聚氨酯固化道床及其制作方法与流程

本发明涉及聚氨酯领域，具体而言，涉及一种聚氨酯固化道床及其制作方法。

背景技术：

聚氨酯固化道床是介于有砟轨道和无砟轨道的一种新型轨道结构，其兼顾了有砟轨道的良好弹性和无砟轨道结构的稳定性和免维修性。现阶段聚氨酯固化道床主要采用现场浇注型聚氨酯固化道床。然而，因为高分子材料固化反应条件的特殊要求和现场使用条件的局限性。导致聚氨酯固化道床技术很难大面积推广应用，现场浇注固化模式的局限性主要包括以下两点：

聚氨酯固化时要求道砟干净、干燥。因此，现场浇注型聚氨酯固化道床不仅对对道砟的装卸、储存、运输、捣固等各环节提出苛刻要求，同时要求浇注前使用专用设备进行道砟烘干作业。这一方面给施工作业增加了额外的投资和负担，成为聚氨酯固化道床的建造成本居高不下的原因之一；另一方面其对道砟质量和施工工艺的苛刻要求，现场很难达到理想状态，施工质量难以控制。

现场浇注型聚氨酯固化道床受施工方式(大型机械作业)、现场施工环境的限制，施工效率低、工期长，严重制约该技术的推广应用。而且经常因现场各工种工期衔接，极易造成人力物力上的浪费，这也是聚氨酯固化道床的建造成本居高不下的另一重要原因。

鉴于上述原因，有必要研究预制型聚氨酯固化道床的制造以及施工，将复杂施工环节工厂化且简单化。进而解决聚氨酯固化对环境条件和道砟质量的苛刻要求，从而大幅度提高施工质量和施工工效，进一步降低综合成本。

技术实现要素：

本申请的主要目的在于提供一种聚氨酯固化道床及其制作方法，以解决现有技术中聚氨酯固化道床制作以及施工较复杂的问题。

为了实现上述目的，根据本申请的一个方面，提供了一种聚氨酯固化道床，该聚氨酯固化道床包括：至少一个预制聚氨酯道床块，各上述预制聚氨酯道床块包括至少一个预制聚氨酯块，各上述预制聚氨酯块包括道砟以及分散在上述道砟的间隙中并将上述道砟粘结成块体的聚氨酯；钢轨，固定设置在各上述预制聚氨酯块上。

进一步地，上述预制聚氨酯道床块还包括：轨枕，设置在各上述预制聚氨酯块上，上述钢轨设置在上述轨枕的远离各上述预制聚氨酯块的表面上。

进一步地，上述预制聚氨酯道床块还包括：扣件，固定设置在上述轨枕上，用于将上述钢轨固定在上述轨枕上。

进一步地，上述预制聚氨酯道床块包括两个上述预制聚氨酯块与一个上述轨枕，上述轨枕包括第一端节、第二端节以及设置在上述第一端节和上述第二端节之间的中间端节，其中，上述第一端节和上述第二端节分别位于两个上述预制聚氨酯块上且分别与两个上述预制聚氨酯块固定连接。

进一步地，各上述预制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，上述聚氨酯固化道床还包括：调整层，设置在上述预制聚氨酯道床块与路基之间，用于调整上述预制聚氨酯道床块与上述路基之间的距离。

进一步地，上述调整层的原料包括自密实混凝土、水泥乳化沥青砂浆、环氧树脂砂浆和/或道砟碎石。

进一步地，上述聚氨酯固化道床还包括：道砟层，铺设在各上述预制聚氨酯块的周围。

根据本申请的另一方面，提供了一种聚氨酯固化道床的制作方法，上述制作方法包括：在预制道床模具中形成预制聚氨酯道床块，上述预制聚氨酯道床块包括预制聚氨酯块；在各上述预制聚氨酯块上设置钢轨。

进一步地，形成上述预制聚氨酯道床块的过程包括：将道砟填入上述预制道床模具内，将轨枕放入预制道床模具内，且上述道砟填设在上述轨枕的两侧以及上述轨枕与上述预制道床模具的底面之间的空隙中；对上述道砟进行振捣，得到道砟床块；向上述道砟床块中浇注聚氨酯，固化得到各上述预制聚氨酯块，且上述轨枕与上述道砟通过上述聚氨酯粘结成一体。

进一步地，上述制作方法还包括：在各上述预制聚氨酯块与路基之间填充自密实混凝土、水泥乳化沥青砂浆、环氧树脂砂浆和/或道砟碎石，固化形成调整层。

进一步地，上述制作方法还包括：在各上述预制聚氨酯块的周围铺设道砟，形成道砟层。

应用本申请的技术方案，该预制聚氨酯道床中的预制聚氨酯块是通过聚氨酯粘结固化道砟预先制备形成的，其是在现场铺设之前形成的，因此，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，进而使得到的预制聚氨酯块具有形状更规整，更规则，结构更密实的优点，铺设于现场后预制聚氨酯块相互独立，其所形成的聚氨酯固化道床的可靠性高、耐久性好，且方便运营过程中的养护维修。

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申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1示出了将本申请的一种实施例提供的聚氨酯固化道床设置在路基后的结构正视图；

图2示出了图1所示聚氨酯固化道床的结构俯视图；

图3示出了图1所示聚氨酯固化道床的结构侧视图；

图4示出了将本申请的另一种实施例提供的聚氨酯固化道床应用在桥梁上的结构的正视图；

图5示出了图4所示的结构的俯视图；

图6示出了将本申请的再一种实施例提供的聚氨酯固化道床应用在隧道中的结构正视图；

图7示出了图6所示的聚氨酯固化道床的结构俯视图；

图8示出了一种实施例提供的预制聚氨酯道床块的结构示意图；

图9示出了再一种实施例提供的预制聚氨酯道床块的结构示意图；

图10示出了一种实施例提供的预制道床模具的结构的正视图；以及

图11示出了图10所示预制道床模具的结构的侧视图。

其中，上述附图包括以下附图标记：

1、第一侧板；2、第二侧板；3、底板；4、间隔板；10、路基；11、调整层；12、道砟层；13、预制聚氨酯块；14、轨枕；15、钢轨；16、扣件；01、桥体；02、防撞墙；03、隧道。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

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制作以及施工较复杂，为了解决如上的技术问题，本申请提出了一种聚氨酯固化道床及其制作方法。

本申请的一种典型的实施方式中，如图1、图2和图3所示，提供了一种聚氨酯固化道床，该聚氨酯固化道床包括至少一个预制聚氨酯道床块与钢轨15，各上述预制聚氨酯道床块包括至少一个预制聚氨酯块13，各上述预制聚氨酯块13包括道砟以及分散在上述道砟的间隙中并将上述道砟粘结成块体的聚氨酯；钢轨15固定设置在各上述预制聚氨酯块13上。

本申请的预制聚氨酯道床中的预制聚氨酯块是通过聚氨酯粘结固化道砟预先制备形成的，其是在现场铺设之前形成的，因此，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，进而使得到的预制聚氨酯块具有形状更规整，更规则，结构更密实的优点，铺设于现场后预制聚氨酯块相互独立，其所形成的聚氨酯固化道床的可靠性高、耐久性好，且方便运营过程中的养护维修。

本申请的一种实施例中，如图1、图2及图3所示，上述预制聚氨酯道床块还包括轨枕14，轨枕14设置在各上述预制聚氨酯块13上，上述钢轨15设置在上述轨枕14的远离各上述预制聚氨酯块13的表面上。

为了方便轨枕与预制聚氨酯块的固定连接，本申请的一种实施例中，轨枕通过聚氨酯与上述预制聚氨酯块固定连接。但是，轨枕与预制聚氨酯块的固定连接并不限于这种方式，本领域技术人员可以根据实际情况选择合适的固定连接的方式。

本申请的另一种实施例中，如图1、图2及图3所示，上述预制聚氨酯道床块还包括扣件16，扣件16设置在轨枕14上，用于将上述钢轨15固定在上述轨枕14上。

本申请的再一种实施例中，上述轨枕的远离上述预制聚氨酯块的表面上具有接口，该预留孔用来固定扣件16，进而通过扣件16固定钢轨15。

为了更方便后续预制聚氨酯床块的使用，本申请的一种实施例中，如图1与图2所示，上述预制聚氨酯道床块包括两个上述预制聚氨酯块13与一个上述轨枕14，上述轨枕14包括第一端节、第二端节以及设置在上述第一端节和上述第二端节之间的中间端节，其中，上述第一端节和上述第二端节分别位于两个上述预制聚氨酯块13上且分别与两个上述预制聚氨酯块13固定连接。

为了进一步提高轨枕的安装效率，本申请的一种实施例中，无需设置专门的连接件来固定连接预制聚氨酯块13与轨枕14，通过聚氨酯凝固后的粘性来固定连接预制聚氨酯块13与轨枕14。

上述优选实施例中的预制聚氨酯道床块中，对预制聚氨酯块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。如图8所示，各上述预制聚氨酯块13的垂直于轨道铺设方向上的截面形状为矩形。图9示出的预制聚氨酯块13垂直于轨道铺设方向上的截面形状为倒梯形。

为了灵活调整聚氨酯固化道床的高度，使其达到预定的高度，本申请的一种实施例中，上述聚氨酯固化道床还包括调整层11，调整层设置在上述预制聚氨酯道床块与路基之间，用于调整上述预制聚氨酯道床块与上述路基之间的距离。

本申请中的上述调整层的材料可以是任何能够支撑预制聚氨酯块且能调整其高度到预定高度的材料，本领域技术根据实际情况选择。

为了能够牢固地支撑预制聚氨酯块，且进一步保证聚氨酯固化道床的牢固可靠性，本申请的一种实施例中，如图1所示，上述调整层11的原料包括自密实混凝土、水泥乳化沥青砂浆、环氧树脂砂浆和/或道砟碎石。

本申请的又一种实施例中，如图1、图2与图3所示，上述制聚氨酯固化道床还包括道砟层12，该道砟层铺设在各上述预制聚氨酯块13的周围。

图1至图3示出了将本申请的聚氨酯固化道床直接铺设在路基10上的结构示意图；该路基可以是隧道中的路基也可以是桥体上的路基，还可以是其他应用场所的路基。图4与图5示出了将本申请的一种聚氨酯固化道床设置在桥上的结构示意图，其中，桥包括桥体01与防撞墙02；图6与图7示出了将本申请的一种本申请的聚氨酯固化道床设置在隧道中的结构示意图，其中，如图6所示，在隧道03中也设置有防撞墙02。

本申请的另一种典型的实施方式中，提供了一种预制聚氨酯道床的制作方法，该制作方法包括：在道床块模具中形成预制聚氨酯块，上述预制聚氨酯道床块包括预制聚氨酯块；在各上述预制聚氨酯块上设置钢轨。

本申请的上述聚氨酯固化道床的制备方法，在道床模具中形成预制聚氨酯道床块，实现了预制聚氨酯道床块生成的工厂化，无需现场浇注形成，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，提高了聚氨酯固化道床的质量与铺设效率，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，道床模具可以是在工厂加工成的专门用于生产预制聚氨酯道床块的模具。在本申请一种优选的实施例中，如图10和图11所示，该预制道床模板包括通过第一侧板1，第二侧板2，底板3以及间隔板4通过螺栓和限制位移的方式组合而成。

本申请的另一种实施例中，形成上述预制聚氨酯道床块的过程包括：将轨枕放入预制道床模具内，具体地可以放在预制道床模具的间隔板4上，再将道砟填入模具内，且使得上述道砟填设在上述轨枕的两侧以及上述轨枕与上述预制道床的底面之间的空隙中，但是轨枕两侧的道砟的高度小于轨枕上表面(即远离预制道床的底面的表面)的高度，对上述道砟进行振捣，得到道砟床块；向上述道砟床块中浇注聚氨酯，固化得到各上述预制聚氨酯块，且上述轨枕与上述道砟通过上述聚氨酯粘结成一体。

通过向道床模具里放置道砟，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，通过聚氨酯的固化将道砟连接成一个整体，从而形成预制聚氨酯道床块。

本申请的浇注时所用的聚氨酯采用现有制备聚氨酯固化道床常用的聚氨酯即可。比如，浇注用的聚氨酯包括：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)。

但是并不限于上述的聚氨酯材料，本领域技术人员可以根据实际情况选择合适的聚氨酯材料。

将上述聚氨酯浇注于道砟中，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的作用。经过脱模后即可形成预制预制聚氨酯道床块。

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振捣，得到道砟床块。

具体地，比如可以是第一次向道床模具内填入道砟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。

轨枕设置在道床模具的内部偏上位置。间隔板可以控制预制聚氨酯块内侧边界尺寸和轨枕的高度。上述道床模具为可拆装设计，方便脱模。

为了灵活调整聚氨酯固化道床的高度，使其达到预定的高度，本申请的一种实施例中，上述制作方法还包括：在各上述预制聚氨酯块13与路基10之间填充自密实混凝土、水泥乳化沥青砂浆、环氧树脂砂浆和/或道砟碎石，固化后形成图1与图3所示的调整层11。

本申请的又一种实施例中，上述制作方法还包括：在各上述预制聚氨酯块13的周围铺设道砟，形成图1、图2与图3中的道砟层12。

从以上的描述中，可以看出，本申请上述的实施例实现了如下技术效果：

1)、本申请的预制聚氨酯道床中的预制聚氨酯块是通过聚氨酯粘结固化道砟预先制备形成的，其是在现场铺设之前形成的，因此，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，进而使得到的预制聚氨酯块具有形状更规整，更规则，结构更密实的优点，铺设于现场后预制聚氨酯块相互独立，其所形成的聚氨酯固化道床的可靠性高、耐久性好，且方便运营过程中的养护维修。

2)、本申请的上述聚氨酯固化道床的制备方法，在道床模具中形成预制聚氨酯道床块，实现了预制聚氨酯道床块生成的工厂化，无需现场浇注形成，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，提高了聚氨酯固化道床的质量与铺设效率，同时还能满足在既有线天窗内施工的技术要求。

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