本发明属于轨道交通领域，具体涉及一种双块式无砟轨道层间冒浆整治材料及工艺。
背景技术：
中国所营运的高速铁路中，超过70%的里程采用了无砟轨道结构。无砟轨道路基是承载轨道和列车荷载的基础，是在复杂条件下工作的土工建筑物，受到地质、水、降雨、气候、列车反复动载的作用、侵袭和影响，容易产生路基病害。投入运营以来，在部分特殊气候与地质条件的无砟轨道病害已逐步显现。无
无砟轨道层间冒浆是近年出现的高速铁路无砟轨道典型病害形式。在高速铁路无砟轨道多层结构体系中，水渗入至双块式无砟轨道层间结构的缝隙中，在列车动荷载作用下，形成承压水，承压水对混凝土进行反复冲刷、侵蚀，导致泥化现象，泥浆沿道床与支撑层间的空隙向无砟轨道结构外部涌出，造成冒浆病害。无砟轨道层间冒浆病害发展速度较快，会严重影响线路状态，造成轨道平顺性下降，降低无砟轨道混凝土结构耐久性，为高速铁路安全运营带来隐患。
为抑制双块式无砟轨道层间冒浆病害进一步发展，恢复双块式无砟轨道结构稳定性、平顺性和耐久性，需采用注浆的方式将冒浆处的双块式无砟轨道层间离缝进行填充。环氧树脂具有力学性能优异、粘结性能好等特点，其制备的灌浆材料已广泛应用于混凝土结构修补中。但是，高速铁路无砟轨道结构特殊，冒浆处层间离缝修补条件苛刻，质量要求高，现有的环氧树脂灌浆材料的粘度较高，难于在短时间内将宽度较窄的离缝填充饱满。环氧树脂刚度大，但韧性低，在高速列车动荷载和温度力作用下，易出现脆性破坏。而且，为了降低环氧树脂灌浆材料粘度，需加入稀释剂，严重影响了材料的力学强度和粘结强度，大幅延缓了材料的反应速度，导致其早期承载力不足，难于满足“天窗期”后立即通车要求。易挥发的稀释剂也会对人员和环境造成损害。同时，环氧树脂灌浆材料的收缩大，严重影响其与混凝土的粘结效果。环氧树脂的双组分体积相差较大，施工时需要按照配比称量搅拌后再通过灌注设备进行注浆，施工效率低，该种注浆方式受环氧树脂反应速度的限制较大。“一种大豆油基聚氨酯/环氧树脂灌浆材料及其制备方法”（cn201810148997）、“高强高流动性环氧树脂灌浆材料及其制备方法”（cn201711423774）、“低粘度低毒性环氧树脂灌浆材料及其制备方法”（cn201710436226）、“一种微膨胀改性环氧树脂灌浆材料及制备方法”（cn201710335365）等专利虽然对环氧树脂灌浆材料进行了一定程度的优化，但是优化程度有限，且只是对材料单一或一部分性能进行了改进，仍无法满足双块式无砟轨道冒浆整治需求。
技术实现要素：
发明目的：本发明的目的是为了解决现有技术的不足，提供了一种双块式无砟轨道层间冒浆整治材料及工艺。
技术方案：为了实现以上目的，本发明提供了一种双块式无砟轨道层间冒浆整治材料及工艺，该材料由a、b两部分组成，a部分由下列质量份数的原料组成：改性环氧树脂100份，改性环氧树脂为有机硅改性环氧树脂、聚氨酯改性环氧树脂、聚丁二烯改性环氧树脂、丁晴橡胶改性环氧树脂中的一种或几种，微膨胀预聚体10～20份，微膨胀预聚体为异氰酸酯单体与螺环原碳酸酯单体制备的预聚体，其中异氰酸酯单体为mdi、hdi、xdi、ipdi中的一种或几种，活性稀释增韧剂20～40份，硅烷偶联剂5～10份；b部分由下列质量份数的原料组成：胺类固化剂60～80份，增塑剂30～60份，增塑剂为非邻苯类环保增塑剂，硅烷偶联剂4～8份，有机硅消泡剂1～3份；a、b两部分的体积比为1︰1。
上述的活性稀释增韧剂为单环氧基缩水甘油醚、双环氧基缩水甘油醚中的一种或两种；上述的硅烷偶联剂为环氧基硅烷偶联剂、氨基硅烷偶联剂中的两种。
上述的胺类固化剂为改性脂环胺固化剂、改性脂肪胺固化剂、聚醚胺、氨基低聚物有机硅中的一种或几种。上述的一种双块式无砟轨道层间冒浆整治工艺，其特征在于：在道床板表面向下或在道床板与支承层离缝处向内钻取注浆孔，将注浆孔及周边清理干净，安装固定注浆管，将道床板与支承层离缝及注浆管周边封闭，采用体积比为1:1的双组分注浆设备将冒浆整治材料通过注浆管灌注至道床板与支承层离缝处，灌注饱满后，停止注浆，待冒浆整治材料硬化后，对修补处进行打磨修饰，同时将冒浆范围内的封闭层混凝土伸缩缝内失效的嵌缝进行修复。
工作机理
（1）稀释剂可大幅降低环氧树脂灌浆材料粘度，但会对材料的综合性能造成较大损害，也会对人员和环境产生不利影响。应在保持材料较快反应速度、较高力学和粘结性能、较好的耐老化性能和安全环保的基础上，降低聚氨酯灌浆材料的粘度，提高可灌性。因此，选择活性稀释增韧剂（单环氧基缩水甘油醚和双环氧基缩水甘油醚）、非邻苯环保增塑剂等可参与反应、难挥发的材料作为降粘剂，在合理的添加量范围内，大幅降低聚氨酯灌浆材料粘度，不影响材料的各项性能，且可起到一定的增韧效果；
（2）引入不同功能链段、官能团对环氧树脂进行改性，达到提升环氧树脂灌浆材料柔韧性、抗疲劳性能和耐老化性能的目的。有机硅改性环氧树脂可降低环氧树脂内应力,增加环氧树脂韧性、耐高温等性能；聚氨酯改性环氧树脂可在不影响环氧树脂原有力学强度和耐热性的情况下，提高材料的韧性；聚丁二烯改性环氧树脂的柔韧性高，低温柔韧性好，且收缩率较低，耐化学性和热稳定性好；丁腈橡胶改性环氧树脂可有效提高材料的断裂伸长率。
（3）环氧树脂在固化过程中会产生体积收缩，因体积收缩将不可避免地产生一定的残余应力，它是一种潜在的破坏因素，会导致材料强度下降，特别是粘结强度，受损更加明显。而采用其他提高环氧树脂灌浆材料粘结强度的方法很难弥补收缩造成的粘结损失。因此，通过螺环原碳酸酯预聚体微膨胀性弥补、消除环氧树脂灌浆材料的体积收缩，大幅提高材料的体积稳定性和粘结效果。
（4）改性脂环胺固化剂的机械强度高、耐温性能好，且反应速度快，在较低温度下也可保证环氧树脂灌浆材料快速固化；改性脂肪胺固化剂的耐潮湿性能和稳定性能较好；聚醚胺的耐水解性能优，具有一定的柔顺性；氨基低聚物有机硅的柔韧性和耐老化性能良好。上述固化剂合理搭配可有效调节环氧灌浆材料的各项性能。
（5）环氧基硅烷偶联剂、氨基硅烷偶联剂分别加入至环氧树脂灌浆材料的a、b组份，通过固化反应进入网络结构中，提高环氧树脂灌浆与混凝土的粘结。
有益效果：本发明提供的一种双块式无砟轨道层间冒浆整治材料及工艺，经过大量试验研究，该材料和工艺科学合理，该技术具有以下有益效果：
（1）施工便捷
该材料粘度低，采用体积比为1∶1的双组份注浆机注浆即可，注浆速度快、饱满度好。而且，冒浆整治施工工艺简单，所需工机具轻便，适用于“天窗期”内的快速整治。
（2）早期力学强度高
材料反应速度较快，2h拉伸强度和抗压强度分别≥6mpa和10mpa，可抵抗列车早期动荷载影响，不影响列车正常运营。
（3）力学强度和柔韧性匹配好
材料的力学强度高，7d拉伸强度和抗压强度分别≥25mpa和60mpa，同时兼具良好的柔韧性，断裂伸长率≥3%。
（4）体积稳定性好，粘结强度高
材料固化后无明显收缩，与混凝土潮湿界面的粘结强度≥5mpa。
（5）整治效果长效性好
材料的耐热老化、耐湿热老化、耐碱性能、耐疲劳性能和耐低温性能良好，修补后的材料在高速列车动荷载和温度力作用下可保持良好的工作状态。
具体实施方式
下面以实施例说明具体实施方式，这些实施例仅限于解释说明本发明，而不限定本发明的范围。
双块式无砟轨道层间冒浆整治工艺：
（1）采用清理工具将冒浆处的双块式无砟轨道层间离缝及外部附着的泥浆等杂质清除；
（2）采用吹扫或吸尘设备将灰尘等杂质吹扫干净；
（3）根据冒浆病害情况，采用电钻道床板上向下或在道床与支承层层间离缝处向内部钻取注浆孔，道床板上注浆孔深度不低于道床板厚度，离缝处注浆孔深度不低于10cm；
（4）采用吹扫或吸尘设备将注浆孔内粉屑清理干净后，安装注浆管，采用封边材料将离缝、管壁与混凝土间的缝隙封闭，以快速修补材料液料作为界面剂，按照a、b组份质量比1：1调配均匀后，均匀涂刷至砂浆和钢筋表面；
（5）采用体积比为1∶1的双组份注浆机，通过注浆管将整治材料灌注至双块式无砟轨道层间离缝内；
（6）注浆时，从一端开始向另一端顺序进行。当相邻注胶管有胶体外溢时，封堵它并继续注胶，依次进行下去。当胶体无法注入，且远端注胶管又没有胶体流出时，封闭当注胶管并将注胶机移至远端，连接注胶管继续注胶；
（7）待整治材料硬化后，采用打磨机等对其进行打磨修饰；
（8）将冒浆范围内的封闭层混凝土伸缩缝内失效的嵌缝材料清理干净，采用硅酮前锋材料对伸缩缝进行填缝密封，恢复其防水密封功能。
实施例1
双块式无砟轨道层间冒浆整治材料：
a组份由下列重量份数的原料组成：有机硅改性环氧树脂10份、聚氨酯改性环氧树脂50份、聚丁二烯改性环氧树脂10份、丁晴橡胶改性环氧树脂30份、微膨胀预聚物体10份、单环氧基缩水甘油醚10份、双环氧基缩水甘油醚10份、环氧基硅烷偶联剂5份；
b部分由下列重量份数的原料组成：改性脂环胺固化剂30份、改性脂肪胺固化剂10份、聚醚胺10份、氨基低聚物有机硅10份、增塑剂30份、氨基硅烷偶联剂4份、消泡剂1份；
a、b两部分的体积比为1︰1。
实施例2
双块式无砟轨道层间冒浆整治材料：
a组份由下列重量份数的原料组成：有机硅改性环氧树脂20份、聚氨酯改性环氧树脂60份、聚丁二烯改性环氧树脂10份、丁晴橡胶改性环氧树脂10份、微膨胀预聚物体20份、单环氧基缩水甘油醚10份、双环氧基缩水甘油醚30份、环氧基硅烷偶联剂10份；
b部分由下列重量份数的原料组成：改性脂环胺固化剂40份、改性脂肪胺固化剂10份、聚醚胺10份、氨基低聚物有机硅20份、增塑剂60份、氨基硅烷偶联剂8份、消泡剂3份；
a、b两部分的体积比为1︰1。
实施例3
双块式无砟轨道层间冒浆整治材料：
a组份由下列重量份数的原料组成：聚氨酯改性环氧树脂100份、微膨胀预聚物体15份、双环氧基缩水甘油醚30份、环氧基硅烷偶联剂7.5份；
b部分由下列重量份数的原料组成：改性脂环胺固化剂70份、增塑剂45份、氨基硅烷偶联剂6份、消泡剂2份；
a、b两部分的体积比为1︰1。
实施例4
双块式无砟轨道层间冒浆整治材料：
a组份由下列重量份数的原料组成：有机硅改性环氧树脂100份、微膨胀预聚物体12.5份、单环氧基缩水甘油醚25份、环氧基硅烷偶联剂6份；
b部分由下列重量份数的原料组成：改性脂环胺固化剂40份、氨基低聚物有机硅25份、增塑剂40份、氨基硅烷偶联剂5份、消泡剂1.5份；
a、b两部分的体积比为1︰1。
实施例5
双块式无砟轨道层间冒浆整治材料：
a组份由下列重量份数的原料组成：聚氨酯改性环氧树脂60份、聚丁二烯改性环氧树脂20份、丁晴橡胶改性环氧树脂20份、微膨胀预聚物体17.5份、单环氧基缩水甘油醚10份、双环氧基缩水甘油醚25份、环氧基硅烷偶联剂9份；
b部分由下列重量份数的原料组成：改性脂环胺固化剂50份、改性脂肪胺固化剂25份、增塑剂55份、氨基硅烷偶联剂7份、消泡剂2.5份；
a、b两部分的体积比为1︰1。
实施例6
双块式无砟轨道层间冒浆整治材料：
a组份由下列重量份数的原料组成：聚丁二烯改性环氧树脂100份、微膨胀预聚物体28份、单环氧基缩水甘油醚10份、双环氧基缩水甘油醚12份、环氧基硅烷偶联剂5.5份；
b部分由下列重量份数的原料组成：改性脂环胺固化剂53份、聚醚胺10份、增塑剂35份、氨基硅烷偶联剂4.5份、消泡剂1.2份；
a、b两部分的体积比为1︰1。
实施例7
双块式无砟轨道层间冒浆整治材料：
a组份由下列重量份数的原料组成：丁晴橡胶改性环氧树脂100份、微膨胀预聚物体19份、单环氧基缩水甘油醚12份、双环氧基缩水甘油醚20份、环氧基硅烷偶联剂8.3份；
b部分由下列重量份数的原料组成：改性脂环胺固化剂50份、聚醚胺18份、氨基低聚物有机硅10份、增塑剂53份、氨基硅烷偶联剂7.3份、消泡剂2.7份；
a、b两部分的体积比为1︰1。
实施例8
双块式无砟轨道层间冒浆整治材料：
a组份由下列重量份数的原料组成：有机硅改性环氧树脂20份、聚氨酯改性环氧树脂70份、聚丁二烯改性环氧树脂10份、微膨胀预聚物体13份、单环氧基缩水甘油醚10份、双环氧基缩水甘油醚26份、环氧基硅烷偶联剂9.2份；
b部分由下列重量份数的原料组成：改性脂环胺固化剂44份、改性脂肪胺固化剂10份、氨基低聚物有机硅10份、增塑剂58份、氨基硅烷偶联剂7.2份、消泡剂2.2份；
a、b两部分的体积比为1︰1。
双块式无砟轨道层间冒浆整治材料的主要性能见下表。
表实测冒浆整治材料性能
由上表可知，本发明提出的双块式无砟轨道层间冒浆整治材料具有良好的工作性能和早期力学及粘结强度，韧性高、收缩低，粘结强度和耐久性能优，适用于双块式无砟轨道层间冒浆整治。
上述对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能够理解和应用本发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于这里的实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，对于本发明做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。