固結交通道路的方法

2023-06-08 15:40:26 1

專利名稱：固結交通道路的方法
固結交通道路的方法本發明涉及一種固結交通道路，優選鐵路軌道、公路和未固結的道路 的方法。交通道路，例如鐵路軌道、公路和未固結的道路，主要含有^*顆粒。 因此，鐵路軌道通常有路床。在未固結的公路和道路的表面上通常有散砂 或塵土。經常有必要固結這些顆粒。在鐵#道的情況下，鬆散道碴碎石可揚起並因此產生問題。特別是高速列車，例如ICE列車，揚起它們底下 的碎石以致車身底板受到損壞。這是因為在很多國家的道床不如在德國埋 得深，然而，將它們埋得更深需要額外的費用。另一問題是未固結的公路和道路的固結問題。這些通常用塵土、礦砂 或砂礫覆蓋。若在上面駕使，塵土可;^或碎石可揚起。這導致環境汙染 也導致車輛變髒，這又能對其產生增加的磨損。飛石也可對行人造成傷害。 此外，在未固結的公路上有相當大的應力。尤其可形成車轍。這是不希望 的，因為深的車轍導致車輛的損壞並且水可在車轍裡聚集而導致道路的毀 壞。又一問題是公路的修復和固結。即使固結的公路也易遭受磨損，可導 致築路所用材料的柏，。這裡，完全修復經常是昂貴並費時的。現有技術公開了許多固結這類交通道路的可能性。在固結鐵路軌道的 地區，目前道碴粘結技術是既定技術。粘結用於防止道碴揚起、穩定道床 並在軌道施工過程中保護運行的軌道。在該方法中，通常先將軌道道碴施 用於道碴床。然後用自固化粘合劑以噴霧法潤溼道碴。常用的粘合劑是環 氧化物粘合劑，但也可使用丙烯酸酯粘合劑和聚氨酯。因此，WO 2004/07卯94描述了通過與塑料粘結並在碎石路床內部施用 插入物來固結碎石床，例如鐵路路堤。DE 197 29 348描述了 一種在軌道施工中製備密閉、可排水的碎石路面 的方法。道碴上層以填充材料的窩洞充填層覆蓋。填充材料還可以最大
10cm高的一層在道碴上施用。所用填充材料是粒度為l-16mm的散裝材 料，其顆粒用塑料膜覆蓋。例如，將環氧樹脂或聚氨酯用作粘合劑。DE 198 11 838描述了一種固結道碴床的方法和設備。將一種液體固結 材料注入道碴床。該固結材料還可為聚氨酯。類似的方法還描述於US 4156440中。CH 595512描述了一種穩定和減振鐵路軌道的方法，其中將能發泡的 聚氨酯混合物引入道床，在該處固化成泡沫。通過施用塑料固結鬆散土也是已知的。已知木^石層可用塑料固結，例 如在開礦中或為了固結表面。可使用不同的塑料，例如聚酯、聚丙烯酸酯 或聚氨酯。DE 197 03 980描述了使用可生物降解塑料來固結土壤。這裡對土壤進 行種植，以此穩定所述土壤。為穩定未固結的道路，尤其需要避免塑料層 分解。US 3,719,050描述了使用聚氨酯預聚物穩定土壤。這些預聚物應優選 是防水的。通過水進行固化。這引起對未固結道路的固結不利的聚氨酯發 泡。此外，在預聚物與水的反應中形成的聚脲不是疏水性的，以致它們不 提供防水保護並且也可能水解分解。目的是安全地固結交通道路並以此避免顆粒揚起。此外，意欲降低道 路上的磨損。固結應可以通過簡單的方法進行並不應造成任何環境問題。 此外，應處理交通道路以使水侵襲減到最少。如果疏水性聚氨酯在道路表面和/或內部存在，則可驚人地達到該目的。本發明涉及一種固結道路的方法，其中將至少一種塑料，尤其是疏水 性聚氨酯施用於道路的表面和/或內部。在很多應用中，在軌道和在未固結的公路和道路兩種情況下以及在公 路的修復中，將疏水性聚氨酯施用於交通道路表面就夠了。在最簡單的情 況下，聚氨酯的施用可通過將聚氨酯的液態原料組分通過噴霧或通過澆注 至道路進行，在該處它們固化而得到聚氨酯。因為由此消耗較少原料而優 選噴霧。噴霧可通過車輛或人工進行。
在本發明方法的特別實施方案中，尤其在M術^:顆粒層的情況下， 將塑料引入該層中。該實施方案優選在軌道的情況下使用。例如，這可通過在混合器中用塑料的液態原料組分潤溼顆粒，在軌道 的情況下通過潤溼道碴，並將潤溼的顆粒施用於交通道路而進行，在該處 原料組分固化成聚氨酯。木;^t碎石優選如通常用於生產道床的道碴。道碴碎石的尺寸取決於軌道的承載。通常，道碴碎石的尺寸為30-70mm。它們優選由硬巖石如玄武 巖組成。原則上，可以用來用塑料的液態原料組分基本完全潤溼道碴碎石的所 有類型的混合器可用作將道碴碎石與塑料的原料組分混合的混合器。由優 選具有內件的開放式容器如轉鼓組成的混合器已證明是特別合適的。可旋 轉轉鼓或移動內件來混合。該混合器是已知的並用於例如生產混凝土混合料的建築業中。為將混合物施用於待固結的表面，將混合器裝到車輛如拖拉機、前裝 載機或卡牟或鐵路車輛上可能是有利的。在本發明方法的該實施方案中， 每種情況下可將該混合物傳送至待施用的地點。清空混合器後，如果需要， 可人工，例如通過耙子分配混合物以獲得所需結構。在本發明方法的實施方案中，碎石與塑料的液態原料組分的混合連續 進行。為此，將碎石和塑料的液態原料組分連續引入混合器中並連續排出 潤溼的碎石。在該程序中，必須確保原料保留在混合器中直到可能進行碎 石的充分潤溼。方便地，這樣的混合設備可用塑料的液態原料組分潤溼的 碎石從混合器中以所需的量排出的速度沿待固結的道床移動。也可以固定 的方式操作連續的混合設備並將從混合器排出的潤溼的碎石傳送至所需地 點。在本發明方法連續進行的另 一實施方案中，混合器可以是將碎石連續 引入的轉鼓。該鼓裝有將塑料的原料組分連續分布於碎石上的噴嘴。這裡 鼓的旋轉確保了塑料和碎石的完全混合。然後通過鼓底的開口將塑料/碎石 複合材料連續排出。轉鼓可水平也可以不同角度傾斜而促進排出。在連續方法的又一實施方案中，可將碎石連續傳送到穿過通道的傳送
帶上。該通道具有將塑料原料連續排出到碎石上所經過的開口。在傳送帶 的末端，潤溼的碎石落到軌道上或落入以可調節的傳送速度將複合材料排 出到軌道上的開放式鼓中。優選用塑料固結全部道碴床。也可用塑料僅固結道碴床的上層，優選最大至20cm。在該實施方案中，開始也可以不用塑料而澆注道碴床，然後 可施用塑料的液態原料組分，或首先僅澆注部分道碴床，然後如上所g 用 一層與塑料的液態原料組分混合的碎石。可使用的塑料是聚氨酯、環氧樹脂、不飽和聚酯樹脂、丙烯酸酯樹脂 和甲基丙烯酸酯樹脂。在本發明的優選實施方案中，將疏水性的、基本上密實的聚氨酯用作 塑料。關於優選使用的疏水性聚氨酯，可在下文規定。疏水性聚氨酯的組分通常理解為意味著含有游離異氰酸酯基團的化合 物和含有可與異氰酸酯基團反應的基團的化合物。可與異氰酸酯基團反應的基團通常是羥基或氨基。因氨基極具反應性以及因此必須快速處理該反 應混合物而優選羥基。通過這些組分反應形成的產物在下文通常指聚氨酯。若施用疏水性聚氨酯的組分，則未固結的公路的上層或道床碎石不必 以千態存在。當溼的碎石存在時，也可驚人地獲得在聚氨酯和碎石之間良 好的粘附。未固結公路上的水坑甚至基本上沒有削弱聚氨酯的施用，因此 甚至可在水下固化疏水性聚氨酯。原則上，室溫下是液態的並且含有至少兩個異氰酸酯基團的所有多異 氰酸酯、混合物和預聚物可用作多異氰酸酯。優選使用芳族多異氰酸酯，特別優選曱苯二異氰酸酯(TDI)和二苯基甲 烷二異氰酸酯(MDI)的異構體，尤其是MDI和多亞苯基多亞曱基多異氰酸 酯的混合物(粗MDI)。多異氰酸酯例如也可通過摻入異氰脲酸酯基團以及 尤其通過摻入尿烷基團改性。上述化合物通過多異氰酸酯與少於化學計算 量的含有兩個活性氫原子的化合物反應製備並通常稱為NCO預聚物。它 們的NCO含量通常為2-29重量％。使用芳族多異氰酸酯的缺點是由此製備的聚氨酯的顏色不夠穩定。通
常，經過一定的時間發生聚氨酯的顯著泛黃。在其中高度的顏色穩定性是 重要的本發明方法的應用情況下，因此優選使用脂族多異氰酸酯。優選六亞甲基二異氰酸酯(HDI)和異佛爾酮二異氰酸酯(IPDI)。因脂族多異氰酸酯的高度揮發性，它們通常以其反應產物的形式使用，尤其作為縮二脲、脲基甲酸酯或異氰尿酸酯使用。通常，將多官能醇(所謂的多元醇)或不太優選的多官能胺用作含有至 少兩個與異氰酸酯基團反應的氫原子的化合物。所用聚氨酯的疏水性尤其可通過在聚氨酯體系的至少一種原料組分， 優選多元醇組分中添加含有羥基官能團並在脂肪化學中常用的組分而產 生。許多含有羥基官能團並在脂肪化學中常用的組分是已知並可使用的。 實例是蓖麻油，用羥基改性的油如葡萄籽油、黑枯茗油、南瓜子油、琉璃 苣子油、大豆油、小麥胚芽油、菜籽油、向日葵油、花生油、杏核油、乳 香黃連木油、杏仁油、橄攬油、澳洲堅果油、鱷梨油、沙棘油、U油、 榛子油、月見草油、野玫瑰油、大麻油、薊油、核桃油，用羥基改性和基 於肉豆蔻腦酸、棕櫚油酸、油酸、異油酸、傘形花子油酸(petroselenic acid)、 順式9-二十碳烯酸、芥酸、神經酸、亞油酸、亞麻酸、二十碳四烯酸 (stearidonicacid)、花生四烯酸、二十碳五烯酸、二十二碳三烯一炔酸或二 十二碳六烯酸(cervonic acid)的脂肪酸酯。在這裡優選使用蓖麻油和其與環 氧烷烴或酮/甲醛樹脂的反應產物。上述化合物例如由Bayer AG以商品名 Desmophen 1150出售。另 一類優選使用的在脂肪化學中常用的多元醇可由環氧化脂肪酸酯的 開環並且同時與醇反應及合適的話隨後進一步酯交換反應而獲得。大體上 通過這些產物中存在的烯烴雙鍵的環氧化作用，接著通過所得環氧基團與 一元醇或多元醇反應而將羥基引入油脂中。環氧化物環成為羥基或在多官 能醇的情況下成為含有更多OH基團的結構。因油脂通常是甘油酯，在上 述反應過程中也進行類似的酯交換反應。以此獲得的化合物優選具有 500-1500g/mol的分子量。該產品例如購於Henkel。在本發明方法的特別優選實施方案中，所用的密實的聚氨酯是一種可
通過多異氰酸酯與含有至少兩個可與異氰酸酯基團反應的氫原子的化合物 反應製備的聚氨酯，其中含有至少兩個活性氫原子的化合物包含至少一種 在脂肪化學中常用的多元醇和至少一種以苯酚改性的芳族烴樹脂，尤其是 茚-香豆酮樹脂。這些聚氨酯和其組分具有如此高的疏水性以致於原則上它 們甚至可在水下固化。優選將以苯酚改性的節-香豆酮樹脂，特別優選芳族烴樹脂的工業混合 物用作以苯酚改性並含有酚端基的芳族烴樹脂，尤其是含有通式(I)的化合物作為基本成分的那些其中n為2-28。該產品可市購且例如由Riitgers VFT AG以商品名 NOVARES⑧提供。以苯酚改性的芳族烴樹脂，尤其是以苯酚改性的茚-香豆酮樹脂通常具 有0.5-5.0重量％的OH含量。在脂肪化學中常用的多元醇與以苯酚改性的芳族烴樹脂，尤其是茚-香豆酮樹脂，優選以100:1-100:50的重量比使用。可以與所述化合物一起使用含有至少兩個活性氬原子的其他化合物。 因其高度的水解穩定性而優選聚醚醇。這些通過常用並已知的方法，通常 由環氧烷烴與H-官能引發劑物質的加成反應製備。伴隨使用的聚醚醇優選 具有至少為3的官能度及至少400mg KOH/g,優選至少600mg KOH/g， 尤其是400-1000mg KOH/g的羥基數。它們通過至少三官能引發劑物質與 環氧烷烴反應以常用方式製備。分子中含有至少三個羥基的醇，例如甘油、 三羥甲基丙烷、季戊四醇、山梨醇或蔗糖可優選用作引發劑物質。優選使 用的環氧烷烴是環氧丙烷。可向反應混合物添加其他常用的成分，例如催化劑及常用助劑和添加 劑。尤其應向反應混合物添加乾燥劑如沸石以避免組分中水的積聚及因此 避免聚氨酯的發泡。優選向含有至少兩個可與異氰酸酯基團反應的氫原子 的化合物中添加這些物質。該混合物在工業中常指多元醇組分。此外，為
提高複合材料的長期穩定性，添加防止微生物侵襲的組合物是有利的。為避免模製品的脆裂，添加uv穩定劑也是有利的。原則上所用聚氨酯可不存在催化劑而製備。為改進固化，催化劑可伴 隨使用。所選催化劑應優選使反應時間儘可能長而反應混合物長時間保持 液態的那些。原則上也可以如上所述完全不用催化劑操作。多異氰酸酯與含有至少兩個可與異氰酸酯基團反應的氫原子的化合物的組合應以存在化學計量過量的異氰酸酯基團，優選至少5%，尤其是 5-60%的比進行。優選使用的疏水性聚氨酯以特別好的加工性而聞名。因此，這些聚氨 酯顯示出特別好的粘附性，尤其對潮溼底材如溼巖石，尤其是花崗石道碴。 儘管存在水，聚氨酯的固化仍以實質上密實的形式進行。所用的密實的聚 氨酯甚至在薄層的情況下顯示出完全密實的固化。因此，優選使用的聚氨酯顯著適合於固結交通道路。巖石或礦砂與聚 氨酯之間的粘合是4艮強的。此外，特別在使用非常疏水性的聚氨酯時，聚 氨酯基本沒有水解降解，因此通過本發明方法固結的交通道路有很長時期 的穩定性。為進行本發明方法，多異氰酸酯優選與含有至少兩個活性氫原子的化 合物混合併且使該混合物與碎石混合。原則上，也應可以單獨向碎石添加 聚氨酯的原料組分並可以與它們一起將其混合。然而，在這種情況下，可 導致混合不均勻及因此導致聚氨酯的機械性能不足。聚氨酯的原料組分的混合可以以已知的方式進行。在最簡單的情況下， 可將各組分以所需的比例引入容器如桶中，通過簡單攪拌混合，然後在混 合設備中與碎石混合。也可以在聚氨酯化學中常用的混合部件(例如混合頭) 中混合聚氨酯的原料組分，並將該混合物與碎石接觸。用疏水性聚氨酯固結交通道路有許多優勢。固結有更長的耐久性，需要較少的修補工作及對指定用途產生高於其 他塑料的交通安全性。因其疏水性，基本上控制了霜凍損害，並且也沒有 明顯的水解降解。雨水從本發明方法固結的交通道路流走。聚氨酯不引起生態問題，因此原則上不僅公路路面還有森林小路都可
用這些聚氨酯固結。合適的話，未固結的公路或跑道，例如飛機起飛或降 落跑道也可通過本發明方法塗覆。在那裡，塵土飛揚可對引擎造成損壞。用疏水性聚氨酯固結道碴床導致列車行程中的省時省錢，因列車可以 不引起損壞的正常速度行進。該方法基本上比將道床埋低些更經濟，因粘合劑可直接與道碴碎石一 起施用。與目前所用的塑料相比，該疏水性體系也可在雨中或在潮溼表面處理。 這因省卻了在潮溼氣候過程中的等待時間而產生不算小的經濟優勢。儘管粘合的強度，根據本發明處理的道碴床的水滲透性仍因碎石以點 粘接而完全昧留。這甚至消除了在強降雨下沖毀的風險。因此有效防止了衝毀和霜凍損害；尤其在疏水性PU體系情況下的衝毀甚至小於非疏水性 塑料情況下的衝毀。通過如上所述將碎石與塑料的液態原料組分混合，存在單一工藝步驟 的優勢，其又提高了該方法的成本有效性。
權利要求
1. 一種固結道路的方法，其中將至少一種塑料施用於道路的表面和/或內部。
2. 根據權利要求l的方法，其中道路是未固結的公路。
3. 根據權利要求l的方法，其中道路是軌道的路床。
4. 根據權利要求l的方法，其中塑料是疏水性聚氨酯。
5. 根據權利要求l的方法，其中塑料是用芳族多異氰酸酯製備的疏水 性聚氨酯。
6. 根據權利要求l的方法，其中塑料是用脂族多異氰酸酯製備的疏水 性聚氨酯。
7. 根據權利要求l的方法，其中將塑料施用於交通道路的表面。
8. 根據權利要求l的方法，其中將塑料引入交通道路的內部。
9. 根據權利要求l的方法，其中將交通道路的木^R碎石與塑料的液態 原料組分混合併將該混合物施用於交通道路。
全文摘要
本發明涉及一種固結交通道路的方法，其特徵在於將至少一種塑料施用於交通道路的表面和/或內部。
文檔編號E01B1/00GK101400857SQ200780009082
公開日2009年4月1日 申請日期2007年3月9日 優先權日2006年3月15日
發明者A·艾森哈特, H·U·施密特, H·特施, H-J·雷澤, J·羅澤, J·雷特納 申請人:巴斯夫歐洲公司