[发明专利]水性聚氨酯‑环氧互穿网络超细水泥复合灌浆材料及其制备方法与应用

说明书

技术领域

本发明涉及建筑材料领域，特别涉及一种水性聚氨酯-环氧互穿网络超细水泥复合灌浆材料及其制备方法与应用。

背景技术

我国城市轨道交通保持快速发展势头，但高铁隧道、地铁车站、地铁区间隧道结构变形缝渗漏水、施工缝渗漏水、结构混凝土渗水、混凝土上开裂是轨道交通建设和运营中常遇到的问题，治理这种病害最有效的方法是灌浆法。目前采用的灌注材料主要包括聚氨酯、环氧树脂、水泥基类灌浆材料，但是聚氨酯灌浆材料的耐久性差，溶剂型环氧树脂的毒性较大，无溶剂环氧树脂的脆性较大，水性环氧树脂的抗压强度和粘结强度低，水泥基类灌浆材料的渗透性差，易出现沉降、泌水、与旧混凝土的相容性差等现象，这些均会导致堵漏效果达不到要求，影响列车的运营。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中存在的缺点，提供一种可灌性好、粘结能力强、绿色环保的水性聚氨酯-环氧互穿网络超细水泥复合灌浆材料。

本发明的另一目的在于提供一种上述水性聚氨酯-环氧互穿网络超细水泥复合灌浆材料的制备方法。

本发明的再一目的在于提供上述水性聚氨酯-环氧互穿网络超细水泥复合灌浆材料的应用。

本发明的目的通过下述技术方案实现：

一种水性聚氨酯-环氧互穿网络超细水泥复合灌浆材料，由重量比为(0.5～0.7):0.01:1的甲组分、乙组分和超细水泥组成：

(1)甲组分包括以下按重量百分比计的组分：

(2)乙组分包含以下按重量百分比计的组分：

固化剂55.0％～60.0％

稀释剂30.0％～35.0％

促进剂5.0％～10.0％。

甲组分中，所述聚醚多元醇是分子量为1000的聚醚二元醇(GE-210)；所述异氰酸酯是2,6-甲苯二异氰酸酯(TDI)；所述亲水型扩链剂是二羟基甲基丙酸(DMPA)；所述环氧树脂是双酚A型环氧树脂(E-51)；所述水是去离子水。

乙组分中，所述固化剂是二乙烯三胺和聚醚胺(T403)的复合固化剂，二乙烯三胺和聚醚胺的质量比为6:4～7:3；所述稀释剂是丙酮；所述促进剂是2,4,6-三(二甲胺基甲基)苯酚(DMP-30)。

所述超细水泥是市售超细水泥，优选牌号为MFC-GM6000或MFC-GM8000的超细水泥。

上述水性聚氨酯-环氧互穿网络超细水泥复合灌浆材料的制备方法，包括下述步骤：

(1)甲组分的制备：在密闭反应器内，加入聚醚二元醇(GE-210)，在温度为105～115℃、真空度为-0.080～-0.086MPa的条件下脱水2～3h；然后降温至50～55℃，加入2,6-甲苯二异氰酸酯(TDI)；再升温至80～85℃，加入催化剂二月桂酸二丁基锡(DBTDL)反应3～4h；然后在75～80℃，加入二羟基甲基丙酸，反应3～4h，逐步加成聚合得到亲水的聚氨酯预聚体；再降温至70～75℃，加入未开环的双酚A型环氧树脂E-51，反应4～5h，得到聚氨酯-环氧树脂互穿网络聚合物；继续降温至50～55℃，加入开环剂二乙醇胺，搅拌反应8～9h；再继续降温到30～40℃，加入三乙胺中和反应30～45min，在高速搅拌下加入去离子水，剪切分散45～60min后得到甲组分；

(2)乙组分的制备：固化剂、稀释剂丙酮和促进剂DMP-30按照比例混合搅拌均匀得到乙组分；

(3)将甲组分、乙组分和超细水泥按照重量比(0.5～0.7):0.01:1混合均匀，得到水性聚氨酯-环氧互穿网络超细水泥复合灌浆材料。

步骤1中，各原料的配比为：2,6-甲苯二异氰酸酯与聚醚二元醇的摩尔比为(2.8～3.2):1，二羟基甲基丙酸占聚氨酯预聚体质量的5％～6％，催化剂二月桂酸二丁基锡(DBTDL)占聚氨酯预聚体质量的0.07％～0.22％；未开环的双酚A型环氧树脂E-51占聚氨酯预聚体质量的24％～28％；开环剂二乙醇胺的物质的量与双酚A型环氧树脂E-51的物质的量相同，三乙胺的物质的量与二羟基甲基丙酸DMPA的物质的量相同，去离子水的用量为聚氨酯-环氧树脂互穿网络聚合物总质量的2～3倍。

步骤2中，各原料的用量按重量百分比计为：固化剂55.0％～60.0％，稀释剂30.0％～35.0％，促进剂5.0％～10.0％。

上述水性聚氨酯-环氧互穿网络超细水泥复合灌浆材料的应用，可以用于城市地铁施工缝、变形缝、隧道结构裂缝及无砟轨道床冒浆、防渗堵漏、开裂、离缝等的修补加固、防渗处理。