一种用于盾构隧道接缝部位渗漏修复的高分子材料及其制备方法与应用与流程

本发明涉及隧道注浆堵漏加固，更具体地说，具体涉及一种用于盾构隧道接缝部位渗漏修复的聚醚类高分子材料及制备方法。

背景技术：

1、截至2020年底，我国共修建245条过江盾构隧道，其中171条是由盾构法修建，占比达70％。过江盾构隧道由于其所处地层软硬不均、含水量丰富、纵向荷载差异较大等因素，极易产生渗漏病害。渗漏已成为运营期盾构隧道的主要病害之一，渗漏对盾构隧道结构耐久性有较大的影响，也对行车安全有较大的威胁。注浆法是目前最有效的隧道渗漏处治方法，当前常用的隧道渗漏修复注浆材料为水泥基材料、化学材料、微生物材料等。目前高分子聚合物类注浆材料种类繁多、应用领域广泛。但常规的高分子无法封堵水分，在潮湿情况下与接缝混凝土间粘结强度低，造成封堵效果不理想。

2、cn107759765b公开了一种用于大涌水量隧道注浆堵漏加固高分子材料的制备方法，属于高分子注浆材料领域。高分子材料的制备及其应用需要对聚醚多元醇进行真空干燥，依次将聚醚多元醇、蓖麻油、1,4-丁二醇、三乙醇胺、丙酮和正戊烷组分按比例加入反应容器中，然后再加入有机蒙脱土，使其充分混合，制成a料；将所得的a料在搅拌状态下加入异氰酸酯，直到混合液颜色即将发白时将其倒入装有级配碎石的联模具中发泡，同时用高压水不断冲刷，模拟隧道大涌水量状态，待完全成型发泡后停止冲刷，待泡沫完全熟化后再成型。其具有高膨胀倍率，在大涌水渗漏工况中能发挥有效作用，过江盾构隧道出于结构稳定性考虑，不可能出现大涌水渗漏，在过江盾构隧道细微裂缝渗漏中因该材料较高的膨胀倍率，极易对接缝造成二次损伤或张开，因此不适宜用于盾构隧道渗漏修复。因此，亟待开发堵水性能好、与潮湿混凝土界面粘结强度高的高分子材料。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种适用于盾构隧道渗漏修复的高分子材料。

2、为了达到上述目的，本发明提供了一种用于盾构隧道接缝部位渗漏修复的高分子材料，包括组分a和组分b；组分a由以下质量份数的原料制备：二异氰酸酯75份、亲水改性二异氰酸酯75份、扩链剂6～20份、稀释剂25～30份；组分b由以下质量份数的原料制备：聚酯多元醇150份、聚醚胺130～150份、助剂100～120份；助剂包括增塑剂、缓凝剂、阻燃剂和闪点提升剂，质量比为1:1:1:1；组分a与组分b的体积比为:1:3～3:1。

3、进一步的，亲水改性二异氰酸酯采用以下方法制备：取二异氰酸酯与peg-200混合，加入二月硅酸二丁基锡，在惰性气体条件下，将混合物升温至60℃，搅拌反应两小时，即得；peg-200与二异氰酸酯的摩尔比为2:1，二月硅酸二丁基锡与二异氰酸酯的摩尔比为(0.01～0.05):100。

4、进一步的，聚醚胺采用脱水后的聚醚胺，脱水方法如下：取聚醚胺加热至100～110℃，之后逐步提高真空度至-95kpa，保持至真空瓶内聚醚胺澄清透明无大气泡。

5、进一步的，扩链剂为乙烯脲，稀释剂为碳酸丙二醇酯；增塑剂为多元醇苯甲酸酯与邻苯二甲酸酯类混合物，两者质量比为1：1，缓凝剂为柠檬酸，阻燃剂为磷酸三乙酯，闪点提升剂为二酐酯。

6、在部分实施例中，作为优选的，组分a由以下质量份数的原料制备：二异氰酸酯75份、亲水改性二异氰酸酯75份、扩链剂6份、稀释剂30份；组分b由以下质量份数的原料制备：聚酯多元醇150份、聚醚胺150份、助剂100份。

7、本发明还提供了上述高分子材料的制备方法，包括以下步骤：

8、(1)按比例取组分a中的原料二异氰酸酯、亲水改性二异氰酸酯、扩链剂、稀释剂混合，搅拌均匀，备用；

9、(2)按比例取组分b中的原料聚酯多元醇、聚醚胺混合，搅拌半小时后加入助剂，继续搅拌，温度降至室温后静置24小时，备用；

10、(3)进行渗漏修复前，将组分a与组分b混合，搅拌均匀后记得所述高分子材料。

11、本发明还提供了上述高分子材料在过江盾构隧道接缝部位渗漏修复上的应用，通过控制组分a中二异氰酸酯、亲水改性二异氰酸酯与组分b中聚醚胺、聚酯多元醇的比例调控高分子材料的流动性与凝胶时间：当需要低流动性、短凝胶时间时，提高上述高分子材料中组分a的混合比例。

12、本发明具有以下有益效果：

13、本发明提供的用于盾构隧道接缝部位渗漏修复的聚醚类高分子材料，相较于现有的膨胀类高分子具有流动性好、处理微小渗水缝隙时不会对结构造成损伤等优点。

14、且在本发明高分子材料的制备过程中，可以通过控制二异氰酸酯与聚酯多元醇、聚醚胺的比例来控制反应后固化物的流动性与反应时间，可根据工程需求调整。

技术特征：

1.一种用于盾构隧道接缝部位渗漏修复的高分子材料，其特征在于，所述高分子材料包括组分a和组分b；所述组分a由以下质量份数的原料制备：二异氰酸酯75份、亲水改性二异氰酸酯75份、扩链剂6～20份、稀释剂25～30份；所述组分b由以下质量份数的原料制备：聚酯多元醇150份、聚醚胺130～150份、助剂100～120份；所述助剂包括增塑剂、缓凝剂、阻燃剂和闪点提升剂，质量比为1:1:1:1；所述组分a与组分b的体积比为1:3～3:1。

2.根据权利要求1所述的高分子材料，其特征在于，所述亲水改性二异氰酸酯采用以下方法制备：取二异氰酸酯与peg-200混合，加入二月硅酸二丁基锡，在惰性气体条件下，将混合物升温至60℃，搅拌反应两小时，即得所述亲水改性二异氰酸酯；所述peg-200与二异氰酸酯的摩尔比为2:1，二月硅酸二丁基锡与二异氰酸酯的摩尔比为(0.01～0.05):100。

3.根据权利要求1所述的高分子材料，其特征在于，所述聚醚胺采用脱水后的聚醚胺，脱水方法如下：取聚醚胺加热至100～110℃，之后逐步提高真空度至-95kpa，保持至真空瓶内聚醚胺澄清透明无大气泡。

4.根据权利要求1所述的高分子材料，其特征在于，所述扩链剂为乙烯脲，所述稀释剂为碳酸丙二醇酯；所述增塑剂为多元醇苯甲酸酯与邻苯二甲酸酯类混合物，两者质量比为1：1，所述缓凝剂为柠檬酸，所述阻燃剂为磷酸三乙酯，所述闪点提升剂为二酐酯。

5.根据权利要求4所述的高分子材料，其特征在于，所述组分a由以下质量份数的原料制备：二异氰酸酯75份、亲水改性二异氰酸酯75份、扩链剂6份、稀释剂30份；所述组分b由以下质量份数的原料制备：聚酯多元醇150份、聚醚胺150份、助剂100份。

6.权利要求1至5任一所述高分子材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

7.权利要求1至5任一所述高分子材料在过江盾构隧道接缝部位渗漏修复上的应用，通过控制组分a中二异氰酸酯、亲水改性二异氰酸酯与组分b中聚醚胺、聚酯多元醇的比例调控高分子材料的流动性与凝胶时间：当需要低流动性、短凝胶时间时，提高高分子材料中组分a的混合比例。

技术总结
本发明公开了一种用于盾构隧道接缝部位渗漏修复高分子材料，包括组分A和组分B；组分A由以下质量份数的原料制备：二异氰酸酯75份、亲水改性二异氰酸酯75份、扩链剂6～20份、稀释剂25～30份；组分B由以下质量份数的原料制备：聚酯多元醇150份、聚醚胺130～150份、助剂100～120份；助剂包括增塑剂、缓凝剂、阻燃剂和闪点提升剂，质量比为1:1:1:1；组分A与组分B的体积比为:1:3～3:1。本发明提供的用于盾构隧道接缝部位渗漏修复的聚醚类高分子材料，相较于现有的膨胀类高分子材料具有流动性好、处理微小渗水缝隙时不会对结构造成损伤等优点。

技术研发人员：李东彪,朱磊,王钰轲,李朕宇,张广杰
受保护的技术使用者：中交隧桥（南京）技术有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/14