[发明专利]一种路基沉降用抬升材料及其制备方法

说明书

本发明涉及一种路基沉降用抬升材料及其制备方法，该抬升材料由A组分和B组分组成，其中A组分为多元醇、交联剂、发泡剂、泡沫稳定剂、抗氧化剂、活性稀释剂、疏水剂、偶联剂、催化剂的混合物，B组分为二苯基甲烷二异氰酸酯、多亚甲基多苯基异氰酸酯和液化MDI中的混合物。本发明利用NCO和OH的高反应活性，通过引入发泡剂、泡沫稳定剂、活性稀释剂、疏水剂等制备出一种疏水性、低粘度、反应速度快、力学性能佳、粘接强度好的路基抬升材料，且材料的发泡倍率可调、闭孔率大、抗疲劳、抗冻融、环境友好。

技术领域

本发明涉及材料技术领域，进一步地说，是涉及一种路基沉降用抬升材料及其制备方法。

背景技术

路基作为交通运输的载体，其平顺性往往决定着交通的安全性。但由于长时间在荷载、水、温度等因素综合作用，加之建筑时期压实度不够或地下土质的松动，导致当前公路、机场道面、铁路等路基均出现了不同程度的沉降，尤以高速铁路较为典型。

众所周知，无砟轨道作为高铁运行的载体，以其良好的整体性和稳定性在高速铁路建设中备受青睐，成为高速铁路最为重要的轨道结构形式。然而，相比于有砟轨道，无砟轨道结构仅能在扣件允许的调整范围内对轨道高程进行调整，这就大大限制了无砟轨道结构的平顺性调整、恢复能力。在我国，由于地质条件复杂等多方面原因，部分高速铁路在投入运营后，地基或者路基产生了不可控的沉降，严重影响了线路的平顺性。同时，高铁维修还面临天窗时间短的问题，一般天窗时间是每日零点之后的4h，而其中又包含上线、下线的时间，所以实际施工时间大概只有2～3h左右，这就要求所使用的材料需能快速固化，且早期强度高。

针对以上问题及需求，目前主要采用注浆方法进行治理，浆液在压力下通过管路引导注入到路基病害区域，通过浆液填充和膨胀达到抬升目的。同时，相比传统的水泥基注浆材料，高聚物化学注浆材料具有膨胀压力控制好、路面抬升均匀、长期效果稳定等特点，且能满足天窗时间要求。如专利CN 108359122 A公开了用于高速铁路无砟轨道抬升及同步纠偏用聚氨酯注浆材料，其制备了一种快固化、高粘结、抗压强度高的双组分聚氨酯抬升材料；但材料的力学性能和粘接性能偏低，对于大负荷应用场景易产生二次塌陷，且未对抬升材料的发泡倍率、柔韧性(拉伸强度、断裂伸长率)以及抗冻融性能等进行探究。专利CN104693413 A公开了一种用于高速铁路无砟轨道结构沉降修复用聚氨酯修补材料，其制备了一种反应速度块、高膨胀力的双组分聚氨酯修补材料；但发明中采用的多元醇平均官能度＞4，高官能度使得多元醇体系的粘度偏大，注浆施工时依靠外部加热降低体系粘度，易导致材料发生爆聚，降低其力学性能，且未对材料的抗冻融性能等进行探究。专利CN106893072 A公开了路基加固用聚氨酯注浆液及其制备方法，其适用于机械碾压密实的人工填土加固，与土固结为一体，与本发明的抬升材料性能及应用场景均不一样。专利CN109942779 A公开了一种高铁无砟轨道离缝修补浆液及其制备方法，与本专利所用原材料差别很大，且该专利中A组分和B组分反应后不会产生泡体，不存在膨胀力，主要是用于离缝、裂缝修复，与本专利应用场景不同。

基于此，本发明以多元醇和异氰酸酯为主要原料，通过引入发泡剂、泡沫稳定剂、活性稀释剂、疏水剂等制备出了一种疏水性、低粘度、反应速度快、力学性能佳、粘接强度好的路基抬升材料，且材料的发泡倍率可调、闭孔率大、抗疲劳、抗冻融、环境友好。

发明内容

为解决现有技术中存在的问题，本发明提供了一种路基沉降用抬升材料及其制备方法。通过在异氰酸酯体系中引入高活性二苯基甲烷二异氰酸酯，一方面提升材料整体的反应速率，另一方面也利用该化合物刚性链段堆积结构改善发泡材料的力学性能；此外，在多元醇体系中采用多元醇组合技术，兼顾低官能度多元醇粘度低和高官能度多元醇交联密度大的优势，同时引入发泡剂、泡沫稳定剂、活性稀释剂、疏水剂等功能性助剂，改善体系的粘度、疏水性以及反应活性；最后，两体系按照一定比例混合即可制备出一种疏水性、低粘度、反应速度快、力学性能佳、粘接强度好的路基抬升材料，且材料的发泡倍率可调、闭孔率大、抗疲劳、抗冻融、环境友好。另外，该制备过程原材料易得、制备方法简单、操作简便，对扩大材料的应用具有十分重要的意义。