封堵隧道衬砌渗漏的无收缩型有机硅改性聚氨酯环氧树脂注浆材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种封堵隧道衬砌渗漏的无收缩型有机硅改性聚氨酯环氧树脂注浆材料及其制备方法，所述注浆材料由有机硅改性聚氨酯预聚体、改性环氧树脂、改性固化剂、引发剂制成，所述有机硅改性聚氨酯预聚体为聚氨酯预聚体和氨基封端的环氧低聚物、含端基氯的有机硅烷缩合所得，改性环氧树脂为甲基丙烯酸甲酯和环氧树脂反应的产物。本发明专利技术通过有机硅改性聚氨酯中的氰基遇水反应产生微膨胀效应解决了因环氧固化收缩的问题，同时甲基丙烯酸甲酯改性的环氧树脂末端具有甲基丙烯酸酯基团解决了化学注浆材料在无稀释剂条件下的高初始黏度、不易灌入细微裂缝的问题，可广泛应用于隧道衬砌止水加固、堤坝防渗补强等领域。堤坝防渗补强等领域。

【技术实现步骤摘要】
封堵隧道衬砌渗漏的无收缩型有机硅改性聚氨酯环氧树脂注浆材料及其制备方法


[0001]本专利技术属于高分子注浆
，涉及一种环氧树脂注浆材料，具体涉及一种封堵隧道衬砌渗漏的无收缩型有机硅改性聚氨酯环氧树脂注浆材料及其制备方法。

技术介绍

[0002]隧道病害中以隧道衬砌突发水害（涌水、涌突水、突水突泥）最为常见，化学注浆技术是用于处治隧道衬砌突发水害最为广泛的技术，而若化学灌浆材料的性能不够优异，容易导致隧道产生裂缝，严重影响隧道寿命安全。我国隧道衬砌的止水加固多采用环氧树脂注浆材料，但环氧树脂注浆材料主要存在以下问题：环氧树脂自身粘度过大，注浆材料不容易被注入到裂隙中；环氧注浆材料通常固化后存在较大收缩，在施工过程中时常需要二次注浆方可起到止水加固效果；环氧注浆会因隧道施工过程中添加水玻璃等其他无机填料添加剂时，无机填料对环氧树脂的吸附力强，填料容易团聚，不能达到均匀填充和粘结作用，容易造成浆液的强度低、粘合力低，容易产生裂缝；注浆施工过程中，受地质环境的影响较大，易产生干裂现象，伴随积水、渗水、封堵不牢固、抗压强度低的问题。

技术实现思路

[0003]为解决上述问题，本专利技术提供了一种封堵隧道衬砌渗漏的无收缩型有机硅改性聚氨酯环氧树脂注浆材料及其制备方法。该注浆材料具有不收缩、高渗透、高粘结、高抗压等特点，初始黏度5.0mPa.s，干燥和水下环境的粘结强度分别为5.8MPa、4.5MPa，且抗压强度高达108MPa，适合在各种隧道衬砌的水下加固。
[0004]本专利技术的目的是通过以下技术方案实现的：一种封堵隧道衬砌渗漏的无收缩型有机硅改性聚氨酯环氧树脂注浆材料，以重量份计，由以下成分制成：有机硅改性聚氨酯预聚体50~70份，改性环氧树脂30~50份，改性固化剂20~50份，引发剂10份，其中：所述有机硅改性聚氨酯预聚体为聚氨酯预聚体和氨基封端的环氧低聚物、含端基氯的有机硅烷在70~80℃下缩合反应2~3h所得，其中：聚氨酯预聚体和氨基封端的环氧低聚物、含端基氯的有机硅烷的质量比为100:10~30:1~10；氨基封端的环氧低聚物为环氧树脂E51与乙二胺在40~60℃反应3~5h的产物，环氧树脂E51与乙二胺的质量比为10~8:5；含端基氯的有机硅烷为一氯三甲基硅烷、氯丙基三乙氧基硅烷或二甲基二氯硅烷中的一种；所述改性环氧树脂为甲基丙烯酸甲酯和环氧树脂在80~90℃下反应3~5h的产物，其中：甲基丙烯酸甲酯和环氧树脂的质量比为1~0.5:1；环氧树脂为双酚A型环氧树脂E
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35、双酚A型环氧树脂E
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44、双酚A型环氧树脂E
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51中的一种或至少两种；所述改性固化剂为酚醛胺T
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31和聚酰胺650按照质量比2~1:1混合而成的二元复合物；所述引发剂为过氧化物与惰性溶剂的混合物，其中：过氧化物与惰性溶剂的质量
比为1~0.3:1，过氧化物为过氧化苯甲酰、过氧化环己酮、过氧化二月桂酰、过氧化叔丁酯中的一种或至少两种，惰性溶液为邻苯二甲酸二丁酯。
[0005]一种上述封堵隧道衬砌渗漏的无收缩型有机硅改性聚氨酯环氧树脂注浆材料的制备方法，包括如下步骤：1）将环氧树脂E
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51用二甲苯稀释，然后加热至40~60℃，加入乙二胺，保温反应3~5h至环氧基团反应完全，然后减压蒸馏除去小分子得到氨基封端的环氧低聚物，其中：环氧树脂E
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51、乙二胺、二甲苯的质量比为10~8:5:15；2）向聚氨酯预聚体中依次加入含端基氯的有机硅烷、氨基封端的环氧低聚物，在70~80℃下反应2~3h后降至室温得到有机硅改性的聚氨酯预聚体，其中：聚氨酯预聚体和氨基封端的环氧低聚物、含端基氯的有机硅烷的质量比为100:10~30:1~10；3）将甲基丙烯酸甲酯和环氧树脂在80~90℃下搅拌3~5h后降温至室温，即得改性环氧树脂，其中：甲基丙烯酸甲酯和环氧树脂的质量比为1~0.5:1；4）将步骤2）得到的有机硅改性的聚氨酯预聚体和步骤3）得到的改性环氧树脂混合，制得A液；5）将质量比为1~0.3:1的过氧化物与惰性溶剂在室温下混合均匀，得到引发剂；6）将质量比为2~1:1的酚醛胺T
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31、聚酰胺650在室温下混合均匀，得到改性固化剂；7）将步骤6）得到的改性固化剂和步骤5）得到的引发剂混合，得到B液；8）将A液与B液进行混合，搅拌均匀后得到用于隧道衬砌止水加固的无收缩有机硅改性聚氨酯/环氧注浆材料，其中：有机硅改性聚氨酯预聚体、改性环氧树脂、改性固化剂、引发剂的质量比为5~7:3~5:2~5:1。
[0006]相比于现有技术，本专利技术具有如下优点：本专利技术采用有机硅改性聚氨酯和甲基丙烯酸甲酯改性的环氧树脂为主剂，有机硅改性聚氨酯中的氰基遇水反应使得改性聚氨酯具有良好的微膨胀性；甲基丙烯酸甲酯改性的环氧树脂末端具有甲基丙烯酸酯基团，具有高流动性，使得该类注浆材料无须添加稀释剂，有利于提升力学性能；改性环氧树脂中的环氧基团也具有优异的耐热性、耐水性、耐老化及高粘结强度，尤其适用于隧道衬砌止水加固；固化剂包含酚醛胺和聚酰胺，良好的憎水性进一步增强了注浆材料在水环境下的粘结强度。本专利技术通过有机硅改性聚氨酯中的氰基遇水反应产生微膨胀效应解决了因环氧固化收缩的问题，同时甲基丙烯酸甲酯改性的环氧树脂末端具有甲基丙烯酸酯基团解决了化学注浆材料在无稀释剂条件下的高初始黏度、不易灌入细微裂缝的问题，本专利技术制备的化学注浆材料的流动性好，粘结性强、抗压强度高，可广泛应用于隧道衬砌止水加固、堤坝防渗补强等领域。
具体实施方式
[0007]下面结合实施例对本专利技术的技术方案作进一步的说明，但并不局限于此，凡是对本专利技术技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本专利技术技术方案的精神和范围，均应涵盖在本专利技术的保护范围中。
[0008]实施例1：本实施例提供了一种用于隧道衬砌止水加固的无收缩有机硅改性聚氨酯/环氧注
浆材料的制备方法，所述方法包括如下操作步骤：（1）将80份环氧树脂E
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51用150份二甲苯稀释，然后加热至55℃，加入50份乙二胺，保温反应3h至环氧基团反应完全，然后减压蒸馏除份去小分子，得到氨基封端的环氧低聚物。
[0009]（2）向100份聚氨酯预聚体中依次加入10份含端基氯的有机硅烷、20份步骤（1）得到的氨基封端的环氧低聚物，在75℃下反应3h后降至室温，得到有机硅改性的聚氨酯预聚体。
[0010]（3）将100份甲基丙烯酸甲酯和100份环氧树脂E
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44在80℃下搅拌3h后降温至室温，即得改性环氧树脂。
[0011]（4）称取70份步骤（2）得到的有机硅改性的聚氨酯预聚体和30份步骤（3）得到的改性环氧树脂进行混合，制得A液。
[0012]（5）称取5份过氧化苯甲酰和5份邻苯二甲酸二丁酯室温下混合均匀，得到引发剂。
[0013]（6）称取20份酚醛胺T
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31和20份聚酰胺650在室温下混合均匀，得到改性固化剂。...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种封堵隧道衬砌渗漏的无收缩型有机硅改性聚氨酯环氧树脂注浆材料，其特征在于所述注浆材料以重量份计，由以下成分制成：有机硅改性聚氨酯预聚体50~70份，改性环氧树脂30~50份，改性固化剂20~50份，引发剂10份，其中：所述有机硅改性聚氨酯预聚体为聚氨酯预聚体和氨基封端的环氧低聚物、含端基氯的有机硅烷缩合所得，其中：聚氨酯预聚体和氨基封端的环氧低聚物、含端基氯的有机硅烷的质量比为100:10~30:1~10；所述改性环氧树脂为甲基丙烯酸甲酯和环氧树脂反应的产物，其中：甲基丙烯酸甲酯和环氧树脂的质量比为1~0.5:1。2.根据权利要求1所述的封堵隧道衬砌渗漏的无收缩型有机硅改性聚氨酯环氧树脂注浆材料，其特征在于所述氨基封端的环氧低聚物为环氧树脂E51与乙二胺反应的产物，环氧树脂E51与乙二胺的质量比为10~8:5。3.根据权利要求1所述的封堵隧道衬砌渗漏的无收缩型有机硅改性聚氨酯环氧树脂注浆材料，其特征在于所述含端基氯的有机硅烷为一氯三甲基硅烷、氯丙基三乙氧基硅烷或二甲基二氯硅烷中的一种。4.根据权利要求1所述的封堵隧道衬砌渗漏的无收缩型有机硅改性聚氨酯环氧树脂注浆材料，其特征在于所述环氧树脂为双酚A型环氧树脂E
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35、双酚A型环氧树脂E
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44、双酚A型环氧树脂E
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51中的一种或至少两种。5.根据权利要求1所述的封堵隧道衬砌渗漏的无收缩型有机硅改性聚氨酯环氧树脂注浆材料，其特征在于所述改性固化剂为酚醛胺T
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31和聚酰胺650按照质量比2~1:1混合而成的二元复合物。6.根据权利要求1所述的封堵隧道衬砌渗漏的无收缩型...

【专利技术属性】
技术研发人员：唐亮，凌贤长，陈宏伟，胡心雨，郭小雨，邱瑞，王名远，陈小玉，孙辉，赵香萍，丛晟亦，田爽，孔祥勋，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学中铁十七局集团有限公司中铁十二局集团有限公司，
类型：发明
国别省市：