ⅱ型、Ⅲ型，雙塊式以及長枕埋入式，無論那種形式，均以混凝土作為建筑結構主要主體。由于無砟軌道結構的復雜性，動車組通過時的高頻載荷以及建設初期混凝土養護不到位等因素，部分無砟軌道混凝土出現了不同程度的傷損，尤其是結構部位的碎裂和掉塊，嚴重影響了無砟軌道的使用壽命和線路的安全性。無砟軌道混凝土傷損一般分為結構部件傷損和非結構部件傷損。針對非結構部件傷損，一般不進行維修，防止因維修材料粘接等問題引起脫落，被動車風卷起，打傷車體，引起次生病害；對于結構部件傷損，必須維修，這是因為無砟軌道混凝土結構部件(主要包括橋墩、橋梁、底座板、軌道板、承軌臺、側向擋塊和凸形擋臺等)直接關系到線路的使用壽命和行車安全。一旦混凝土結構部件破損，在動車高頻動載擾動條件下，傷損區域會迅速擴大，嚴重危害線路的安全性和穩定性。針對無砟軌道混凝土結構部件傷損，由于受高鐵檢修天窗點(僅4小時)和結構部件自身強度限制，沒有特別有效的處理方法。目前較常用的方法如下：1)水泥材料修復：鑿毛混凝土結構受損面，立模后，涂刷界面劑，將拌合好的水泥材料填入受損位置，待水泥固化后拆除模具，28天內，定期撒水養護；2)環氧樹脂砂漿修復：鑿毛混凝土結構受損面，立模后，將拌合好的環氧樹脂砂漿填入受損位置，待材料固化后拆除模具；3)設置線路限速區：限制動車通過混凝土結構受損區域的速度，一方面保證列車通過安全，一方面保證列車通過時不會進一步傷損混凝土受損結構部位。針對無砟軌道混凝土結構部件傷損，現有方法的主要缺點如下：一、水泥材料修復法：1)養護時間長，占用線路養護人員量大，由于我國高速鐵路線路長，工區跨度大，線路養護人員一個檢修天窗只能養護一個位置，占用線路養護人員量大，嚴重影響其他檢修工作的進行；2)易開裂，水泥材料固化到強度達到最大受環境因素影響大，在動車高頻擾動下，固化后的水泥材料經常出現開裂；3)粘接強度低，易脫落，造成次生病害；4)水泥材料強度低于鋼筋混凝土，維修后易出現強度不足而二次破損問題。二、環氧樹脂砂漿修復法：1)材料固化時間長，且固化時間受環境溫度影響大，我國高速鐵路維修天窗一般在凌晨零時到四時，溫度低，環氧樹脂砂漿難以在4小時天窗點固化拆模；2)環氧樹脂砂漿強度低，一般難以達到C60的強度，維修后易出現因強度不足而二次破損問題；3)環氧樹脂砂漿粘接強度和耐疲勞性沖擊強度不高，難以承受列車通過時高頻震動和軌道帶來的側向擠壓力，易脫落；4)無砟軌道長期暴露在戶外，受紫外線照射強度高，一般環氧樹脂砂漿未添加耐紫外線和耐熱老化成分，致使維修后，材料在長期紫外線輻射下，各方面性能迅速衰減，喪失功能。三、設置線路限速區法：該方法只是臨時措施，不能長期使用，更不能大規模或者全線采用，否則直接影響列車的正點率和列車運營圖，造成更大問題。此外，根據混凝土結構受力不同，我國高速鐵路無砟軌道主要混凝土結構部件的強度不同，從C20～C60不等。目前，市售混凝土維修材料只能滿足一個位置的維修需要，即僅符合一種強度要求，難以滿足各個位置維修和多強度的要求；其次，我國高速鐵路維修天窗點一般為4小時，維修施工時間不足3小時，目前市售維修材料難以在該時間內產生所要求的強度，以保證通車要求；再次，市售混凝土維修材料物理性能強度低，在動車高頻動載擾動條件下，易出現開裂和脫落，從而威脅行車安全，形成次生病害；最后，由于無砟軌道混凝土長期暴露在戶外，紫外線照射強烈，一般市售維修材料難以抵擋紫外線照射，材料物理強度在光老化條件下，加速衰減。綜上，目前本領域還需要提供一種具有快速固化、耐候性強、環境使用范圍大、物理性能高等優點的板式無砟軌道混凝土結構部件的維修材料。
技術實現思路
基于上述問題，本專利技術的第一個目的是提供一種用于板式無砟軌道混凝土結構部件的維修組合物。該組合物具有固化速度快、適應性強、使用范圍大、力學性能優異、耐候性穩定、動態載荷性能優異和毒性小等優點。本專利技術的另一目的是提供一種所述的維修組合物的制備方法。本專利技術用于實現上述目的的技術方案如下：一方面，本專利技術提供一種用于板式無砟軌道混凝土結構部件的維修組合物，所述維修組合物包含A、B、C三組分，所述A組分為改性環氧樹脂，B組分為改性胺類固化組分，C組分為填料。按質量比計，A組分：B組分＝2～4:1，A、B組分混合物：C組分＝1:0.5～4，以滿足C20～C60不同混凝土結構部件傷損維修使用。按質量份數計，所述A組分包含：聚氨酯預聚體20～30份，環氧樹脂20～60份，活性稀釋劑1～20份，偶聯劑1～5份，觸變劑1～10份，穩定劑1～10份。優選地，所述聚氨酯預聚體由聚醚多元醇、擴鏈劑和異氰酸酯預聚組成，其中按質量份數計，聚醚多元醇8～20份，擴鏈劑1～5份，異氰酸酯5～15份。優選地，以質量百分比計，在所述聚氨酯預聚體中，游離異氰酸酯基為預聚體的3％～10％，更優選為4％～7％；并且所述聚醚多元醇選自330N、聚醚1000、2000、3050、4450和PTMG2000，優選為330N、聚醚2000和PTMG2000中的一種或幾種；所述擴鏈劑選自1,3-丙二醇、1,4-丁二醇和1,6-己二醇，優選為1,4-丁二醇；所述異氰酸酯選自TDI、PAPI、MDI和IPDI，優選為MDI和/或IPDI。所述聚氨酯預聚體通過包括以下步驟的方法制備：將聚醚多元醇和擴鏈劑加入反應釜中，開動攪拌并升溫至110-120℃，真空泵對反應釜抽真空脫水，真空度保持在0.08MPa以上，保持2小時后，消除真空，降至室溫，在攪拌條件下，緩慢加入異氰酸酯，完畢后升溫至70℃，反應2～3小時，每隔1小時取樣測試游離異氰酸酯基，當異氰酸酯基含量達到3％～10％時、優選為4％～7％時，停止反應并出料密封保存待用。所述A組分中的環氧樹脂為脂肪族/和或芳香族的縮水甘油醚型環氧樹脂，例如雙酚A環氧樹脂、雙酚F環氧樹脂、氫化雙酚A型環氧樹脂、縮水甘油酯型環本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種用于板式無砟軌道混凝土結構部件的維修組合物，其特征在于，所述維修組合物包含A、B、C三組分，所述A組分為改性環氧樹脂，B組分為改性胺類固化組分，C組分為填料；并且按質量比計，A組分：B組分＝2～4:1，A、B組分混合物：C組分＝1:0.5～4。

【技術特征摘要】
1.一種用于板式無砟軌道混凝土結構部件的維修組合物，其特征在于，
所述維修組合物包含A、B、C三組分，所述A組分為改性環氧樹脂，B組
分為改性胺類固化組分，C組分為填料；并且按質量比計，A組分：B組分
＝2～4:1，A、B組分混合物：C組分＝1:0.5～4。
2.根據權利要求1所述的維修組合物，其特征在于，按質量份數計，
所述A組分包含：聚氨酯預聚體20～30份，環氧樹脂20～60份，活性稀釋
劑1～20份，偶聯劑1～5份，觸變劑1～10份，穩定劑1～10份；
其中優選地，所述A組分中的聚氨酯預聚體由聚醚多元醇、擴鏈劑和異
氰酸酯預聚組成，其中按質量份數計，聚醚多元醇8～20份，擴鏈劑1～5
份，異氰酸酯5～15份；
優選地，以質量百分比計，在所述聚氨酯預聚體中，游離異氰酸酯基為
預聚體的3％～10％，更優選為4％～7％；并且所述聚醚多元醇選自330N、
聚醚1000、2000、3050、4450和PTMG2000，優選為330N、聚醚2000和
PTMG2000中的一種或幾種；所述擴鏈劑選自1,3-丙二醇、1,4-丁二醇和1,6-
己二醇，優選為1,4-丁二醇；所述異氰酸酯選自TDI、PAPI、MDI和IPDI，
優選為MDI和/或IPDI；
優選地，所述聚氨酯預聚體通過包括以下步驟的方法進行制備：
將聚醚多元醇和擴鏈劑加入反應釜中，開動攪拌并升溫至110-120℃，
真空泵對反應釜抽真空脫水，真空度保持在0.08MPa以上，保持2小時后，
消除真空，降至室溫，在攪拌條件下，緩慢加入異氰酸酯，完畢后升溫至70℃，
反應2～3小時，每隔1小時取樣測試游離異氰酸酯基，當異氰酸酯基含量
達到3％～10％、優選為4％～7％時，停止反應并出料密封保存待用。
3.根據權利要求1或2所述的維修組合物，其特征在于，所述A組分
中的環氧樹脂為脂肪族和/或芳香族的縮水甘油醚型環氧樹脂，例如雙酚A
環氧樹脂、雙酚F環氧樹脂、氫化雙酚A型環氧樹脂、縮水甘油酯型環氧樹
脂和縮水甘油胺型環氧樹脂中的一種或幾種，優選為雙酚A型環氧樹脂如
E51、E44、E42、6445、NPEF-170和YDF-170中的一種或幾種，更優選為
E51、E44、NPEF-170和YDF-170中的一種或幾種。
4.根據權利要求1至3中任一項所述的維修組合物，其特征在于，所
述A組分中的活性稀釋劑選自二乙二醇二縮水甘油醚、乙二醇二縮水甘油
醚、一縮二乙二醇二縮水甘油醚、聚丙二醇二縮水甘油醚、丁基縮水甘油醚、
1,4-丁二醇二縮水甘油醚、丙三醇三縮水甘油醚、新戊二醇二縮水甘油醚、
2-乙基己基縮水甘油醚、苯基縮水甘油醚和對叔丁基苯酚縮水甘油醚，優選
為二乙二醇二縮水甘油醚、乙二醇二縮水甘油醚、丁基縮水甘油醚和1,4-丁
二醇二縮水甘油醚中的一種或幾種。
5.根據權利要求1至4中任一項所述的維修組合物，其特征在于，所
述A組分中的偶聯劑選自有機硅烷偶聯劑和/或鈦酸酯偶聯劑，優選...

【專利技術屬性】
技術研發人員：王鑫，吳紹利，郭超，陸方斌，李艷偉，合闊，
申請(專利權)人：中國鐵路總公司，中國鐵道科學研究院，中國鐵道科學研究院金屬及化學研究所，
類型：發明
國別省市：北京;11