铁路路基专用橡胶合成纤维土工布制备方法及其应用优势
本发明属于铁路路基技术领域，涉及一种制备铁路路基专用橡胶合成纤维土工布的方法。这种方法是专门针对铁路路基的。背景技术：
目前，土工布主要应用于一些工程，如水利、港口、航道、铁路、公路等，这些工程中泥沙直径小且受力大。它起到的主要作用有：其一，隔离作用，能将不同物理性质的建筑材料隔离开，不让材料混杂，保持材料的整体性；其二，过滤作用，当水从细料土层流入粗料土层时，凭借土工布的透水性，让水通过，同时拦截土颗粒、细沙等物料；其三，稳定作用，可增强土体的抗拉抗变形能力，提升建筑结构的稳定性。然而，现有的常用土工布结构较为单一，抗拉强度和抗变形能力较低，导致土工布的寿命缩短。在国内，用垫铺涂塑布（土工布）来整治铁路路基道床翻浆冒泥病害已有三十多年的应用经验，但由于目前所用的涂塑布（土工布）强度低，施工时需要上下垫黄砂层作为保护，在施工封锁时间紧张的情况下，很难按照施工规范进行作业，经常会出现砂碴混合的情况，涂塑布（土工布）容易被戳破，使防水作用失效。当遇到路基路段有翻浆冒泥现象时，会采用人工挖翻浆抛床、垫黄砂、垫涂塑布（土工布）的方法来整治病害。在现有土工布的应用中存在一些技术缺陷：一是容易造成砂碴混合，涂塑布（土工布）易被戳破，导致防水作用失效；二是人工抛床劳动强度大，施工期限长，不易进行规范作业，对施工天窗期有严格要求；三是涂塑布（土工布）抗顶破性能差，强度低，容易被石砟戳破。本发明的目的是提供一种高强度的土工布来取代现有的涂塑布，这样就可以做到上下不需要垫砂，直接在路基面上铺设本产品，上面覆盖道砟，并且经过大运量的列车碾压后，本产品不会被戳破，还能采用大机清筛抛床，大大节约施工时间。
技术实现要素：
本发明要解决的技术问题是提供一种铁路路基专用橡胶合成纤维土工布的制备办法。要提供一种新型土工布，这种土工布强度高，能耐顶破，还能抗撕裂，并且具有卓越的耐老化、耐热、耐寒性能，能大幅提高产品的使用寿命，也能延长中修周期。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是，
一种铁路路基专用橡胶合成纤维土工布的制备方法，具体包含以下这些步骤：
织造涤棉帆布，其中涤棉的含量在 70%至 90%与 30%至 10%之间；规格为 5×8；这种涤棉帆布的厚度是 1 加 0.1 毫米，宽度为 98 正负 1 厘米，长度为 100 正负 5 米。
涤棉交织帆布经过烘干以及表面除尘处理之后，在三辊或四辊压延机上进行双面擦胶操作，这样能让每个布眼都充满未硫化胶料。烘干时的温度是 70±5℃，擦胶时的温度是 60±2℃，辊筒的速比为 1:1.1。
双面擦胶后，用干净衬布将其卷取起来并存放 3±1 小时。接着进行单面贴胶，此时辊筒温度为 65±2℃，辊筒速比为 1:1，贴胶厚度为 0.3±0.02㎜。完成厚度为 1.4㎜后，将挂胶帆布用衬布垫好后存放起来以备使用。
挂胶帆布停放 4±1 小时后，在成型机上进行贴合与拼接成型。拼接的宽度是 5±0.5 厘米，纬向接缝裁成 45 度斜角，拼接宽度为 10±5 厘米，成型之后的宽度是 1850±10 毫米，用衬布卷取好并待用。
硫化后的胶布裁切成 10.3±0.2m，以备使用。
硫化后的带生边胶布，按照用户需求的宽度，在专用接缝机上进行拼接。拼接时，生边与生边相贴合。接缝机的硫化温度、压力、时间，都与上述步骤（5）中的工艺参数要求相同。
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（7）接缝好的成品经检验后卷取包装入库。
基布大量使用聚酯纤维，这样能增加基布的径、纬向强度；基布少量使用棉纤维，以此具有良好的加工性能并增加布与橡胶的附着力，进而增加胶布的整体性；采用压延工艺，能进一步把橡胶材料填充到每个布眼之中，主要目的是增加制品的密实性以及与面胶的粘合力，使覆盖胶厚度均匀且光滑平整；硫化工艺能让半成品在一定时间的高温高压下获得最佳的物理性能，经过硫化，橡胶的拉伸强度可达到或超过 10Mpa，伸长率大于 400%；耐天候性能得到大幅提升；因为采用高强度合成纤维基布及高性能合成橡胶并通过整体硫化工艺制作，所以整体效果好，强度高，不易被道砟戳破，还能有效防水，提高道床排水疏通性。
优选的，步骤（2）工序中的擦胶胶料以天然胶与丁苯胶并用为主，其并用比例是 70:30，同时加入特种粘合剂，这样能提高与贴合胶料的粘合力；此胶料的可塑度为 0.5 且偏差在±0.05 范围内；硫化后的物理性能表现为拉伸强度不低于 10Mpa，拉断伸长率不低于 400%。
所述步骤（3）工序中的贴胶配方以耐老化、耐水性性能卓越的氯丁橡胶作为主材，并且配以高品质的防老剂和抗氧化剂，这样就能保证面层的物理机械性能和耐老化性能。其拉伸强度要≥12Mpa，拉断伸长率要≥400%，在进行耐热空气老化（120℃×24h）测试时，表面不会发粘且不会龟裂。
在优选的步骤（1）工序里，涤棉的含量比例是 70:30，织造出来的涤棉帆布厚度为 1.1 毫米，宽度是 98 厘米，长度为 105 米；使用 30 量的棉纤维，是因为这样能拥有更优良的加工性能，并且可以增加布与橡胶之间的附着力，进而提升胶布的整体性。
13. 这种施工方法为确保快速区段夜间施工的作业安全提供了技术保障。
附图说明
附图 1 展示的是本发明所提及的一种铁路路基专用橡胶合成纤维土工布的制备方法的工艺流程图；
附图2为橡胶合成纤维土工布结构图示图。
具体实施方式
本发明的实施例将作详细说明。在以本发明技术方案为前提的情况下进行实施，给出了详细的实施方式以及具体的操作过程。然而，本发明的保护范围并不仅限于下述的这些实施例。
以下给出的详细说明以及较佳实施例，能让我们对本发明有更全面的了解。这些说明以及附图 1、2 并非只适用于特定实施例，它们只是起到解释和帮助理解的作用。
具体实施例，
如图 1 所示，铁路路基专用橡胶合成纤维土工布的工艺流程为：首先是高强力涤棉帆布，接着进行烘干和除毛操作，然后进行压延，之后垫衬卷取，再进行贴胶，最后成型；与此同时，橡胶及辅料要进行混炼；混炼与成型之后进行拼接，接着进行硫化，再进行接缝，最后进行包装入库。
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铁路路基专用橡胶合成纤维土工布的制备方法包括以下步骤，
织造涤棉帆布，其中涤棉的含量比例为 70 比 30。规格是每米 5×8T，厚度为 1.1 毫米，宽度是 98 厘米，长度为 105 米。
涤棉交织帆布经过烘干和表面除尘处理后，在三辊或四辊压延机上进行双面擦胶，这样能让每个布眼都充满未硫化胶料；压延工艺能进一步将橡胶材料填充到每个布眼之中，其主要目的是增加制品的密实性以及与面胶的粘合力，使覆盖胶厚度均匀且光滑平整；烘干温度是 75℃，擦胶温度为 62℃，辊筒速比为 1:1.1；步骤（2）工序中的擦胶胶料以天然胶与丁苯胶并用为主，并用比例是 70:30，还加入了特种粘合剂，以此来提高与贴合胶料的粘合力；硫化工艺是让半成品在一定时间的高温高压下获得最佳的物理性能，经过硫化，橡胶的拉伸强度能达到或超过 10Mpa，伸长率大于 400%。耐天候性能大幅提升；
双面擦胶后，用干净衬布将其卷取，然后存放 4 小时。接着进行单面贴胶，此时辊筒温度为 66℃，辊筒速比为 1:1，贴胶厚度为 0.32㎜。完成厚度为 1.4㎜后的挂胶帆布，用衬布垫好后存放待用。在步骤（3）工序中，贴胶配方采用耐老化、耐水性性能卓越的氯丁橡胶作为主材，并且配以高品质的防老剂和抗氧化剂，以此来确保面层的物理机械性能和耐老化性能。其拉伸强度≥12Mpa，拉断伸长率≥400%，在耐热空气老化（120℃×24h）的条件下，表面不发粘、不龟裂。
挂胶帆布停放 2 小时后，在成型机上进行贴合与拼接成型。拼接的宽度是 5 ㎝，纬向的接缝被裁成 45º斜角，且拼接宽度为 10 ㎝。成型之后的宽度为 1860 ㎜，用衬布将其卷取好并待用。
成型好的挂胶帆布进入大型平板硫化机进行硫化作业。平板硫化机的上层模板在接缝处开凿了 55×2 ㎜的凹槽，此凹槽能与接缝相吻合。平板的外侧纵向预留有 5 ㎝的生边，这部分生边不得硫化。硫化的温度为 146℃，硫化压力为 16Mpa，每模硫化的时间是 6min。硫化后的胶布被裁切成 10.3m，以备使用。
硫化后的带生边胶布，按照用户需求的宽度，在专用接缝机上进行拼接。拼接时，生边与生边相互贴合。接缝机的硫化温度、压力、时间，都与上述步骤（5）中的工艺参数要求相同。
（7）接缝好的成品经检验后卷取包装入库。
所得土工布产品的径向拉伸强度达到 4000N/5cm 及以上，纬向拉伸强度达到 3000N/5cm 及以上，接缝的剥离强度为 15N/cm 及以上，不透水性能达到水柱的程度，耐顶破性达到 5000N，在 120℃且持续 24 小时的环境下，其表面不会发粘，也不会出现龟裂。
本实施例中，基布选用涤棉交织帆布。基布使用大量聚酯纤维，目的是提升基布的径、纬向强度。基布使用少量棉纤维，是为了具备良好的加工性能，并且增加布与橡胶的附着力，以此来增强胶布的整体性。其主要指标如下：含涤量不少于 70%；径向强力不低于 4000N/5cm，纬向强力不低于 3000N/cm。接着，用高品质的天然胶配合成混炼胶料，借助橡胶加工设备（三辊压延机或四辊压延机）对基布进行压延加工，让每个布眼和表面都充满半成品胶料。之后，在这层布的其中一面重新覆贴一层 0.3 - 0.4mm 的橡胶覆盖层，此胶面胶种为特种合成橡胶，具备耐老化、耐温、耐寒等优良特性。最后，通过大型的平板硫化机进行高温、高压硫化，从而完成整个制作过程。
所得该布的整体强力比现有使用的涂塑布强力大很多，是其 20 至 40 倍。涂覆材料采用的是特种橡胶材料，这种材料气密性好、柔软、耐老化、耐热、耐寒等，比现在的涂塑材料（PVC 塑料）更优。外观尺寸在 3 至 5 米之间，长度约 10 米，厚度比现有的涂塑布略厚。为减少施工难度，每块重量不超过 80 公斤，横向成卷，便于铺开。每块的搭接长度为 30 厘米。每卷的铺设时间在 5 至 10 分钟，能有效提高施工效率。
通过整体硫化工艺，采用高强度合成纤维基布以及高性能合成橡胶进行制作，得到如附图 2 所示的土工布结构示意图。该土工布结构包括上防水层 1、下防水层 3 和中间基布 2 这三层结构。上防水层 1 的地下表面和下防水层 3 的上表面均分布着凸起的加强点。这些凸起的加强点对应插入在中间基布 2 上下表面的凹孔内。这些凹孔可以上下贯穿。这样，合上防水层 1 与下防水层 3 上的加强点就能连成一体，形成整体结构。整体效果良好，强度较高，不容易被道砟戳破，能够有效防水，提高道床排水疏通性。
生产的铁路路基专用土工布，强度高，能耐顶破，可抗撕裂，具备卓越的耐老化、耐热、耐寒性能，这使产品的使用寿命大幅提高，中修周期得以延长；特别适合机械化施工，在大型清筛机抛床施工时直接垫铺该土工布这种施工方法，极大地提高了结合道床中修、同步进行基床翻浆冒泥病害整治的施工效率，还为确保快速区段夜间施工的作业质量和作业安全提供了技术保障。
上述实施例的目的是说明本发明的技术构思及特点，是让熟悉此项技术的人士了解本发明的内容并加以实施，不能以此限制本发明的保护范围，凡依据本发明精神实质进行的等效变化或修饰，都应在本发明的保护范围内。
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