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一種無發(fā)泡快固化高強(qiáng)聚氨酯堵漏防水灌漿材料的制作方法

文檔序號(hào):9257447閱讀:944來源:國(guó)知局
一種無發(fā)泡快固化高強(qiáng)聚氨酯堵漏防水灌漿材料的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于建筑材料領(lǐng)域,具體涉及一種無發(fā)泡快固化高強(qiáng)聚氨酯堵漏防水灌漿 材料。
【背景技術(shù)】
[0002] 目前,隧道滲漏問題較為嚴(yán)重,截止1998年底,我國(guó)運(yùn)營(yíng)鐵路隧道5000余座,總長(zhǎng) 2500km,其中有水害的隧道約占70%,水害嚴(yán)重的有1362座,約占運(yùn)營(yíng)隧道的30%,諸如地 鐵、地下人防、地下車庫(kù)等地下工程也面臨滲漏等問題。隧道滲漏水會(huì)增加隧道內(nèi)空氣濕 度,容易造成鋼軌、通訊、照明等設(shè)施的損壞,據(jù)鐵路工務(wù)部門統(tǒng)計(jì),滲漏水隧道鋼軌的使用 壽命約為正常狀態(tài)下的1/2。而且,隧道滲漏水加快了襯砌混凝土的碳化速度,特別是有腐 蝕性的地下水,破壞了混凝土的結(jié)構(gòu),從而減少了隧道的使用壽命。同時(shí),隧道滲漏水降低 了地下水位,對(duì)生態(tài)環(huán)境造成了破壞。
[0003] 隧道滲漏水的整治方法較多,主要包括表面封閉法、鑿縫填充法、灌漿法、排水法 等。一般情況下,對(duì)具有較完整骨架的防滲漏對(duì)象,灌漿防水堵漏是一種快速而有效處理手 段,是目前最常用的堵漏方法。它通過注漿設(shè)備將灌漿液灌入縫隙或空洞之中,使其擴(kuò)散、 膠凝或固化,達(dá)到防滲堵漏的目的,確保防水工程的防水性能。此法能使裂縫缺陷閉合而恢 復(fù)整體性,通過灌漿材料的選擇,可對(duì)混凝土缺陷起到堵漏和補(bǔ)強(qiáng)的作用,與表面封閉法和 鑿縫填充法相比,它的防水效果更加有效,特別是對(duì)水壓和滲水量較大的滲漏處的修補(bǔ),可 取得快速滿意的效果,因此該法已被廣泛應(yīng)用于整治隧道滲漏水,構(gòu)筑隧道滲漏的第一道 防水線。
[0004] 灌漿堵漏防水材料包括無機(jī)灌漿材料和有機(jī)高分子灌漿材料。無機(jī)灌漿材料以水 玻璃漿材為主,應(yīng)用最早,且來源廣、種類多、價(jià)格低、可灌性好、低毒或無毒性,但是其力學(xué) 性能遠(yuǎn)不如有機(jī)高分子灌漿材料。有機(jī)高分子灌漿材料主要包括丙凝類、甲凝類、改性環(huán)氧 類和聚氨酯類等,它們?cè)诮ㄖ聊竟こ探ㄔO(shè)中占有相當(dāng)重要的地位和作用,是目前最 常用的灌漿堵漏材料。丙凝是由丙烯酰胺、交聯(lián)劑甲叉雙丙烯酰胺(MBA)和水溶性氧化-還 原引發(fā)體系組成,它的各組分溶于水,總濃度可達(dá)20 %,漿液粘度小,為I. 2mPa · s,且在凝 膠前一直保持不變,具有良好的滲透性,可灌入0.1 mm以下的裂縫。同時(shí),丙凝膠凝后吸水 成膠膨脹,具有一定強(qiáng)度,適于有水環(huán)境,可用于止水。但是丙烯酰胺單體是具有毒性的,已 經(jīng)被許多實(shí)驗(yàn)證明是一種致癌物質(zhì),所以丙凝在國(guó)外早已被禁止使用,而且凝膠體抗壓強(qiáng) 度低,一般為0. 4~0. 6MPa,同時(shí)膠體存在濕漲干縮,耐鹽性、低溫柔順性和耐凍融性差的 問題。甲凝是以甲基丙烯酸酯為主劑,配與油溶性引發(fā)劑、促進(jìn)劑、增韌劑等助劑制備而成。 它的單體粘度僅為〇. 69mPa · s,能夠灌入0. 05mm寬的裂縫。固化后的漿材抗壓強(qiáng)度高,可 達(dá)90MPa。但是甲凝漿材的是漿液固化收縮大,且對(duì)水敏感性強(qiáng),在十分潮濕的情況下無法 使用,這限制了它在隧道堵漏方面的應(yīng)用。改性環(huán)氧類灌漿液在一定程度上克服了環(huán)氧樹 脂帶水作業(yè)能力較低和漿液放熱大的缺點(diǎn),提高了固結(jié)體的抗壓強(qiáng)度、抗沖強(qiáng)度、耐熱性和 耐腐蝕性能。但是,改性環(huán)氧類灌漿液固化速度較慢,無法快速封堵裂縫滲漏水,且與混凝 土潮濕界面粘結(jié)強(qiáng)度較差,堵漏效果有限。聚氨酯灌漿材料是70年代發(fā)展起來的一種高效 能灌漿材料,在土木工程中可起加固、堵漏、堵水、防滲作用。聚氨酯化學(xué)灌漿材料活性大且 濕粘結(jié)強(qiáng)度較高,封堵強(qiáng)烈的涌水和阻止地基中流水的效果突出,是目前應(yīng)用最廣泛的防 水堵漏材料。
[0005] 常用的聚氨酯堵漏防水灌漿材料主要包括油溶性發(fā)泡聚氨酯和水溶性發(fā)泡聚氨 醋。油溶性發(fā)泡聚氨酯為溶劑型,國(guó)內(nèi)俗稱"氰凝",它多由異氰酸酯與氧化丙烯聚醚多元醇 制備的預(yù)聚體與有機(jī)溶劑及助劑配制而成。水溶性發(fā)泡聚氨酯的預(yù)聚物由異氰酸酯和高EO 含量聚醚多元醇為主體的活潑氫低聚物制備而成,遇水后可自行分散、乳化。當(dāng)它們被高壓 注入到混凝土裂縫時(shí),遇水會(huì)發(fā)生交聯(lián)反應(yīng),釋放大量二氧化碳?xì)怏w,產(chǎn)生二次滲壓,高壓 推力與二次滲壓將彈性體壓入并充滿所有縫隙,達(dá)到防水止漏目的。水溶性發(fā)泡聚氨酯漿 價(jià)格低、毒性小、包水量大、滲透地層的半徑大,適合于動(dòng)水地層的堵涌水以及土質(zhì)表面層 的防護(hù)等。中國(guó)專利201010599616. 2《單組分親水性聚氨酯灌漿材料及其原料和制備方法》 和中國(guó)專利201110337328. 9《一種遇水膨脹單組份聚氨酯密封膠的制備方法》均采用親水 性聚醚制備了水性發(fā)泡聚氨酯。但是親水聚醚多元醇分子鏈上存在大量EO基團(tuán),發(fā)泡后形 成的固結(jié)體基本無力學(xué)強(qiáng)度,且容易受水侵蝕,耐濕熱老化性能、耐水解性能和耐堿性能很 差,容易粉化、掉渣,短期內(nèi)易失效。因此,人們選擇力學(xué)強(qiáng)度和粘結(jié)強(qiáng)度更優(yōu)的油性發(fā)泡聚 氨酯替代水性發(fā)泡聚氨酯或與其配合使用,進(jìn)行滲漏水的封堵。中國(guó)專利201010597827. 7 《單組分油溶性聚氨酯灌漿材料以及其原料和制備方法》和中國(guó)專利200810052170. 9《聚氨 酯化學(xué)灌漿材料及制備方法》采用非親水性聚醚制備了油性發(fā)泡聚氨酯材料。油性發(fā)泡聚 氨酯的綜合性能雖然優(yōu)于水溶性聚氨酯,但是堵漏方式仍為發(fā)泡膨脹堵漏,形成的發(fā)泡固 結(jié)體力學(xué)強(qiáng)度和耐老化性能仍較差,而且油性發(fā)泡聚氨酯的發(fā)泡反應(yīng)存在不可控性,裂縫 中水多的地方發(fā)泡倍率高,泡孔尺寸大,材料脆性大,沒水的地方反應(yīng)速度慢甚至不固化, 尤其是單組份發(fā)泡聚氨酯。另外,發(fā)泡固結(jié)體內(nèi)部為多孔結(jié)構(gòu),抗?jié)B性能較差,自身容易透 水,且與混凝土界面為非連續(xù)粘結(jié),粘結(jié)強(qiáng)度低,容易產(chǎn)生離縫,造成二次滲漏。油性發(fā)泡聚 氨酯的使用壽命一般為3~9個(gè)月,在滲水嚴(yán)重的部位使用時(shí)其使用壽命甚至低于1個(gè)月。
[0006] 綜上所述,發(fā)泡型聚氨酯堵漏材料只可作為封堵裂縫滲漏水使用,無法起到長(zhǎng)期 防水和加固混凝土的作用。因此,需要一種無發(fā)泡、力學(xué)強(qiáng)度和粘結(jié)強(qiáng)度高、耐久性能優(yōu)的 新型聚氨酯堵漏防水灌漿材料取代發(fā)泡型聚氨酯堵漏材料,解決混凝土裂縫滲漏水問題, 并起到長(zhǎng)期防水和補(bǔ)強(qiáng)混凝土的作用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 發(fā)明目的:本發(fā)明的目的是為了解決現(xiàn)有技術(shù)的不足,提供了一種用無發(fā)泡快固 化高強(qiáng)聚氨酯堵漏防水灌漿材料。
[0008] 技術(shù)方案:為了實(shí)現(xiàn)以上目的,本發(fā)明提供了一種無發(fā)泡快固化高強(qiáng)聚氨酯堵漏 防水灌漿材料,該材料由A、B兩部分組成,A部分由下列質(zhì)量份數(shù)的原料組成:異氰酸酯單 體30~60份,異氰酸酯預(yù)聚物5~15份,高憎水環(huán)保增塑劑30~55份;B部分由下列質(zhì) 量份數(shù)的原料組成:高活性聚醚多元醇50~70份,擴(kuò)鏈交聯(lián)劑5~10份,高增水環(huán)保增塑 劑20~40份,防老劑0. 1~1份;A、B兩部分的體積比為1 : 1。
[0009] 上述的異氰酸酯單體為PAPI、碳化二亞胺改性MDI和MDI-50中的一種或幾種。
[0010] 上述異氰酸酯預(yù)聚體為異氰酸酯單體IPDI與多元醇制備的NCO含量在15%~ 20%的預(yù)聚物,其中多元醇為分子量為750~1250的四氫呋喃二醇、分子量為1800~2000 的四氫呋喃共聚醚二醇和分子量為400~1500的1,4順式/1,4反式/1,2-乙烯基質(zhì)量比 為12~19/16~23/65的端羥基聚丁二烯中的一種或幾種。
[0011] 上述的高增水環(huán)保增塑劑為植物油基增塑劑、檸檬酸酯類增塑劑和脂肪酸酯類增 塑劑中的一種或幾種。
[0012] 上述的高活性聚醚多元醇為四官能度羥值為450~650mgK0H/g的聚環(huán)氧丙烷醚 和三官能度羥值為475~585mgK0H/g的聚環(huán)氧丙烷醚的一種或兩種。
[0013] 上述的擴(kuò)鏈交聯(lián)劑為2-甲基戊二胺,一縮二乙二醇和七官能度的蔗糖聚醚多元 醇中的一種或幾種;防老劑為殺菌防霉劑、抗氧劑和水解穩(wěn)定劑中的一種或幾種。
[0014] 上述的一種聚氨酯堵漏防水灌漿材料的制備方法為將四氫呋喃二醇、四氫呋喃共 聚醚二醇和端羥基聚丁二烯按照質(zhì)量比0.5~1 : 3 : 0.2~0.5加入至反應(yīng)釜中,邊攪拌 邊加熱至(115±5) °C,真空脫水3h后,降溫留存混合二元醇低聚物;將異氰酸酯單體IPDI 加入至反應(yīng)釜中,加熱至(80±5) °C,緩慢滴加脫水后的混合二元醇低聚物,I. 5h后將混合 二元醇低聚物均勻滴加完畢,繼續(xù)反應(yīng)lh,測(cè)試預(yù)聚物異氰酸酯基團(tuán)含量,如滿足設(shè)計(jì)要求 則
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