高速铁路客运专线建设用聚氨酯胶粘剂的技术要求及应用 刘鹏.

高速铁路客运专线建设用聚氨酯胶粘剂的技术要求及应用

刘 鹏

（上海回天化工新材料有限公司，上海 松江 201600）

摘要：介绍了聚氨酯树脂灌封胶在我国高速铁路客运专线路基建设应用的技术规范、使用方法、未来的需求量。

关键词：高速铁路；凸型挡台；聚氨酯树脂；胶粘剂；技术规范

根据国际成熟经验，高速铁路铺设采取无砟轨道技术，为解决轨道材料的热胀冷缩、高速冲击产生的振动位移等问题，高速铁路轨道板之间用凸型挡台定位，并采用粘接性好、弹性优、抗压缩变型恢复快、耐震动疲劳性优异的聚氨酯胶粘剂作为高速铁路轨道板与凸型挡台缝隙之间的填充材料。

根据国家铁道部的设计方案，无砟轨道铺设用胶将以国产胶粘剂产品为主，无砟轨道单轨每5米嵌入一个凸型挡台，每个挡台需灌注双组份聚氨酯胶粘剂约17.8kg，每公里双轨无砟轨道建设需双组份聚氨酯灌封胶粘剂7.12吨。

根据国务院2004年审议通过的《中长期铁路网规划》，到2012年，全国铁路营业里程达到11万公里，按照我国近期高速铁路规划，到2012年，我国将建成客运专线42条，总里程1.3万公里，其中时速250公里的线路有5000公里，时速350公里的线路有8000公里。根据2009年国家铁道部已经动工和计划在三年内建设的高速无咋轨道有广深港线、广珠线、成灌线、石太线、武广线、沪宁线、哈大线、京沪、兰新等高速铁路客运专线，根据规划预计未来十年，每年用于铁路建设的双组份聚氨酯胶粘剂将超过万吨。

1 凸型挡台灌注用聚氨酯胶粘剂的技术规范

1.1高速铁路客运专线路基的组成

我国高速铁路客运专线的建设主要是引进日本的CRTS I型板式无砟轨道及德国的CRTS Ⅱ型板式无砟轨道铺设技术，以引进日本的CRTS I型板式无砟轨道铁路为例，高速铁路路基的组成如下(如图1所示)：

•①混凝土基础

•②CA砂浆（乳化沥青砂浆）

•③SL-I型砂浆灌注袋

•④轨道板

•⑤凸台树脂灌注袋

•⑥凸台树脂

•⑦凸型挡台

•⑧扣件系统

•⑨铁轨

1.2凸型挡台灌封用聚氨酯树脂胶粘剂技术规范

凸型挡台灌封用聚氨酯树脂胶粘剂在固化后主要起列车在高速运行中对轨道板的定位、减震、缓冲作用，要求在－45℃～80℃都有弹性、粘接性。中国铁道科学研究院在引进日本高速铁路凸型挡台聚氨酯树脂灌注胶技术标准的基础上，根据我国南北气候差异大的特点，把产品分为严寒型和常温型，严寒型产品除了保持常温型产品的性能指标外,还要测试树脂固化后在低温下的物理性能指标,主要适用于我国的东北地区、部分西北严寒地区，东北部分地区气候资料如表1。

表1 沈阳以北沿线气候资料统计

项目 数据 项目 数据

年平均气温 4.4～8.4 ℃ 年平均降水量 481.8～682.7mm 极端最高温度 36.1～39.8℃ 平均相对湿度 62%～65%

极端最低温度 -39.9～-32.8℃ 最大积雪厚度 17～30cm

最大月日平均温差 11.6℃～14.3℃ 最大季节冻土深度 1.37～2.05m

严寒型的凸型档台灌封用聚氨酯树脂胶粘剂在脆性温度及压缩耐寒系数指标上有严格的要求。

脆性温度：

一般是指当低于某一温度时，高分子材料的韧性急剧下降，高分子材料将由韧性状态转变为脆性状态，这一温度称为脆性温度。脆性温度并不是材料可以长时间使用的温度，在该温度下，高分子材料已经失去弹性，不能正常使用。通常情况下，脆性温度要比实际使用温度低。

压缩耐寒系数：

是反映在某一低温温度下，材料的形变的能力。系数范围0～1，系数越大，说明材料的柔韧性越好，在低温下分子活动能力越强，耐低温性能越好。

我国正在建设的哈大高速铁路客运专线的凸型挡台灌封用的聚氨酯树脂胶粘剂即选用严寒型的产品。

2008年铁道部科学技术司发布了客运专线铁路CRTSⅠ型板式无砟轨道凸型挡台填充聚氨酯树脂（CPU）暂行技术条件（科技基[2008]74号）

其主要技术标准如表2（固化前）所示：

表2 双组份PU灌注胶混合液的性能指标要求

序号 项 目 单位性能指标要求

1 粘度Pa·s ≤10

2 可工作时间min ≥20

3 表干时间h ≤24

4 承载时间h ≤48

5 固化收缩量mm ≤10

凸台树脂材料A组分和B组分混合后浇铸体固化后的性能指标应满足表3的要求。

表3 固化后浇铸体的性能指标要求

序号 项 目 单位性能指标要求

1 外观质量 / 表面平整,无明显杂质、气泡、褶皱、裂纹

2 表观密度 kg/m³ ≥1.05×103

3 硬度（邵尔C） 度≥50

4 弹性系数 kN/mm10±2

5 剪切强度 MPa ≥2.0

6 粘结强度 MPa ≥0.50

7 疲劳性能 / 永久变形≤1.2mm，弹性系数变化率在±20％以内，外观无异常。

8 耐腐蚀性

9 耐热老化性

/ 外观无异常，弹性系数变化率在±20％以内。

10 脆性温度*℃≤－50

11 压缩耐寒系数(1)/ ≥0.50

1.2.1几种标准的测试方法:

GB/T1682-1994 硫化橡胶低温脆性的测定（单试样法）

GB/T1690-2006 硫化橡胶耐液体试验方法

GB/T3512-2001 硫化橡胶或热塑性橡胶热空气加速老化和耐热试验GB/T6034-1985 硫化橡胶压缩耐寒系数的测定

HG/T2489-2007 鞋用微孔材料硬度试验方法

2、凸型档台灌封用聚氨酯胶粘剂的应用

2.1湖北回天胶业公司的产品实测技术指标如表4、表5。

表4 双组份PU灌注胶混合液的性能指标

序号 项 目 单位

性能指标要求

回天测

试数据

1 粘度Pa·s ≤10 3.2

2 可工作时间min ≥20 50

3 表干时间h ≤2

4 8

4 承载时间h ≤48 合格

5 固化收缩量mm ≤10 6.9