本發明涉及聚氨酯領域，具體而言，涉及一種聚氨酯道床塊及其制備方法。

背景技術：

傳統的有砟軌道采用散粒體碎石道床結構，具有造價低、施工簡單、良好的彈性及可維修特點，但穩定性差，易變形，粉化板結，維修工作量大。無砟軌道線路平順性好、穩定性高，但振動噪聲大，造價高，不易修復。

聚氨酯固化道床結合了有砟軌道和無砟軌道的優點，整體穩定性和彈性好，有良好的減振降噪效果。但是其現場施工工藝復雜，施工裝備龐大，受天氣和環境溫度影響也較大，施工進度緩慢，且難以適應既有線(是鐵路上經常提到的專業術語，指原先已經建造好的線路，通常要進行新建或改造線路時，稱之為既有線)180min天窗時間的施工要求。

現有聚氨酯固化道床技術采用現場施工，其澆筑質量受道砟清潔度、道床施工質量的影響較大，現場施工保證道床既清潔、又密實有一定的難度；另外現有的現場澆注裝備規模龐大，安裝儲料罐、發電機、空壓機、儲氣罐等澆注設備，以及加熱、烘干設備，需要10輛平板車，前后還需要機車和軌道車分別牽引，這樣龐大的澆注列車開進施工現場，單澆注前的準備工作和最后的收攤工作就需要約2小時，且澆注施工效率極其低下，受天氣和環境溫度影響也較大，施工進度緩慢，難以適應既有線180min天窗時間的施工要求。

因此，急需提供一種可靠性高、耐久性好的聚氨酯固化道床。

技術實現要素：

本發明的主要目的在于提供一種聚氨酯道床塊及其制備方法，以提高聚氨酯固化道床的施工和維護便利性。

為了實現上述目的，根據本發明的一個方面，提供了一種聚氨酯道床塊，該聚氨酯道床塊包括：聚氨酯塊，包括道砟以及分散在道砟間隙并將道砟粘結成塊體的聚氨酯。

進一步地，聚氨酯塊還設置有軌枕預設接口。

進一步地，軌枕預設接口為預埋套管、預埋螺栓或者預留孔。

進一步地，聚氨酯道床塊還包括：軌枕，軌枕通過軌枕預設接口設置在聚氨酯塊上。

進一步地，聚氨酯道床塊包括：軌枕，軌枕設置在聚氨酯塊上；以及聚氨酯粘結層，聚氨酯粘結層設置在聚氨酯塊與軌枕之間，用于將聚氨酯塊與軌枕粘結為一體結構。

進一步地，軌枕包括第一端節、第二端節以及設置在第一端節和第二端節之間的中間端節，其中，第一端節和第二端節分別設置在兩個聚氨酯塊上。

進一步地，第一端節和第二端節周圍的聚氨酯塊的上表面與第一端節和第二端節的上表面平齊。

進一步地，聚氨酯塊的垂直于軌道鋪設方向上的截面形狀為倒梯形或矩形。

進一步地，聚氨酯塊的垂直于軌道鋪設方向上的厚度為150～350mm。

為了實現上述目的，根據本發明的一個方面，提供了一種聚氨酯道床塊的制備方法，其制備方法包括：將道砟填入預制道床模板內進行搗固，得到道砟床塊；向道砟床塊中澆注聚氨酯原料，得到聚氨酯道床塊。

進一步地，將道砟分批填入預制道床模板內，每批道砟填入完成后進行搗固，得到道砟床塊。

進一步地，向道砟床塊中澆注聚氨酯原料得到聚氨酯道床塊的步驟包括：在道砟床塊上設置軌枕預設接口，得到帶接口前體；向帶接口前體中澆注聚氨酯原料，固化得到聚氨酯道床塊。

進一步地，向道砟床塊中澆注聚氨酯原料得到聚氨酯道床塊的步驟包括：在道砟床塊上設置軌枕預設接口，得到帶接口前體；向帶接口中澆注聚氨酯原料，固化得到帶接口的聚氨酯塊；通過帶接口的聚氨酯塊上的接口將軌枕設置在聚氨酯塊上，得到聚氨酯道床塊。

進一步地，軌枕預設接口為預埋套管、預埋螺栓或者預留孔。

進一步地，向道砟床塊中澆注聚氨酯得到聚氨酯道床塊的步驟包括：將軌枕設置在道砟床塊上，得到聚氨酯塊前驅體；向聚氨酯塊前驅體中澆注聚氨酯原料，固化得到聚氨酯道床塊。

應用本發明的技術方案，該聚氨酯道床塊是預先制備的通過聚氨酯粘結固化道砟而形成的聚氨酯道床塊。由于該聚氨酯道床塊是在現場鋪設之前預先制作的，可以在環境潔凈、溫度穩定的工廠或車間預制而成，其施工條件便利，進而使得到的聚氨酯塊具有形狀更規整，更規則，結構更密實的優點，鋪設于現場后聚氨酯塊相互獨立，其所鋪設的聚氨酯道床可靠性高、耐久性好，且方便運營過程中的養護維修。

通過在工廠化預制彈性道床塊，在工廠內在工廠制模，模板里放置道砟振動密實，這樣不僅可以保證道床的密實度，還能防止道砟的二次污染；然后灌注聚氨酯泡沫原材料，將道砟連接成一個整體，形成聚氨酯道床塊，然后鋪設于現場，這樣就避免了在現場安裝龐大的澆注設備，也避免了受天氣和環境溫度的影響，從而保證聚氨酯道床塊的質量，同時也能滿足在既有線天窗內施工的技術要求。

而且，在優選的實施例中，將軌枕與聚氨酯塊連接為一體，形成牢固的復合結構，帶有一定的彈性，提高了預制聚氨酯道床塊的整體性，能夠滿足軌道對平穩性、舒適性的要求。預制聚氨酯道床塊在工廠制模，模板里放置道砟，然后振動密實，灌注彈性材料，形成整體結構，再鋪設于現場，該預制的聚氨酯道床塊可靠性高、耐久性好、易施工和維護。

附圖說明

構成本申請的一部分的說明書附圖用來提供對本發明的進一步理解，本發明的示意性實施例及其說明用于解釋本發明，并不構成對本發明的不當限定。在附圖中：

圖1和圖2示出了根據本發明一種優選實施例中的預制聚氨酯道床塊的整體結構示意圖；其中，圖1示出了沿軌道延伸方向上的側視圖，圖2是俯視圖；

圖3和圖4示出了根據本發明一種優選實施例中的預制聚氨酯道床塊的垂直于軌道鋪設方向上的側視圖；

圖5和圖6示出了圖1的聚氨酯道床塊的預制道床模板示意圖，其中，圖5示出了該預制道床模板的側示圖，圖6示出了該預制道床模板的俯視圖。

其中，上述附圖包括以下附圖標記：

11、軌枕；12、聚氨酯塊；

13、第一側板；14、第二側板；15、底板；16、間隔板。

具體實施方式

需要說明的是，在不沖突的情況下，本申請中的實施例及實施例中的特征可以相互組合。下面將結合實施例來詳細說明本發明。

需要注意的是，這里所使用的術語僅是為了描述具體實施方式，而非意圖限制根據本申請的示例性實施方式。如在這里所使用的，除非上下文另外明確指出，否則單數形式也意圖包括復數形式，此外，還應當理解的是，當在本說明書中使用術語“包含”和/或“包括”時，其指明存在特征、步驟、操作、器件、組件和/或它們的組合。

正如背景技術所介紹的，現有技術中的聚氨酯固化道床因現場施工工藝復雜，受既有線天窗內施工的技術要求、現場天氣以及環境溫度等的影響而難以保證質量，為了改善現有技術中這一狀況，在本申請一種典型的實施方式中，提供了一種預制的聚氨酯道床塊，如圖1、圖2和圖3所示，該聚氨酯道床塊包括：聚氨酯塊12，包括道砟以及分散在道砟間隙并將道砟粘結成塊體的聚氨酯。

由于現有技術中在現場鋪設聚氨酯道床時，受環境條件的限制，所形成的聚氨酯道床形狀不規則，結構不夠密實。而且，傳統現場澆筑的聚氨酯道床不僅需要復雜的工藝控制，而且成型后截面形狀不規則，隨機性大。此外，聚氨酯道床都是整體鋪設固化，現有技術中的而沒有單獨的、可以靈活使用的聚氨酯塊。在后期需要更換或維修時，只能將整體道床進行局部破壞或割裂，而這樣不僅需要復雜的工藝，而且割裂也難以形成規則的結構和形狀，給運營過程中的養護維修造成不便。

與上述現有技術相比，本申請所提供的上述聚氨酯道床塊，是獨立于軌道鋪設現場的預先制備的通過聚氨酯粘結固化道砟而形成的聚氨酯道床塊。由于該聚氨酯道床塊是在現場鋪設之前預先制作的，比如可以在環境潔凈、溫度穩定的工廠或車間預制而成，其施工條件便利，進而使得所制備得到的聚氨酯塊12具有形狀更規整，更規則，結構更密實的優點，鋪設于現場后聚氨酯塊相互獨立，方便運營過程中的養護維修，而且利用其所鋪設的聚氨酯道床可靠性高、耐久性好、且易施工和維護。

為了進一步提高上述預制的聚氨酯道床的質量及現場鋪設效率，在本申請一種優選的實施例中，上述聚氨酯塊12上還埋設設有軌枕預設接口。通過預埋軌枕預設接口，便于在聚氨酯道床塊的預制工廠或者在施工現場非常快速地通過該軌枕預設接口將軌枕11設置在聚氨酯塊12上，從而提高施工或維護效率。

上述優選實施例中軌枕預設接口的具體接口形式可根據實際施工需求而定。比如聚氨酯塊12與軌枕11連接方式有多種方式，比如是螺栓連接、銷釘固定連接或者綁扎的連接方式，其軌枕預設接口的具體接口形式可以設置與上述連接方式相應的結構形式。在本申請一種優選實施例中，上述軌枕預設接口為預埋套管、預埋螺栓或者預留孔。

為了進一步提高現場施工效率，在本申請另一種優選的實施例中，如圖1至圖4所示，上述聚氨酯道床塊還包括軌枕11，軌枕11通過軌枕預設接口設置在聚氨酯塊12上。通過上述軌枕預設接口直接將軌枕11設置在聚氨酯塊12上，從而形成預制的聚氨酯道床塊。直接將預制的連接有軌枕11的聚氨酯道床塊應用于現場道床的鋪設以及聚氨酯有砟軌道的施工鋪設中，既能提高軌道的鋪設質量，又能提高施工效率。

為了進一步提高聚氨酯道床塊的結構和性能的整體穩定性，在本申請一種優選的實施例中，如圖1至圖4所示，上述聚氨酯道床塊包括軌枕11以及聚氨酯粘結層，軌枕11設置在聚氨酯塊12上；聚氨酯粘結層設置在聚氨酯塊12與軌枕11之間，用于將聚氨酯塊12與軌枕11粘結為一體結構。

上述優選實施例中，通過將軌枕11與聚氨酯塊12通過聚氨酯粘結層粘結為一體結構的聚氨酯道床塊，而且，該聚氨酯粘結層可以在澆注聚氨酯形成聚氨酯塊12的同時將軌枕11與聚氨酯塊12連接為一體，形成牢固的復合結構。這樣形成的復合結構帶有一定的彈性，提高了預制聚氨酯道床塊的整體性，進而提高了聚氨酯道床固化的有砟軌道的平穩性和舒適性。

對上述軌枕11的具體形狀和結構并無特殊限定，根據實際路段需求對現有軌枕11的形狀或結構進行合理改進即可，其與聚氨酯塊12的設置方式也可以采用現有設置方式進行設置。在本申請一優選實施例中，如圖1和圖2所示，上述軌枕11包括第一端節、第二端節以及設置在第一端節和第二端節之間的中間端節，其中，第一端節和第二端節分別設置在兩個聚氨酯塊12上。

為了進一步提高軌枕11與聚氨酯塊12之間連接的牢固性，在本申請一具體的實施例中，上述第一端節和第二端節周圍的聚氨酯塊12的上表面與所述第一端節和第二端節的上表面平齊。這樣可以使軌枕11與道砟組成的聚氨酯塊12連接更穩固，整體穩定性更好。

上述優選實施例中的聚氨酯道床塊中，對聚氨酯塊12的具體形狀無特殊要求，只要滿足實際施工需求即可。在本申請中包括但不僅限于其垂直于軌道鋪設方向的截面形狀為倒梯形或矩形。

此外，對上述聚氨酯道床塊中聚氨酯塊12的厚度和寬度也無特殊要求，可以根據實際需求進行合理調整。在本申請一優選實施例中，上述聚氨酯塊12的垂直于軌道鋪設方向上厚度為150～350mm，該厚度范圍可以滿足各種軌道鋪設需求。

在本申請另一種典型的實施方式中，提供了一種聚氨酯道床塊的制備方法，該制備方法包括：將道砟填入預制道床模板內進行搗固，得到道砟床塊；向道砟床塊中澆注聚氨酯原料，得到聚氨酯道床塊。

本申請的上述聚氨酯道床塊的制備方法，通過利用工廠化預制的道床塊模板在工廠內進行預制，通過向預制道床模板里放置道砟，然后經過振動密實，不僅可以保證道床的密實度，還能防止道砟的二次污染。然后向密實的道砟澆注液體聚氨酯原料，通過聚氨酯原料的固化將道砟連接成一個整體，從而形成聚氨酯道床塊。上述制備方法不僅避免了在現場安裝龐大的澆注設備，而且避免了受天氣和環境溫度的影響，提高了聚氨酯道床塊的質量，同時還能滿足在既有線天窗內施工的技術要求。

上述制備方法中，預制道床模板可以是在工廠加工成的專門用于生產聚氨酯道床塊的模具。在本申請一種優選的實施例中，如圖5和圖6所示，該預制道床模板包括通過第一側板13，第二側板14，底板15以及間隔板16通過螺栓和限制位移的方式組合而成。軌枕11設置在模板的內部偏上位置。間隔板16可以控制聚氨酯塊12內側邊界尺寸和軌枕11的高度。上述預制道床模板為可拆裝設計，方便脫模。

上述澆注時所用的聚氨酯原料采用現有制備聚氨酯固化道床常用的聚氨酯原料即可。比如，澆注用的聚氨酯原料包括：a組分：異氰酸酯，分子結構中含有異氰酸酯基團(－nco)的化合物；b組分：包括聚醚多元醇、表面活性劑、擴鏈劑以及發泡劑等的混合物；催化劑：調整、促進a組分、b組分化學反應速度的物質。優選，上述a組分中不含有游離tdi。從環保角度考慮，上述b組分中最好揮發性有機化合物(voc，g/l)≤100、可溶性鉛(pb，mg/kg)≤90、可溶性鉻(cr，mg/kg)≤60、可溶性鎘(cd，mg/kg)≤75、可溶性汞(hg，mg/kg)≤60，當采用moca類擴鏈劑時，其在空氣中的濃度不超過0.03mg/m²。更優選，催化劑不使用氟氯化碳(cfc)或氫氟氯化碳(hcfc)。

將上述聚氨酯原料澆注于道砟中，其在道砟空隙中發泡、膨脹，產生聚氨酯泡沫體充填道砟內部間隙，固化起到黏結、固定碎石道砟顆粒和軌枕11的作用。經過脫模后即可形成預制聚氨酯道床塊。

上述制備方法中，優選分批填入道砟，其目的是為了提高道床的密實性，進而提高道床的穩定性，在實際生產中，具體添加的次數可以根據實際需求進行合理調整。在本申請中，優選將道砟分三批填入預制道床模板內，每批道砟填入完成后進行搗固，得到道砟床塊。

具體地，比如可以是第一次向預制道床模板內填入道砟150mm厚，搗固，穩定密實；第二次再填100mm厚，搗固、穩定密實；第三次填入道砟的厚度達到預計厚度。分三次填入并搗鼓可以使道砟分散均勻，結構穩固。

對于具體使用的道砟的材質和粒徑級配應符合《鐵路碎石道砟》相應規定，表面清潔度也需要符合特級道砟標準要求。

為了便于提高現場鋪設道床的效率，在本申請的一個優選實施例中，向道砟床塊中澆注聚氨酯原料得到聚氨酯道床塊的步驟包括：在密實塊上設置軌枕預設接口，得到帶接口前體；向帶接口前體中澆注聚氨酯原料，固化得到聚氨酯道床塊。

上述優選實施例通過在預制聚氨酯道床塊時便預設后續鋪設道床時與軌枕連接的預設接口，使得后續在現場施工時很方便快捷地固定軌枕。

為了進一步提高現場鋪設效率，在本申請另一種優選實施例中，上述向道砟床塊中澆注聚氨酯原料得到聚氨酯道床塊的步驟包括：在密實塊上設置軌枕預設接口，得到帶接口前體；向帶接口前體中澆注聚氨酯原料，固化得到帶接口的聚氨酯塊；通過該帶接口的聚氨酯塊上的接口將軌枕設置在聚氨酯塊上，得到聚氨酯道床塊。

上述優選實施例中，軌枕預設接口的形式可以根據實際需要進行合理設置。在本申請中，軌枕預設接口包括但不僅限于為預埋套管、預埋螺栓或者預留孔。

在本申請另一種優選的實施例中，向道砟床塊中澆注聚氨酯原料得到聚氨酯道床塊的步驟包括：將軌枕設置在道砟床塊上，得到聚氨酯塊前體；向聚氨酯塊前體中澆注聚氨酯原料，得到聚氨酯道床塊。

上述優選實施例中，將軌枕11設置在搗固后的道砟床塊的上方，軌枕11兩側也有一定深度的道砟，填充聚氨酯時也可以使聚氨酯升高到與軌枕11兩側平齊的高度，這樣可以使軌枕11與道砟組成的聚氨酯塊12連接更穩固，整體穩定性更好。如圖1和圖2所示，上述優選實施例所制備的聚氨酯道床塊包括：軌枕11以及設置在軌枕11下方的聚氨酯塊12。該預制聚氨酯道床塊在預制道床模板中成型。

從以上的描述中，可以看出，本發明上述的實施例實現了如下技術效果：

1)利用預制道床模板對聚氨酯道床塊采用工廠化預制，制造質量和精度易于保證；減少了現場施工量，有利于加快施工進度。

2)便于采用配套的不同類型的軌枕，為軌道系統提供較好的彈性和穩定性。

3)便于采用低毒性的聚氨酯材料進行澆注，提高施工安全和生態環境的安全性。

以上所述僅為本發明的優選實施例而已，并不用于限制本發明，對于本領域的技術人員來說，本發明可以有各種更改和變化。凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。