表观密度对聚氨酯泡沫固化材料力学性能的影响

为深化聚氨酯固化道床的研究,通过调整用水量控制聚氨酯泡沫固化材料的表观密度,研究表观密度对聚氨酯泡沫固化材料拉伸性能、撕裂性能、压缩性能和黏结性能的影响,并利用扫描电子显微镜观察聚氨酯泡沫固化材料的泡孔结构。结果表明:聚氨酯泡沫固化材料的表观密度直接影响其泡孔结构,随着表观密度的增加,泡孔数量及大孔数量均减少,而其拉伸强度、断裂伸长率、撕裂强度、压缩强度均呈线性增加,黏结强度逐渐增大。因此,综合考虑技术性和经济性,对碎石道床承载力和稳定性有更高要求的重载铁路而言,宜采用表观密度为165~200kg·m-3的聚氨酯泡沫固化材料;聚氨酯泡沫固化材料能够与混凝土和道砟石良好黏结,且相同表现密度下聚氨酯泡沫固化材料与混凝土的黏结强度高于其与道砟石的黏结强度。     

聚氨酯固化道床技术研究与应用

聚氨酯固化道床是一种弹性整体道床结构,既有有砟道床良好的弹性,又有无砟轨道整体性强、稳定性好和少维修的特点。介绍道床固化技术的发展历程及我国聚氨酯固化道床技术和关键技术,阐述聚氨酯固化道床的技术优势,现场实践证明聚氨酯固化道床技术的应用对于环境保护、资源节约和工务维修具有重要意义。聚氨酯固化道床技术在我国虽已具备推广应用的条件,但在明确应用范围的同时,应进行工艺和施工装备的深化研究,进一步降低小段落铺设聚氨酯固化道床的施工成本,提高工效。     

聚氨酯固化道床线路运营与维护

自2009年以来,聚氨酯固化道床在我国的高速、重载和客货混运线路上已铺设近7 km,运营中的固化道床轨道结构状态良好,无维修或少维修,验证聚氨酯固化道床技术的应用对于环境保护、资源节约和工务维修具有重要意义。聚氨酯固化道床技术在我国已具备推广应用的条件,研究固化道床的维修技术,对于固化道床的推广使用、保证线路运营安全、发挥聚氨酯固化道床的优势,具有重要意义。     

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。     

聚氨酯固化道床技术

氨酯固化道床是在已经达到稳定状态的碎石道床内浇注聚氨酯混合液,通过化学反应在道砟间完成发泡、膨胀和凝固,使聚氨酯材料挤满道砟间的空隙,同时牢固粘结道砟颗粒,形成的弹性固结整体道床结构.聚氨酯固化道床是兼备有砟轨道和无砟轨道优点的一种新型轨道结构,可大幅降低有砟线路养护维修,实现工务人一直追求的"扔掉洋镐"目标,道砟用量...     

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。     

预制式聚氨酯固化道床合理设计参数研究

采用经室内试验验证的聚氨酯固化道床结构离散元数值仿真模型及室内轨枕-聚氨酯固化道床刚度试验,对不同设计厚度条件下聚氨酯固化道床结构的物理、力学性能进行了分析。研究结果表明,聚氨酯固化道床试件的总残余变形量与固化道床的厚度呈正相关关系。但厚度较小的道床同样会引起固化道床结构的弹性降低,且会削弱道床对上部荷载的衰减作用,使传递至道床底部的应力增大。综合各方面因素,建议在客货共线的线路中将预制式聚氨酯固化道床结构的合理设计厚度定为30 cm。     

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。     

列车动力荷载下聚氨酯固化道床设计参数分析

基于多体动力学和有限元仿真方法,提出一种考虑行车荷载的聚氨酯固化道床仿真分析方法。以碎石道床作为对比,分析聚氨酯固化道床的应力特征及传递特性,并研究聚氨酯固化厚度对道床力学特性的影响。研究结果表明,聚氨酯固化道床的应力和路基顶部应力均小于碎石道床,其道砟颗粒能够更好地协同作用,道床应力分布更均匀,道床内应力及传递到路基的力更小;相比碎石道床,聚氨酯固化道床厚度设计值可调节范围更大,可减小至25 cm。     

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。     

预制装配式聚氨酯固化道床优化设计方案

预制装配式聚氨酯固化道床可实现道床结构的工厂化制造、装配式施工及单元化维修,对工程与环境条件恶劣的项目具有良好的适应性。为评估其结构设计、施工、运维的合理性并为其结构优化设计提供方向,在西银高铁首次建立装配式聚氨酯固化道床线上综合试验段。针对试验段建设中存在的问题进行研究分析,提出优化设计方案与思路,得出主要结论如下：道床块与轨枕之间粘接力不足、扣件调整能力差以及轨枕块之间缝隙施工便捷性差等是预制装配式聚氨酯固化道床存在的主要问题,在预制聚氨酯轨枕块、扣件等方面均具备一定优化设计空间;为确保道床块与轨枕之间的粘接力,且便于现场实施,预制装配式聚氨酯固化道床轨枕宽度宜为400 mm;为满足预制装配式聚氨酯固化道床日常维护调整需求,建议配套研发大调整量扣件系统,使其调整能力与无砟轨道扣件相当。     

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。     

曲线超高段聚氨酯固化道床施工工艺研究

以济青(济南—青岛)高速铁路为依托,针对曲线超高段聚氨酯固化道床的工程应用,总结其施工工艺。结果表明:曲线超高段聚氨酯固化道床施工工艺与正线基本一致;聚氨酯材料起发时间应控制在14～15 s;曲线超高段聚氨酯固化施工后,轨面高程普遍呈下降趋势,其变形值一般小于2 mm,但内轨侧变形一般大于外轨侧,差值约1 mm。研究结果可为今后类似工程提供参考。     

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.     

重载铁路聚氨酯固化道床结构形式及其合理参数的研究

聚氨酯固化道床被认为是有砟轨道和无砟轨道以外的第三种轨道结构。论文分析了聚氨酯固化道床三种结构形式的优缺点,推荐采用经济合理的轨下梯形聚氨酯固化道床形式。并针对该固化结构形式,基于对轨枕受力的影响和轨道刚度的合理匹配,研究了重载条件下固化道床合理的几何尺寸和刚度。     

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。     

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。     

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。     

沪昆高铁北盘江特大桥聚氨酯固化道床施工质量控制技术

聚氨酯固化道床是一种新型的轨道结构,兼备有砟轨道和无砟轨道的优点,可在有特定需要的区段铺设。沪昆高铁北盘江特大桥主桥为跨度445 m的上承式钢筋混凝土拱桥,设计的聚氨酯固化道床轨道结构受温度和徐变作用影响比较小,有利于线路的稳定且维修方便。本文介绍了碎石道床填筑和聚氨酯固化道床浇注施工质量控制技术,并对线路质量进行了动态测试。测试结果表明,北盘江特大桥聚氨酯固化道床能够满足列车运行安全性和稳定性要求,同时也适应高速铁路大跨度桥梁变形的要求,轨道平顺性良好,质量控制措施效果显著。     

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。