[发明专利]一种土石坝加固用高聚物基复合材料及其制备方法

说明书

本发明提供了一种土石坝加固用高聚物基复合材料及其制备方法，通过如下重量份的原材料制备而成：聚氨酯树脂，1.8份～4.5份；水泥，0份～18份；干素土，180份；水，40.5份～43.2份。本发明提供的高聚物基复合材料根据不同的配比既具有良好的早期力学性能，也具有优良的后期力学性能、耐久性好、快速止水堵漏等特点，采用聚氨酯和水泥的组合，与现有的水泥基土石坝处理材料相比，大幅提高了其与既有土石坝的协调变形性能和抗开裂性能以及早期强度，加固实施（10‑15）分钟便具有较高的强度和止水堵漏作用，适用于土石坝以及各类土石质边坡的裂缝与渗漏等病害修复和止水堵漏。

技术领域

本发明属于土石坝与土石边坡的加固技术领域，尤其涉及一种土石坝加固用高聚物基复合材料及其制备方法。

背景技术

土石坝是指由当地土料、石料、或混合料、经过铺土、整平、碾压等工序填筑而成的挡水坝。是目前应用最为广泛的一种坝型。由于土石料间的联结强度低、抗剪能力小、颗粒间的孔隙大等原因，故在运用中易发生裂缝、渗漏、护坡破坏等现象。从土石坝的安全检查情况表明，工程普遍存在如下几个主要问题：①坝体单薄、坝顶宽度不够、坝坡偏陡。有的水库土坝坝高达15m以上，而背水坡比仅为1：1.5，坝顶宽仅有3m；②坝体填土质量差，土体松散，坝体渗透性较强，绕坝渗漏严重，高水位时，背水坡多出现牛皮涨，甚至管涌、流土的现象；③护坡质量差。迎水坡多为干砌石护坡，背水坡为草皮护坡。④有相当部分土坝背水坡无任何形式的反滤排水设施，加上坝体单薄、坝坡偏陡，坝体浸润线普遍偏高；⑤放水涵管及开关设备问题。小型水库放水涵管结构形式多为瓦管、浆砌石方涵、或少筋混凝土管等，管径多在30～100cm;放水开关设备多为转动门盖或斜放管。因当时物质条件和施工技术条件所限，涵管普遍存在蜂窝、老化、不均匀沉陷、断裂、破裂等现象，因而引至涵管内外渗漏、淘空、跌窝、放水开关启闭不灵，有的开启不了或开启后关不了或关闭后漏水严重，斜放管普遍存在沉陷、裂缝、破裂、缺口，管口密封性差，渗漏量大等问题。

现有的改性土材料主要分为黏土浆、水泥浆以及化学浆等三种。在坝身和非岩性土石坝的加固操作中，一般采用的是黏土浆或者是黏土水泥浆，对岩基破坏比较大时一般都是采用的水泥浆，来增强加固处理的技术效果。当基坝的渗漏现象比较严重时，通常采用的是化学浆。黏土浆、水泥浆往往达不到强度要求，改善工作面地质环境的效果，且没有形成一套成熟的各浆液成分的实验配比数据，一般的化学浆往往对生态环境造成污染。

申请号为CN201710030302.7公开了一种防渗抗蚀水泥-粘土固化浆液，原料组成为：普通粘土、高岭土、水泥、活性氧化硅、工业废渣、石灰、早强剂、有机类稳定剂和水。此发明在粘土-水泥浆液中加入固化剂、早强剂、稳定剂后，使粘结较差的粘土浆液成为一种具有凝结时间短、抗冲蚀能力强、流动性好且施工简单而廉价的防渗抗蚀粘土固化浆液，但此浆液组份太多，密度过大，因此渗透性不良，不利于灌浆。

根据以上情况，针对土石坝及土石边坡发生管涌和流土等问题，需要研发出一种形成深渗透、强度适中的新型加固材料，防止加固材在土体表面累积，在土体表面加固层和未加固层之间形成硬壳，长时间后会造成土体表面加固层整体开裂、甚至脱落；同时不能破坏地质环境且对生态环境产生污染。

发明内容

针对上述技术问题，本发明提供一种土石坝加固用高聚物基复合材料及其制备方法。本发明针对土石坝及土石边坡易发生管涌和流土等问题对其进行改良，主要为了防渗堵漏，并改善其刚度和脆性。本发明公开的土石坝加固用高聚物基复合材料水泥加固土与现有的土石坝及水泥基土石边坡处理材料相比，提高了其强度和稳定性；与单纯有机物灌浆材料相比，提高了其早期强度和稳定性。

本发明提供一种土石坝加固用高聚物基复合材料，包括干素土、聚氨酯、水泥和水，其中各成分重量份为：聚氨酯树脂为1.8份～4.5份、水泥为0份～18份、干素土为180份、水为40.5份～43.2份。

优选的，水泥为9份～18份。