聚氨酯道床块及其制备方法与流程

本发明涉及聚氨酯领域，具体而言，涉及一种聚氨酯道床块及其制备方法。

背景技术：

传统的有砟轨道采用散粒体碎石道床结构，具有造价低、施工简单、良好的弹性及可维修特点，但稳定性差，易变形，粉化板结，维修工作量大。无砟轨道线路平顺性好、稳定性高，但振动噪声大，造价高，不易修复。

聚氨酯固化道床结合了有砟轨道和无砟轨道的优点，整体稳定性和弹性好，有良好的减振降噪效果。但是其现场施工工艺复杂，施工装备庞大，受天气和环境温度影响也较大，施工进度缓慢，且难以适应既有线(是铁路上经常提到的专业术语，指原先已经建造好的线路，通常要进行新建或改造线路时，称之为既有线)180min天窗时间的施工要求。

现有聚氨酯固化道床技术采用现场施工，其浇筑质量受道砟清洁度、道床施工质量的影响较大，现场施工保证道床既清洁、又密实有一定的难度；另外现有的现场浇注装备规模庞大，安装储料罐、发电机、空压机、储气罐等浇注设备，以及加热、烘干设备，需要10辆平板车，前后还需要机车和轨道车分别牵引，这样庞大的浇注列车开进施工现场，单浇注前的准备工作和最后的收摊工作就需要约2小时，且浇注施工效率极其低下，受天气和环境温度影响也较大，施工进度缓慢，难以适应既有线180min天窗时间的施工要求。

因此，急需提供一种可靠性高、耐久性好的聚氨酯固化道床。

技术实现要素：

本发明的主要目的在于提供一种聚氨酯道床块及其制备方法，以提高聚氨酯固化道床的施工和维护便利性。

为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种聚氨酯道床块，该聚氨酯道床块包括：聚氨酯块，包括道砟以及分散在道砟间隙并将道砟粘结成块体的聚氨酯。

进一步地，聚氨酯块还设置有轨枕预设接口。

进一步地，轨枕预设接口为预埋套管、预埋螺栓或者预留孔。

进一步地，聚氨酯道床块还包括：轨枕，轨枕通过轨枕预设接口设置在聚氨酯块上。

进一步地，聚氨酯道床块包括：轨枕，轨枕设置在聚氨酯块上；以及聚氨酯粘结层，聚氨酯粘结层设置在聚氨酯块与轨枕之间，用于将聚氨酯块与轨枕粘结为一体结构。

进一步地，轨枕包括第一端节、第二端节以及设置在第一端节和第二端节之间的中间端节，其中，第一端节和第二端节分别设置在两个聚氨酯块上。

进一步地，第一端节和第二端节周围的聚氨酯块的上表面与第一端节和第二端节的上表面平齐。

进一步地，聚氨酯块的垂直于轨道铺设方向上的截面形状为倒梯形或矩形。

进一步地，聚氨酯块的垂直于轨道铺设方向上的厚度为150～350mm。

为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种聚氨酯道床块的制备方法，其制备方法包括：将道砟填入预制道床模板内进行捣固，得到道砟床块；向道砟床块中浇注聚氨酯原料，得到聚氨酯道床块。

进一步地，将道砟分批填入预制道床模板内，每批道砟填入完成后进行捣固，得到道砟床块。

进一步地，向道砟床块中浇注聚氨酯原料得到聚氨酯道床块的步骤包括：在道砟床块上设置轨枕预设接口，得到带接口前体；向带接口前体中浇注聚氨酯原料，固化得到聚氨酯道床块。

进一步地，向道砟床块中浇注聚氨酯原料得到聚氨酯道床块的步骤包括：在道砟床块上设置轨枕预设接口，得到带接口前体；向带接口中浇注聚氨酯原料，固化得到带接口的聚氨酯块；通过带接口的聚氨酯块上的接口将轨枕设置在聚氨酯块上，得到聚氨酯道床块。

进一步地，轨枕预设接口为预埋套管、预埋螺栓或者预留孔。

进一步地，向道砟床块中浇注聚氨酯得到聚氨酯道床块的步骤包括：将轨枕设置在道砟床块上，得到聚氨酯块前驱体；向聚氨酯块前驱体中浇注聚氨酯原料，固化得到聚氨酯道床块。

应用本发明的技术方案，该聚氨酯道床块是预先制备的通过聚氨酯粘结固化道砟而形成的聚氨酯道床块。由于该聚氨酯道床块是在现场铺设之前预先制作的，可以在环境洁净、温度稳定的工厂或车间预制而成，其施工条件便利，进而使得到的聚氨酯块具有形状更规整，更规则，结构更密实的优点，铺设于现场后聚氨酯块相互独立，其所铺设的聚氨酯道床可靠性高、耐久性好，且方便运营过程中的养护维修。

通过在工厂化预制弹性道床块，在工厂内在工厂制模，模板里放置道砟振动密实，这样不仅可以保证道床的密实度，还能防止道砟的二次污染；然后灌注聚氨酯泡沫原材料，将道砟连接成一个整体，形成聚氨酯道床块，然后铺设于现场，这样就避免了在现场安装庞大的浇注设备，也避免了受天气和环境温度的影响，从而保证聚氨酯道床块的质量，同时也能满足在既有线天窗内施工的技术要求。

而且，在优选的实施例中，将轨枕与聚氨酯块连接为一体，形成牢固的复合结构，带有一定的弹性，提高了预制聚氨酯道床块的整体性，能够满足轨道对平稳性、舒适性的要求。预制聚氨酯道床块在工厂制模，模板里放置道砟，然后振动密实，灌注弹性材料，形成整体结构，再铺设于现场，该预制的聚氨酯道床块可靠性高、耐久性好、易施工和维护。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1和图2示出了根据本发明一种优选实施例中的预制聚氨酯道床块的整体结构示意图；其中，图1示出了沿轨道延伸方向上的侧视图，图2是俯视图；

图3和图4示出了根据本发明一种优选实施例中的预制聚氨酯道床块的垂直于轨道铺设方向上的侧视图；

图5和图6示出了图1的聚氨酯道床块的预制道床模板示意图，其中，图5示出了该预制道床模板的侧示图，图6示出了该预制道床模板的俯视图。

其中，上述附图包括以下附图标记：

11、轨枕；12、聚氨酯块；

13、第一侧板；14、第二侧板；15、底板；16、间隔板。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将结合实施例来详细说明本发明。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

正如背景技术所介绍的，现有技术中的聚氨酯固化道床因现场施工工艺复杂，受既有线天窗内施工的技术要求、现场天气以及环境温度等的影响而难以保证质量，为了改善现有技术中这一状况，在本申请一种典型的实施方式中，提供了一种预制的聚氨酯道床块，如图1、图2和图3所示，该聚氨酯道床块包括：聚氨酯块12，包括道砟以及分散在道砟间隙并将道砟粘结成块体的聚氨酯。

由于现有技术中在现场铺设聚氨酯道床时，受环境条件的限制，所形成的聚氨酯道床形状不规则，结构不够密实。而且，传统现场浇筑的聚氨酯道床不仅需要复杂的工艺控制，而且成型后截面形状不规则，随机性大。此外，聚氨酯道床都是整体铺设固化，现有技术中的而没有单独的、可以灵活使用的聚氨酯块。在后期需要更换或维修时，只能将整体道床进行局部破坏或割裂，而这样不仅需要复杂的工艺，而且割裂也难以形成规则的结构和形状，给运营过程中的养护维修造成不便。

与上述现有技术相比，本申请所提供的上述聚氨酯道床块，是独立于轨道铺设现场的预先制备的通过聚氨酯粘结固化道砟而形成的聚氨酯道床块。由于该聚氨酯道床块是在现场铺设之前预先制作的，比如可以在环境洁净、温度稳定的工厂或车间预制而成，其施工条件便利，进而使得所制备得到的聚氨酯块12具有形状更规整，更规则，结构更密实的优点，铺设于现场后聚氨酯块相互独立，方便运营过程中的养护维修，而且利用其所铺设的聚氨酯道床可靠性高、耐久性好、且易施工和维护。

为了进一步提高上述预制的聚氨酯道床的质量及现场铺设效率，在本申请一种优选的实施例中，上述聚氨酯块12上还埋设设有轨枕预设接口。通过预埋轨枕预设接口，便于在聚氨酯道床块的预制工厂或者在施工现场非常快速地通过该轨枕预设接口将轨枕11设置在聚氨酯块12上，从而提高施工或维护效率。

上述优选实施例中轨枕预设接口的具体接口形式可根据实际施工需求而定。比如聚氨酯块12与轨枕11连接方式有多种方式，比如是螺栓连接、销钉固定连接或者绑扎的连接方式，其轨枕预设接口的具体接口形式可以设置与上述连接方式相应的结构形式。在本申请一种优选实施例中，上述轨枕预设接口为预埋套管、预埋螺栓或者预留孔。

为了进一步提高现场施工效率，在本申请另一种优选的实施例中，如图1至图4所示，上述聚氨酯道床块还包括轨枕11，轨枕11通过轨枕预设接口设置在聚氨酯块12上。通过上述轨枕预设接口直接将轨枕11设置在聚氨酯块12上，从而形成预制的聚氨酯道床块。直接将预制的连接有轨枕11的聚氨酯道床块应用于现场道床的铺设以及聚氨酯有砟轨道的施工铺设中，既能提高轨道的铺设质量，又能提高施工效率。

为了进一步提高聚氨酯道床块的结构和性能的整体稳定性，在本申请一种优选的实施例中，如图1至图4所示，上述聚氨酯道床块包括轨枕11以及聚氨酯粘结层，轨枕11设置在聚氨酯块12上；聚氨酯粘结层设置在聚氨酯块12与轨枕11之间，用于将聚氨酯块12与轨枕11粘结为一体结构。

上述优选实施例中，通过将轨枕11与聚氨酯块12通过聚氨酯粘结层粘结为一体结构的聚氨酯道床块，而且，该聚氨酯粘结层可以在浇注聚氨酯形成聚氨酯块12的同时将轨枕11与聚氨酯块12连接为一体，形成牢固的复合结构。这样形成的复合结构带有一定的弹性，提高了预制聚氨酯道床块的整体性，进而提高了聚氨酯道床固化的有砟轨道的平稳性和舒适性。

对上述轨枕11的具体形状和结构并无特殊限定，根据实际路段需求对现有轨枕11的形状或结构进行合理改进即可，其与聚氨酯块12的设置方式也可以采用现有设置方式进行设置。在本申请一优选实施例中，如图1和图2所示，上述轨枕11包括第一端节、第二端节以及设置在第一端节和第二端节之间的中间端节，其中，第一端节和第二端节分别设置在两个聚氨酯块12上。

为了进一步提高轨枕11与聚氨酯块12之间连接的牢固性，在本申请一具体的实施例中，上述第一端节和第二端节周围的聚氨酯块12的上表面与所述第一端节和第二端节的上表面平齐。这样可以使轨枕11与道砟组成的聚氨酯块12连接更稳固，整体稳定性更好。

上述优选实施例中的聚氨酯道床块中，对聚氨酯块12的具体形状无特殊要求，只要满足实际施工需求即可。在本申请中包括但不仅限于其垂直于轨道铺设方向的截面形状为倒梯形或矩形。

此外，对上述聚氨酯道床块中聚氨酯块12的厚度和宽度也无特殊要求，可以根据实际需求进行合理调整。在本申请一优选实施例中，上述聚氨酯块12的垂直于轨道铺设方向上厚度为150～350mm，该厚度范围可以满足各种轨道铺设需求。

在本申请另一种典型的实施方式中，提供了一种聚氨酯道床块的制备方法，该制备方法包括：将道砟填入预制道床模板内进行捣固，得到道砟床块；向道砟床块中浇注聚氨酯原料，得到聚氨酯道床块。

本申请的上述聚氨酯道床块的制备方法，通过利用工厂化预制的道床块模板在工厂内进行预制，通过向预制道床模板里放置道砟，然后经过振动密实，不仅可以保证道床的密实度，还能防止道砟的二次污染。然后向密实的道砟浇注液体聚氨酯原料，通过聚氨酯原料的固化将道砟连接成一个整体，从而形成聚氨酯道床块。上述制备方法不仅避免了在现场安装庞大的浇注设备，而且避免了受天气和环境温度的影响，提高了聚氨酯道床块的质量，同时还能满足在既有线天窗内施工的技术要求。

上述制备方法中，预制道床模板可以是在工厂加工成的专门用于生产聚氨酯道床块的模具。在本申请一种优选的实施例中，如图5和图6所示，该预制道床模板包括通过第一侧板13，第二侧板14，底板15以及间隔板16通过螺栓和限制位移的方式组合而成。轨枕11设置在模板的内部偏上位置。间隔板16可以控制聚氨酯块12内侧边界尺寸和轨枕11的高度。上述预制道床模板为可拆装设计，方便脱模。

上述浇注时所用的聚氨酯原料采用现有制备聚氨酯固化道床常用的聚氨酯原料即可。比如，浇注用的聚氨酯原料包括：a组分：异氰酸酯，分子结构中含有异氰酸酯基团(－nco)的化合物；b组分：包括聚醚多元醇、表面活性剂、扩链剂以及发泡剂等的混合物；催化剂：调整、促进a组分、b组分化学反应速度的物质。优选，上述a组分中不含有游离tdi。从环保角度考虑，上述b组分中最好挥发性有机化合物(voc，g/l)≤100、可溶性铅(pb，mg/kg)≤90、可溶性铬(cr，mg/kg)≤60、可溶性镉(cd，mg/kg)≤75、可溶性汞(hg，mg/kg)≤60，当采用moca类扩链剂时，其在空气中的浓度不超过0.03mg/m²。更优选，催化剂不使用氟氯化碳(cfc)或氢氟氯化碳(hcfc)。

将上述聚氨酯原料浇注于道砟中，其在道砟空隙中发泡、膨胀，产生聚氨酯泡沫体充填道砟内部间隙，固化起到黏结、固定碎石道砟颗粒和轨枕11的作用。经过脱模后即可形成预制聚氨酯道床块。

上述制备方法中，优选分批填入道砟，其目的是为了提高道床的密实性，进而提高道床的稳定性，在实际生产中，具体添加的次数可以根据实际需求进行合理调整。在本申请中，优选将道砟分三批填入预制道床模板内，每批道砟填入完成后进行捣固，得到道砟床块。

具体地，比如可以是第一次向预制道床模板内填入道砟150mm厚，捣固，稳定密实；第二次再填100mm厚，捣固、稳定密实；第三次填入道砟的厚度达到预计厚度。分三次填入并捣鼓可以使道砟分散均匀，结构稳固。

对于具体使用的道砟的材质和粒径级配应符合《铁路碎石道砟》相应规定，表面清洁度也需要符合特级道砟标准要求。

为了便于提高现场铺设道床的效率，在本申请的一个优选实施例中，向道砟床块中浇注聚氨酯原料得到聚氨酯道床块的步骤包括：在密实块上设置轨枕预设接口，得到带接口前体；向带接口前体中浇注聚氨酯原料，固化得到聚氨酯道床块。

上述优选实施例通过在预制聚氨酯道床块时便预设后续铺设道床时与轨枕连接的预设接口，使得后续在现场施工时很方便快捷地固定轨枕。

为了进一步提高现场铺设效率，在本申请另一种优选实施例中，上述向道砟床块中浇注聚氨酯原料得到聚氨酯道床块的步骤包括：在密实块上设置轨枕预设接口，得到带接口前体；向带接口前体中浇注聚氨酯原料，固化得到带接口的聚氨酯块；通过该带接口的聚氨酯块上的接口将轨枕设置在聚氨酯块上，得到聚氨酯道床块。

上述优选实施例中，轨枕预设接口的形式可以根据实际需要进行合理设置。在本申请中，轨枕预设接口包括但不仅限于为预埋套管、预埋螺栓或者预留孔。

在本申请另一种优选的实施例中，向道砟床块中浇注聚氨酯原料得到聚氨酯道床块的步骤包括：将轨枕设置在道砟床块上，得到聚氨酯块前体；向聚氨酯块前体中浇注聚氨酯原料，得到聚氨酯道床块。

上述优选实施例中，将轨枕11设置在捣固后的道砟床块的上方，轨枕11两侧也有一定深度的道砟，填充聚氨酯时也可以使聚氨酯升高到与轨枕11两侧平齐的高度，这样可以使轨枕11与道砟组成的聚氨酯块12连接更稳固，整体稳定性更好。如图1和图2所示，上述优选实施例所制备的聚氨酯道床块包括：轨枕11以及设置在轨枕11下方的聚氨酯块12。该预制聚氨酯道床块在预制道床模板中成型。

从以上的描述中，可以看出，本发明上述的实施例实现了如下技术效果：

1)利用预制道床模板对聚氨酯道床块采用工厂化预制，制造质量和精度易于保证；减少了现场施工量，有利于加快施工进度。

2)便于采用配套的不同类型的轨枕，为轨道系统提供较好的弹性和稳定性。

3)便于采用低毒性的聚氨酯材料进行浇注，提高施工安全和生态环境的安全性。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。