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。     

高速铁路路基复合注浆材料试验研究

高速铁路路基受施工质量、气候环境、列车荷载等因素影响,易出现冻胀、不均匀沉降等病害。铁路路基病害常采用注浆技术进行处理。为增强铁路路基注浆修复材料的工作性能,通过室内试验对复合注浆材料的力学及耐久性能进行研究,得出性能最佳的复合注浆材料种类及含量。结果表明:含量10%的粉砂使粉煤灰-水泥基注浆材料的28 d抗压强度、抗折强度达到最优值36.6 MPa、14.4 MPa,冻融前后的抗压强度差值最小;含量6%的硅灰使粉煤灰-水泥基注浆材料的28 d抗压强度、抗折强度达到最大值43.6 MPa、17.8 MPa,冻融前后的抗压强度差值最小;含量4.5%的膨胀剂使粉煤灰-水泥基注浆材料的28 d抗压强度、抗折强度达到最大值41.2 MPa、17.6 MPa,冻融前后的抗压强度差值最小。硅灰对复合注浆材料的增强效果最佳,膨胀剂次之,粉砂最差。     

铁路隧道衬砌脱空病害整治新材料及新工艺的应用研究

介绍铁路隧道衬砌脱空病害整治新材料及新工艺的研究及应用情况。从材料、机具、工艺及检测4个方面对传统回填注浆工艺进行改进。微膨胀注浆材料具有良好的流动性和填充性,可充分填充0.6 mm以上间隙,体积稳定性良好,28 d抗压强度超过50 MPa。新工艺采用设计的注浆杆代替传统注浆管,利用了注浆杆加压膨胀的原理,施工时安装、拆卸方便,提高了施工效率,节约了施工成本。通过现场试验及应用检测可知,使用微膨胀注浆材料及注浆新工艺进行脱空区病害整治后,衬砌厚度满足设计要求;注浆材料与混凝土结合情况良好,黏结强度为1.62 MPa,亦满足相关技术标准要求。     

基于正交设计的水泥基注浆材料配比试验研究

应用正交设计方法,以水料比、硫铝酸盐水泥掺量、硅灰掺量定为3个因素,每个因素设置了3个影响水平,按照正交表共计设计9组配比方案,并经由试验得到不同配比下注浆材料的出机流动度、90 min流动度、12 h抗压强度、1 d抗压强度、28 d抗压强度。采用极差分析,确定各影响因素敏感性,绘制直观分析图反映各因素对注浆材料流动度、抗压强度的影响,分析了各因素对注浆材料性能的影响规律。试验结果表明:当水料比为0.19,硫铝酸盐水泥掺量为13%,硅灰掺量为7%时水泥基注浆材料浆体出机流动度为385 mm,90 min流动度为350 mm,12 h抗压强度为4.8 MPa,1 d抗压强度为23.3 MPa,28 d抗压强度为86.9 MPa,均满足技术要求。     

高速铁路无砟轨道路基冒浆整治技术

立足于排、堵、注一体化设计理念,提出无砟轨道路基冒浆成套整治技术。首先采用聚合物混凝土在线间封闭层上浇筑排水明沟,然后采用硅酮嵌缝材料替换接缝处失效的嵌缝材料,最后采用灌浆材料注浆填充道床与路基层间的离缝。对于道床与路基层间小于10 mm的离缝,采用低黏度聚氨酯灌浆材料垂直注浆填充;对于道床与路基层间大于10 mm的离缝和空洞,采用聚合物改性水泥基灌浆材料侧向注浆填充。细化了排水强化、防水修复和注浆填充的具体施工工艺,对无砟轨道路基冒浆整治提供了有效指导。     

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。     

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。     

防冻型支座灌浆材料的研究

通过对负温及负温转正温条件下支座灌浆材料的性能,以及采取预养措施的支座灌浆材料性能进行研究,提出防冻型支座灌浆材料的设计思路.研究结果表明:普通灌浆材料在负温条件下直接灌注,浆体会被冻住;掺加防冻剂的灌浆材料,在没有养护措施和负温条件下砂浆2h强度达不到20 MPa;通过配方调整,研制出防冻型支座灌浆材料,其在5℃条件下2h内抗压强度＞20 MPa,可耐受持续负温.     

不同老化处理方式对混凝土防腐蚀涂层表面状态和拉伸性能的影响

选择醇酸、丙烯酸、聚氨酯和氟碳4类涂料进行对比试验,研究其耐紫外、耐湿热和耐碱溶液的性能。试验结果表明:醇酸涂层和丙烯酸涂层整体耐老化性能较差,湿热老化处理7 d后,试件的失光率高达90%以上,表面出现严重的开裂和起泡现象。聚氨酯涂层耐碱溶液的性能较好,但是受紫外老化和湿热老化影响较大,其紫外老化28 d后失光率大于75%,拉伸强度和断裂伸长率下降超过40%,湿热老化7 d后的失光率达97%,表面开裂和起泡情况严重。氟碳涂层耐老化性能优异,老化28 d后失光率不到20%,表面无粉化、开裂、起泡、剥落等现象,拉伸性能未受损害。4类涂层耐老化性能的顺序为醇酸涂层丙烯酸涂层聚氨酯涂层氟碳涂层。     

南水北调工程中线掏砂洞处理中灌浆材料的研究与应用

针对南水北调中线一期工程总千渠下掏砂洞分布广、数量多、走向不明、部分坍塌等工程特点,综合各行业所使用的灌浆材料特点,从材料的价格、结石体的收缩性等方面出发,设计了一种适合于地下掏砂洞处理的改性黏土水泥灌浆材料,研究了该材料中各组分对浆材的收缩性、流动性、塑性强度以及无侧限抗压强度的影响。实验结果表明,采用水泥：黏土：水=1：2：3,结构剂加入量为水泥的10％,浆液的适用期大于25min,28d抗压强度达到1．2．0MPa。该改性黏土水泥灌浆材料对掏砂洞充填饱满,与掏砂洞壁面连为一体,是一种优良的掏砂洞处理材料。     

不同老化处理方式对混凝土防腐蚀涂层表面状态和拉伸性能的影响北大核心

选择醇酸、丙烯酸、聚氨酯和氟碳4类涂料进行对比试验,研究其耐紫外、耐湿热和耐碱溶液的性能。试验结果表明:醇酸涂层和丙烯酸涂层整体耐老化性能较差,湿热老化处理7 d后,试件的失光率高达90%以上,表面出现严重的开裂和起泡现象。聚氨酯涂层耐碱溶液的性能较好,但是受紫外老化和湿热老化影响较大,其紫外老化28 d后失光率大于75%,拉伸强度和断裂伸长率下降超过40%,湿热老化7 d后的失光率达97%,表面开裂和起泡情况严重。氟碳涂层耐老化性能优异,老化28 d后失光率不到20%,表面无粉化、开裂、起泡、剥落等现象,拉伸性能未受损害。4类涂层耐老化性能的顺序为醇酸涂层<丙烯酸涂层<聚氨酯涂层<氟碳涂层。     

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。     

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。     

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。     

高速铁路架梁施工中自流平支座砂浆的研究及应用

桥梁铺架质量是保证梁体受力均匀的重要环节。国内梁体架设已逐步采用测力千斤顶作为临时支点,在支承垫石与支座底面之间采用自流平砂浆材料灌入填实后再落梁就位的施工工艺。本文结合高速铁路工程,对影响自流平砂浆性能的因素进行了试验分析,研制出施工性能好,早期强度高,2 h抗压强度>20 MPa,24 h抗折强度>10 MPa,无锈蚀、微膨胀、不泌水、耐久性能好、自流平、自密实,满足施工进度要求的TK-Z系列支座灌浆材料。     

盾构机盾尾密封油脂对橡胶性能影响研究

以三元乙丙橡胶为受试件,研究盾构机盾尾密封油脂对橡胶性能的影响,分别测试常温环境(23±2)℃下盾尾密封油脂浸渍橡胶7、14、21、31 d,老化条件(70℃×96 h)下盾尾密封油脂浸渍橡胶,以硬度、拉伸强度、拉断伸长率三个指标值表征油脂对橡胶性能的影响。结果表明,基于三项力学指标下的油脂对橡胶均具有腐蚀作用,且随浸渍龄期增加,橡胶性能损失愈大,老化条件下橡胶性能损失更为明显。建议以老化条件下油脂浸渍为测试条件,评价油脂对橡胶腐蚀性指标限值为：手涂型硬度损失≤10度、拉伸强度降低率≤30%、拉断伸长率降低率≤25%;泵送型硬度损失≤10度、拉伸强度降低率≤40%、拉断伸长率降低率≤30%。     

煤矸石质固土材料在固化土中的应用研究

为了更好地将煤矸石质固土材料应用于铁路与道路工程,系统研究了煤矸石质固土材料掺量、土壤含水率、施工延迟时间以及养护龄期对其应用性能的影响。试验结果表明:固化土的抗压强度随着煤矸石质固土材料掺量的增加而增长,在6%掺量时,固化土7,28 d抗压强度分别为3.9,5.4 MPa,满足国家标准中的技术要求;固化土的抗压强度随着土壤含水率的增加而先增加,在含水率为12.7%时达到最大,随后强度急剧下降;固化土的抗压强度随着延迟时间的延长先上升后下降,延迟4 h时抗压强度上升到最高;固化土抗压强度随着龄期的增长而持续增长,7,60,90 d时抗压强度分别能够达到3.90,5.90,6.45 MPa。     

地下工程自密实快硬锚索灌浆材料的试验研究及应用

对灌浆材料进行了系列研究,研制出一种自密实早强灌浆材料,该材料具有自流平、自密实特点,对钢筋无锈蚀作用,微膨胀、不泌水、耐久性能好。凝结时间可调整控制在0.5～12 h,能够满足5～35℃温度条件下的施工,早期强度发展迅速,24 h强度可达到42MPa,后期强度不倒缩,56天强度可达70.0 MPa。该成果在北京地铁15号线宋家庄站得到成功应用,取得良好的经济效益和社会效益。     

环境温度对砂型铸造AlSi7Mg材料力学性能的影响

浇注了3组AlSi7Mg材料砂型试棒,利用拉伸测试、扫描电镜及金相组织分析等手段,研究了砂型铸造AlSi7Mg材料的力学性能。结果表明:当环境温度从-40℃升至100℃时,AlSi7Mg材料的抗拉强度、屈服强度均有所降低,其中抗拉强度和屈服强度分别降低了14.3%和9.8%;材料的伸长率随着温度的提高不断增加;低温变形过程中材料显微组织显示共晶硅颗粒细小,分布较为均匀,试棒断口显微形貌显示局部分布着小的韧窝,具有准解理+韧窝型断裂的特征。     

高强型CA砂浆力学性能影响因素及力学机理研究

为了解高强型CA砂浆主要组成材料对力学性能影响,研究乳化沥青与水泥质量比、砂灰比对CA砂浆强度和弹性模量的影响;并采用扫描电镜观察CA砂浆水泥沥青微观胶凝结构和CA胶浆与砂界面情况,分析CA砂浆力学性能微观机理。结果表明:随乳化沥青与水泥质量比增加,CA砂浆28d轴心抗压强度和弹性模量显著下降;随砂灰比增加,CA砂浆弹性模量无明显变化,28d轴心抗压强度开始无明显变化,之后大幅度下降;水泥沥青微观胶凝结构特征和CA胶凝材料与砂的界面黏结决定CA砂浆力学特点。因此,合适的乳化沥青与水泥比和良好流动性能是CA砂浆良好力学性能的保证。