密度对聚氨酯固化材料减振性能的影响

通过调整发泡剂用量制备出不同密度的聚氨酯固化材料,研究密度对聚氨酯固化材料力学性能、减振性能以及对聚氨酯固化材料与道砟形成的固结体减振性能的影响,探讨聚氨酯固化材料减振性能与其固结体减振性能的关系,分析聚氨酯固化材料减振性能的影响因素。结果表明:随着密度的增加,聚氨酯固化材料的拉伸强度、撕裂强度和压缩强度均逐渐增大,而断裂伸长率先增加后降低,在密度为137 kg/m3时达到最大值;聚氨酯固化材料的减振性能与其固结体的减振性能呈线性正相关关系;聚氨酯固化材料的减振性能与固化材料中开孔气泡的数量有关,随着聚氨酯固化材料密度的降低,固化材料中开孔气泡数量越多,吸能效果越显著,减振效果越好。综合考虑力学性能和减振性能,聚氨酯固化材料的密度宜在140～170 kg/m3。     

重载铁路道砟清洁度对聚氨酯固化道床力学性能的影响北大核心

道砟颗粒表面清洁度分别取0.17%、0.50%、0.70%、1.00%,通过室内实尺模型疲劳试验,分析500万次疲劳荷载作用下聚氨酯固化道床沉降、道床静态模量的变化规律以及轨枕与道床的黏结性能。结果表明,当道砟清洁度超过0.50%后,聚氨酯固化道床沉降明显增大,道床静态模量无明显变化,轨枕与道床黏结性能变差。建议聚氨酯固化道床施工时,在道砟装载、运输过程中采取措施防止道砟二次污染,上砟整道时采取少捣多稳工艺,确保固化道床浇注前道砟清洁度在0.50%以内。     

道砟清洁度对聚氨酯固化材料力学性能的影响

采用石粉、煤粉、黏土和机油模拟道砟中的脏污材料,研究脏污材料含量对聚氨酯固化材料与道砟的黏结性能以及固化材料与道砟固结体力学性能的影响,并对黏结界面聚氨酯固化材料的微观形貌进行了分析。结果表明:随着道砟中粉体脏污材料含量的增加,聚氨酯固化材料的黏结强度逐渐降低,粉体脏污材料含量不超过0. 6%时其对聚氨酯固化材料与道砟固结体的力学性能影响不大,与粉体脏污道砟黏结时固化材料的黏结破坏为本体断裂;与粉体脏污材料相比,机油对聚氨酯固化材料黏结性能以及固结体力学性能的影响较大,与油污道砟黏结时固化材料的黏结破坏为界面断裂,且在压缩循环荷载作用下固结体残余变形量较大。综合考虑固化材料的黏结性能、灌注性能和固结体力学性能,道砟中粉体脏污材料含量不宜超过0. 6%,且不宜含有机油。     

单轴荷载下聚氨酯固化道床碎石道砟体压缩性能研究

聚氨酯固化道床可有效加强散体道床的整体性,固化后的碎石道砟体压缩性能是衡量改进效果的关键性指标.根据聚氨酯固化道床的结构及材料特点,制作立方体试件;通过单向及反复加压试验,研究自由边界下道砟体的压缩性能及变形规律.研究结果表明:单向压缩时试件的应力-应变曲线经过了刚度强化、稳定、衰减和破坏等4个过程;试件抵抗开裂的最大平均应力约为0.8 MPa.试件的耗能能力随着应力的增大而增强,随着反复荷载的次数增多而减小;当最大平均正压应力小于0.4 MPa时,反复加压后试件的残余应变能控制在0.01以内;超过0.4 MPa时,最大应变随荷载次数的增加仍有增大趋势.为保证聚氨酯固化道床运营的安全性和耐久性,道床所受的最大平均应力宜控制在0.4 MPa以下.     

聚氨酯固化道床用聚氨酯材料使用寿命预测

聚氨酯固化道床中聚氨酯主要原材料有异氰酸酯、多元醇和催化剂,固化道床的耐久性要求聚氨酯固化材料经干热老化、湿热老化和紫外线老化后其拉伸强度和断裂伸长率保持率在70%以上。老化试验结果表明:聚氨酯固化道床用聚氨酯泡沫材料在多种严酷环境下均具有优异的耐老化性能,并能长期保持综合性能的稳定。基于人工加速湿热老化试验数据,采用时温叠加方法估算出聚氨酯固化道床用聚氨酯材料的使用寿命可达45.2年。     

隧道洞渣在铁路新型预制聚氨酯固化道床中的应用

隧道建设中产生大量洞渣,如果都作为弃渣处理,不但花费高昂的处置费用,还会对生态坏境造成破坏,如处置不当,还会造成泥石流等自然灾害。铁路有砟轨道中道床大量采用道砟,但我国铁路明确规定洞渣加工成的道砟不得在客运专线正线上使用。新型预制固化道床是在密实道砟单元块中浇注聚氨酯固化材料,固化材料发泡后填充砟间空隙,并黏结道砟,形成弹性道床块,使洞渣加工成的道砟进行工程应用成为可能,而且道床单元块间的填筑碎石也可采用洞渣。本文通过仿真分析研究固化道床中道砟的受力特性,说明道砟材质对固化道床的性能影响较小,洞渣道砟可作为固化道床的骨料使用,并提出了洞渣的分级选用控制标准。基于洞渣骨料制备的固化道床结构绿色环保,具有广阔的应用前景。     

高速铁路飞砟防治专用聚氨酯适用性研究

研究目的:道砟飞溅是高速铁路有砟道床面临的重要问题,为防治飞砟,本文针对5种低强度防飞砟专用聚氨酯,提出一种可捣固的道床全断面表层固化方案。根据道床纵、横向阻力试验判定喷涂聚氨酯对道床的加固作用;根据风洞试验判定防飞砟性能;根据捣固测试判定可捣固性能;根据单轴无侧限压缩试验判定聚氨酯固化强度增长特征。研究结论:(1) 1号至5号聚氨酯(强度分别为1. 38 MPa、3. 70 MPa、5. 30 MPa、14. 20 MPa、27. 40 MPa)固化后,道床纵向阻力相比固化前提升约6%～16%,道床横向阻力提升约9%～17%,对道床稳定性起到了有效的提升作用;(2)采用强度最低的1号聚氨酯固化时,道床在30 m/s风速(相当于350 km/h列车通过)下并未产生道砟位移情况;(3)除5号聚氨酯强度稍大,捣固时破坏了一定数量的周围粘结,其余4种均可正常完成捣固维修,根据对比分析选取4号聚氨酯为最优;(4) 4号聚氨酯完全硬化需要7 d,可在喷涂1 d后达到最终强度的69%,2 d后达到88%;(5)本研究结果对时速350 km及以上有砟道床结构选型、养护维修具有参考意义。     

聚氨酯固化道床的力学性能试验研究

聚氨酯固化道床是介于传统碎石道床和无砟轨道整体道床之间的一种新型结构。本文介绍了聚氨酯固化道床的国内外现状;通过聚氨酯固化道床围压试件的疲劳荷载、冻融试验、实尺模型疲劳试验和现场加载车测试试验,研究聚氨酯固化道床的弹性、抗累积变形、荷载传递规律及轨排阻力等力学性能。试验结果表明:聚氨酯固化道床具有良好弹性保持能力和抗累积变形能力,和普通碎石道床相比,具有更好的抵抗横向荷载能力,同时验证了聚氨酯固化道床结构设计断面的合理性。     

预制装配式聚氨酯道床结构研究

提出1种新型预制装配式聚氨酯固化道床结构,依据所提出的设计及施工方案,在国家铁道试验中心建立世界首条预制装配式聚氨酯固化道床试验段,并对预制装配式聚氨酯固化道床、现浇式聚氨酯固化道床结构、普通无砟道床3种轨道结构的静动力特性进行对比试验研究。结果表明:在没有大型养路机械稳定作业的条件下,预制装配式聚氨酯固化道床的纵、横向阻力分别为16.2和13.5kN,具有足够的静态稳定性;在总体轨下结构动位移中,扣件与道床所占的比例约为1∶1,轨下结构刚度匹配合理;预制聚氨酯固化道床结构具有突出的减振效果,分频最大减振效果为29.6dB,对应中心频率为50Hz。     

无砟轨道结构抬升用高聚物注浆材料剪切黏结性能研究

为了研究高聚物注浆抬升后无砟轨道结构的稳定性,通过无砟轨道结构实尺模型抬升试验,揭示了高聚物注浆材料的扩展形态及固结体的密度分布规律,并模拟高聚物注浆材料与支承层混凝土的黏结,研究了高聚物注浆材料固结体的剪切黏结性能及压缩性能。结果表明,高聚物注浆材料在无砟轨道下方呈椭圆形扩展,与支承层混凝土形成良好黏结,距抬升孔越近固结体密度越高;随着固结体密度的增加,固结体的压缩强度及剪切黏结强度均逐渐增加,固结体的弹性模量和剪切黏结模量略有增大;固结体的压缩和剪切黏结强度明显高于级配碎石,但弹性模量和剪切黏结模量与级配碎石相当,这确保了服役中高聚物注浆材料固结体能够与级配碎石同步变形、协同受力,保证了抬升后无砟轨道结构的稳定性。     

聚氨酯在铁路道砟粘结技术中的应用综述

有砟轨道在薄弱地段的维修工作频繁、轨道几何形位保持难度大。利用聚氨酯材料将散体道砟粘结起来,可增强轨道结构并延长维修周期。通过对国外处理有砟轨道薄弱地段的聚氨酯道砟粘结技术进行分类总结,并与国内进行对比分析。结论为:(1)归纳总结了聚氨酯道砟粘结技术在国内外应用的断面粘结形式;(2)对比分析了聚氨酯道砟粘结技术在国内外新建铁路有砟-无砟过渡段的应用情况,给出了建议的过渡段粘结形式;(3)既有线宜采用道砟胶固化道床,并根据病害的位置和路基排水功能,选择影响维修的或不影响维修的断面粘结形式。     

曲线超高段聚氨酯固化道床施工变形控制

聚氨酯固化道床浇注过程中材料产生聚合反应导致体积膨胀。为确保高速铁路轨道的平顺性,须严格控制浇注施工中轨道的变形。针对济青(济南-青岛)高速铁路的实际线路情况,对比分析直线段、缓和曲线段、圆曲线段聚氨酯固化道床的施工变形,并采取相应的控制措施。曲线超高段聚氨酯固化道床施工时应调整保压配重和内轨侧与外轨侧的浇注流量,减小浇注时间差。现场监测结果表明,该控制措施达到了预期效果。     

铁路有砟道床聚氨酯固化技术的发展及应用

道床弹性固化技术是解决有砟轨道稳定性差、养护维修工作量大,以及高速铁路飞砟等问题的主要技术途径。论文介绍了聚氨酯材料道砟粘结和固化道床技术的作用机理、发展历史、试验研究及应用现状,分析了两种道砟固化技术在我国高速和重载铁路上的应用范围、前景和发展方向。     

无溶剂低黏度聚氨酯灌浆材料的制备研究

基于灌浆材料等体积混合要求,制备了无溶剂的低黏度聚氨酯灌浆材料。灌浆材料性能测试结果显示:固化剂为高活性含活泼氢化合物的灌浆材料黏度低,早期力学强度高;异氰酸酯为液态MDI类单体的灌浆材料力学强度和黏结强度高,并具有一定的柔顺性;随低黏度酯类降黏剂用量提高,灌浆材料的黏度、力学强度和黏结强度下降,断裂伸长率无明显变化。优化后的聚氨酯灌浆材料黏度低于50 m Pa·s,2 h拉伸强度和7 d拉伸强度分别在10 MPa和20 MPa以上,2 h抗压强度和7 d抗压强度分别在15 MPa和30 MPa以上,断裂伸长率在5%以上,湿黏结强度在2 MPa以上。同时,聚氨酯灌浆材料的可灌性好,可采用专用注浆设备长时间持续注浆,满足无砟轨道道床与路基层间离缝快速填充需求。     

济青高速铁路聚氨酯固化道床的动力特性测试分析

为验证350 km/h高速列车运营条件下聚氨酯固化道床的安全性、振动特性以及道床表面风场分布规律,在济青高速铁路开展了340～385 km/h逐级提速试验。测试结果分析表明:350 km/h高速列车运营条件下聚氨酯固化道床的行车安全性指标满足要求;相比于无砟轨道结构,聚氨酯固化道床具有更好的减振效果,在Z记权条件下其插入损失约为9.4 dB;线路中心正负风压变化最剧烈,是线路横断面中最容易发生道砟飞溅处。     

六枪头聚氨酯固化道床浇注设备研究

针对长直正线区段进行聚氨酯固化道床施工中浇注效率低等问题,设计了一种高效聚氨酯浇注施工设备.该浇注设备的6个可移动浇注枪头同时工作,可一次完成一个枕木单侧的浇注工作,同时也解决了浇注时因聚氨酯材料发生反应而产生的膨胀力不对称问题.可自动伸缩的走行系统配备有能够实时监测压力的道床保压装置,对浇注施工中的道床施加向下压力,...     

新型有砟道床聚氨酯表面胶结材料

基于等体积混合喷涂要求,对高早强、易捣固破坏的有砟道床聚氨酯表面胶结材料进行研究。性能测试结果显示:MDI100与220制备的预聚物粘度低,所制产品的综合性能最佳;合理控制PAPI掺量,可有效改善材料的工作性能和力学性能;聚醚多元醇330N与819复配效果优、憎水效果好,产品兼具良好的力学强度与柔顺性;液体高活性扩链交联剂T-41所制产品的早期力学强度和粘结强度满足天窗期施工要求,对水不敏感;R值在1.05～1.35时,产品性能稳定;断裂伸长率是胶结道床可捣固性优劣的决定性指标,为便于捣固维修,产品断裂伸长率宜为10%～35%。研制的聚氨酯表面胶结材料服役寿命长,可有效解决道砟飞溅问题,不影响道床正常养护维修。     

基于离散元法的列车运行速度对有砟道床工作性能影响的研究

不同的列车运行速度会使轨道结构产生不同的响应,列车运行速度越快,产生的振动和空气动力响应越大,会加剧道砟颗粒的磨耗、粉化,甚至道砟飞溅,进一步影响道床的稳定性和列车运行的安全性.为了更好地了解列车运行速度对道床工作性能的影响,采用离散元法对道床进行模拟,通过道床纵横向阻力试验数据验证模型的可靠性,并在此基础上分析和研究动力荷载作用下道砟位移、颗粒振动加速度随列车速度、道床深度、道床不同横向位置的变化趋势,从微细观层面了解道砟颗粒在不同工况下的工作性能.研究结果表明:道砟加速度和道砟颗粒位移在不同轴重和行车速度下的变化趋势相同,均是在轨下位置的道砟加速度最大、道床砟肩的位移值最大;在动荷载作用下,道砟颗粒均有向外运动的趋势,轨枕附近的道砟位移扰动较大,外围道砟在墙体约束作用下位移较小.     

宽枕板式聚氨酯固化道床上拱变形试验研究

为解决宽枕板式聚氨酯固化道床在浇注施工过程中出现的不同程度的轨道结构上拱现象,通过室内实尺模型试验,确定聚氨酯浇注发泡后道床的膨胀力、宽枕板上拱变形量以及合理的浇注方式。试验结果表明:对宽枕板式道床进行全断面聚氨酯浇注后,单块宽枕板受到的膨胀力约为40 k N;先浇注宽枕板板缝间的点位,宽枕板已经和混凝土板黏结形成约束力,有助于减轻完整浇注后轨道上拱的情况;双梯形聚氨酯固化道床施工时宽枕板的上拱变形明显减小;施工时分批次浇注会减少宽枕板的上拱变形量。     

聚氨酯固化道床浇注前轨道施工工艺研究

聚氨酯固化道床是继有砟轨道和无砟轨道以后的又一新型道床结构,不仅有足够的强度和稳定性,而且具备弹性好、可维修性好等优点。本文根据山西中南部铁路通道重载铁路综合试验段,对聚氨酯固化道床现场的实际施工过程进行了分析,总结出一套完整的聚氨酯固化道床浇注前轨道施工方法,并对施工过程中各环节质量卡控点,有针对性地提出了相应控制措施。