CN105368293A - 一种用于盾构法地铁隧道的阻尼管片 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种用于盾构法地铁隧道减振降噪的阻尼管片。阻尼管片由管片和阻尼层组成；阻尼层为喷涂型复合阻尼材料。喷涂型复合阻尼材料由A、R两个组分按照体积比1:0.8-1:1.2反应得到，A组分是由35-60份的低官能度多异氰酸酯和50-70份聚醚多元醇合成的半预聚物；R组分包括15-60份二胺扩链剂，10-75份端氨基聚醚，10-70份端羟基聚醚，1-30份插层石墨填料，1-30份助剂。插层石墨填料由石墨片层和位于石墨片层之间的高分子聚合物组成。阻尼管片的阻尼层位于盾构隧道的外侧，最大限度提高了阻尼层与轮轨之间的距离，可以有效抑制波磨现象的发生。本发明可在管片厂预制完成，不会对工期造成影响。
Description
技术领域
本发明属于材料领域，具体涉及地铁隧道用阻尼管片，尤其涉及一种用于盾构法地铁隧道减振降噪的具有阻尼性能的管片。
背景技术
地铁在给城市出行带来极大便利的同时，也给城市环境带来了一定的振动与噪声污染。城市轨道交通在运行过程中产生的振动和噪声对沿线居民的健康安全、建筑物的保护、精密仪器的正常工作带来了极大的负面影响。控制地铁振动的主要手段之一就是利用阻尼材料制成阻尼结构，来达到减振降噪的目的。目前，阻尼材料从材质上分，主要有橡胶类板材和高分子涂料。橡胶类板材主要是各种橡胶减振衬垫、阻尼橡胶板、橡胶减振器等，施工时需要使用粘合剂将橡胶板黏贴在被处理部位。这些部分通常是比较平整的物面，例如钢板、铝板等。而对于地铁隧道等建筑工程，只能使用阻尼涂料，其中最常见的是石棉沥青阻尼涂料；然而由于其中含有大量沥青、有机溶剂等有害物质，已经被逐渐禁止使用。
为了解决复杂形貌表面阻尼材料的施工问题，喷涂型阻尼材料应运而生；喷涂型阻尼材料利用高分子的粘弹特性，在受到外界振动激励时发生弹性形变而吸收能量。此后，有研究者将碳纳米管、石墨烯等碳基填料加入到喷涂型粘弹阻尼材料当中，利用碳基材料表面与粘弹阻尼材料界面之间的相对滑移而增大能量的损耗。然而碳基材料的掺杂量不宜过大，如果碳基材料含量过多会影响到粘弹型阻尼层的物理性能，使材料的喷涂性能、力学性能、与基材附着力都有所下降。在碳基材料掺杂量较低的情况下，通过界面之间滑移所产生的耗能就变得十分有限，无法大幅度对材料的阻尼性能进行提升。
发明专利申请2015103724071公开了一种“石墨烯改性聚氨酯-环氧树脂水性阻尼涂料的制备方法”。该方法先用化学氧化法制备了氧化石墨烯；然后以4,4’-二苯基甲烷二异氰酸酯和聚四氢呋喃为单体，丁酮为溶剂，二丁基二月桂酸锡为催化剂，以1,4-丁二醇和2,2-双(羟甲基)丙酸为扩链剂，1-甲基-2-吡咯烷酮为溶剂制备聚氨酯预聚体。最后加入环氧树脂形成互穿聚合物网络，去离子水做乳化剂，并加入氧化石墨烯，超声使其分散，旋蒸去除溶剂，从而得到石墨烯改性的聚氨酯-环氧树脂。虽然该方法以石墨烯为填料对聚氨酯-环氧树脂互穿聚合物网络进行改性，不但结合了聚氨酯和环氧树脂的优点，而且同时引进了石墨烯优异的力学性能，提高了涂料的阻尼性能、拉伸强度、以及热稳定性。然而，该方法的主要目的是提高涂料的力学性能，防止涂料的开裂。从提高阻尼性能的角度来说，其存在的问题为：其阻尼性能主要来自于石墨烯表面与互穿网络聚合物之间在受到外界激励时所产生的相对滑移而消耗能量；而由于该发明中石墨烯为单层石墨结构，且体积含量较少，因此所产生的阻尼性能也十分有限；如果石墨烯体积含量过多则会破坏聚合物互穿网络结构的连续性，反而使涂料的力学性能有所下降。因此，该方法制备涂料的阻尼效果非常有限。
发明专利申请200910017943.4公开了“一种喷涂聚氨酯-脲阻尼减振降噪材料”。所述喷涂型聚氨酯-脲阻尼减振降噪防护材料由等体积的A、R两组分组成，经高压撞击混合设备混合后喷涂到混凝土底材上，瞬间就形成一层性能优异的阻尼减振降噪防护涂层。所述A组分为异氰酸酯与聚合物多元醇生成的半预聚体；R组分为端氨、羟基聚醚、二胺类扩链剂和助剂形成的混合物。该材料具有固化速度快、粘弹性好、强度大、阻尼减振降噪性能优异等优点,能够在复杂、恶劣环境条件下高效率施工；其阻尼损耗因子为≥0.05，断裂伸长率为≥400％，撕裂强度为≥45KN/m，冲击强度为50Kg。然而，其阻尼性能仍然不足以满足地铁隧道用阻尼材料的要求。
在地铁的施工工艺中，盾构法是一种全机械化的施工方法，具有施工速度快、洞体质量稳定、对周围建筑物影响较小等特点，在软土地基段施工中具有明显的优势。施工过程当中，在开挖面进行土体开挖的同时，将预制好的混凝土管片进行拼装，形成隧道结构。为了防止四周围岩发生向隧道内的塌方，需要向盾尾空隙进行注浆，以避免地表沉降。目前，盾构法地铁隧道施工中，通常采用的减振降噪方法为减振扣件、梯形轨枕、橡胶减振器、钢弹簧浮制板等手段。然而，这些减振手段施工工艺较为复杂，不同程度上都会延长地铁隧道的建设周期，并且因距离轮轨较近会造成严重的波磨现象，使钢轨严重变形，需要定期进行打磨维护，不但增加了大量的人力物力，同时还对地铁的行车安全造成重大隐患。研究发现，减振手段距离轮轨越近，越容易产生波磨现象。
发明内容
本发明提供了一种用于盾构法地铁隧道减振降噪的阻尼管片。本发明所述的阻尼管片通过在普通混凝土管片外弧面喷涂粘弹阻尼材料而得到。所述阻尼管片的阻尼层位于盾构隧道的外侧，最大限度提高了阻尼层与轮轨之间的距离，可以有效抑制波磨现象的发生。此外，本发明可以在管片厂预制完成，在施工现场只需要按照普通管片的施工工艺吊装即可，不会对正常工期造成影响。
本发明的技术方案：用于盾构法地铁隧道减振降噪的阻尼管片，由管片和阻尼层组成；所述阻尼层为喷涂型复合阻尼材料；所述喷涂型复合阻尼材料由A、R两个组分按照体积比1:0.8-1:1.2反应得到，所述A组分是由35-60份的低官能度多异氰酸酯和50-70份聚醚多元醇合成的半预聚物；所述R组分包括15-60份二胺扩链剂，10-75份端氨基聚醚，10-70份端羟基聚醚，1-30份插层石墨填料，1-30份助剂；所述插层石墨填料由石墨片层和位于石墨片层之间的高分子聚合物组成；所述高分子聚合物通过原位聚合的方法引入至石墨片层之间；所述高分子聚合物包括聚丙烯酸、聚酰胺胺树枝型大分子、超支化聚氨酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚苯胺、聚吡咯和聚噻吩中的任意一种或几种。所述管片为普通混凝土管片，所述阻尼层的厚度为0.5-5.0mm。
其中，所述插层石墨填料通过以下方法制备得到：①将可膨胀石墨在950-1050℃的温度条件下膨化10-15s，得到膨胀石墨；②将步骤①得到的膨胀石墨和乙醇-水溶液混合后进行剥离石墨片层的处理，得到层间距较大的石墨薄片；③采用原位聚合的方法将高分聚合物引入至步骤②得到的石墨薄片之间，从而得到插层石墨填料。
优选的是，步骤②所述剥离石墨片层的处理的方法为：将膨胀石墨和乙醇-水溶液超声处理6-12h，然后最后过滤、烘干；步骤③中所述的高分子聚合物为聚丙烯酸、聚酰胺胺树枝型大分子、超支化聚氨酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚苯胺、聚吡咯和聚噻吩中的任意一种或几种。所述膨胀石墨和乙醇-水溶液的重量比为1:200-1:300，所述乙醇-水溶液中乙醇的浓度为75-95％。
其中，所述A组分中的低官能度多异氰酸酯的官能度为1-2.4，聚醚多元醇的官能度为2-4；所述R组分中的二胺扩链剂的官能度为2，端氨基聚醚挂能度为2-4。所述低官能度多异氰酸酯为以下任意一种或几种：甲苯二异氰酸酯、亚苯基碳化二亚胺-脲酮亚胺改性的4,4’-二苯基甲烷二异氰酸酯、多亚甲基二异氰酸酯、多苯基多异氰酸酯、4,4’-二苯基甲烷二异氰酸酯、高2,4’-二苯基甲烷二异氰酸酯、环已二异氰酸酯、多苯二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯和对四甲基苯亚甲基二异氰酸酯；所述二胺扩链剂为二乙基甲苯二胺、二甲巯基甲苯二胺和N，N’-二烷基甲基二苯胺中的一种或几种；所述端氨基聚醚是含聚氧化乙烯或氧化丙烯主链的端氨基聚醚；所述端羟基聚醚为聚己内酯；所述助剂为稀释剂、分散剂、防沉降剂、阻燃剂、防霉剂、抗静电剂、流平剂、偶联剂、水解稳定剂、催化剂、光稳定剂、抗氧剂、消泡剂和增塑剂中的一种或几种。
用于盾构法地铁隧道减振降噪的阻尼管片的制备方法，包括以下步骤：将经过养护的混凝土管片的外弧面向上放置在水平地面上，采用喷枪在外弧面进行喷涂型复合阻尼材料的喷涂；当喷涂型复合阻尼层达到一定厚度时，即得到用于盾构法地铁隧道减振降噪的阻尼管片。其中，所述管片为盾构法开挖地铁隧道所使用的普通混凝土管片，所述阻尼层的厚度为0.5-5.0mm。利用NIV3018A型震动测试仪对阻尼管片和普通混凝土管片的时域波形和振动加速度进行测试。
用于盾构法地铁隧道减振降噪的阻尼管片的应用，所述阻尼管片在盾构法隧道中完成挂片及注浆工作后，混凝土管片、阻尼层、注浆层三者将形成约束型阻尼结构，在地铁运行过程中将起到减振降噪的作用。
本发明的有益效果：
1、本发明所述的阻尼管片，在管片的生产厂家完成制作过程，不但大大提高减振降噪的效果，可以为地铁减振5-15dB，达到中等减振水平；而且对后续地铁工程的施工工艺与施工进度不会造成任何影响；
2、本发明所述的阻尼管片采用的粘弹型阻尼材料具有超长达100年的使用寿命，真正实现与地铁工程同寿命，终身免维护，大大节约了后期维护的费用；
3、本发明所述的阻尼管片采用的粘弹型阻尼材料绿色环保，施工工艺简单高效，不会对地铁隧道的正常施工进度造成影响；此外适用各种复杂工况，可以根据特定的减振需求可以在不同的隧道结构中进行喷涂，达到相应的阻尼标准；
4、本发明所述的阻尼管片采用的粘弹型阻尼材料费用低廉，在达到相同减振指标的情况下，本材料可以节约施工费用90％以上，并且节约了后期维护的一切费用。
说明书附图
图1是振动加速度总极值受阻尼层厚度的影响。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步的说明。
实施例1：
用于盾构法地铁隧道减振降噪的阻尼管片，由管片和阻尼层组成；所述阻尼层为喷涂型复合阻尼材料。所述喷涂型复合阻尼材料由A、R两个组分按照体积比1:1反应得到，所述A组分是由35份的低官能度多异氰酸酯和60份聚醚多元醇合成的半预聚物；所述R组分包括60份二胺扩链剂，10份端氨基聚醚，40份端羟基聚醚，30份插层石墨填料，1份助剂。所述低官能度多异氰酸酯为甲苯二异氰酸酯；所述二胺扩链剂为二甲巯基甲苯二胺；所述端氨基聚醚是含聚氧化乙烯的端氨基聚醚；所述端羟基聚醚为聚己内酯；所述助剂由0.5份流平剂和0.5份抗氧剂组成，所述流平剂为聚乙烯醇缩丁醛，所述抗氧化剂为四(4-羟基-3,5-叔丁基苯基丙酸)季戊四醇酯。
所述插层石墨填料由石墨片层和位于石墨片层之间的高分子聚合物组成；所述高分子聚合物通过原位聚合的方法引入至石墨片层之间；所述高分子聚合物为聚丙烯酸。所述管片为普通混凝土管片，所述阻尼层的厚度为2.0mm。
插层石墨填料的制备方法，包括以下几个步骤：①将可膨胀石墨在950℃的温度条件下膨化12s，得到膨胀石墨；②将步骤①得到的膨胀石墨和浓度为95％的乙醇-水溶液按照重量比1:200混合，超声处理9h，然后最后过滤、烘干，得到层间距较大的石墨薄片；③采用原位聚合的方法将聚丙烯酸引入至步骤②得到的石墨薄片之间，从而得到插层石墨填料。
实施例2：
用于盾构法地铁隧道减振降噪的阻尼管片，由管片和阻尼层组成；所述阻尼层为喷涂型复合阻尼材料。所述喷涂型复合阻尼材料由A、R两个组分按照体积比1:0.8反应得到，所述A组分是由45份的低官能度多异氰酸酯和70份聚醚多元醇合成的半预聚物；所述R组分包括15份二胺扩链剂，40份端氨基聚醚，70份端羟基聚醚，1份插层石墨填料，15份助剂。所述低官能度多异氰酸酯为亚苯基碳化二亚胺-脲酮亚胺改性的4,4’-二苯基甲烷二异氰酸酯；所述二胺扩链剂为N，N’-二烷基甲基二苯胺；所述端氨基聚醚是含氧化丙烯主链的端氨基聚醚；所述端羟基聚醚为聚己内酯；所述助剂由7份稀释剂和8份防沉降剂组成，所述稀释剂为邻苯二甲酸二丁酯，所述防沉降剂为氢化蓖麻油。
所述插层石墨填料由石墨片层和位于石墨片层之间的高分子聚合物组成；所述高分子聚合物通过原位聚合的方法引入至石墨片层之间；所述高分子聚合物为聚酰胺胺树枝型大分子。所述管片为普通混凝土管片，所述阻尼层的厚度为0.5mm。
插层石墨填料的制备方法，包括以下几个步骤：①将可膨胀石墨在1000℃的温度条件下膨化15s，得到膨胀石墨；②将步骤①得到的膨胀石墨和浓度为75％的乙醇-水溶液按照重量比1:250混合，超声处理12h，然后最后过滤、烘干，得到层间距较大的石墨薄片；③采用原位聚合的方法将聚酰胺胺树枝型大分子引入至步骤②得到的石墨薄片之间，从而得到插层石墨填料。
实施例3：
用于盾构法地铁隧道减振降噪的阻尼管片，由管片和阻尼层组成；所述阻尼层为喷涂型复合阻尼材料。所述喷涂型复合阻尼材料由A、R两个组分按照体积比1:1.2反应得到，所述A组分是由60份的低官能度多异氰酸酯和50份聚醚多元醇合成的半预聚物；所述R组分包括35份二胺扩链剂，75份端氨基聚醚，10份端羟基聚醚，16份插层石墨填料，30份助剂。所述低官能度多异氰酸酯为多亚甲基二异氰酸酯；所述二胺扩链剂为二乙基甲苯二胺；所述端氨基聚醚是含聚氧化乙烯的端氨基聚醚；所述端羟基聚醚为聚己内酯；所述助剂由10份偶联剂和20份水解稳定剂组成，所述偶联剂为异丁基三乙氧基硅烷，水解稳定剂为丁二醇双缩水油甘醚。
所述插层石墨填料由石墨片层和位于石墨片层之间的高分子聚合物组成；所述高分子聚合物通过原位聚合的方法引入至石墨片层之间；所述高分子聚合物为超支化聚氨酯。所述管片为普通混凝土管片，所述阻尼层的厚度为1.5mm。
插层石墨填料的制备方法，包括以下几个步骤：①将可膨胀石墨在1050℃的温度条件下膨化10s，得到膨胀石墨；②将步骤①得到的膨胀石墨和浓度为85％的乙醇-水溶液按照重量比1:300混合，超声处理6h，然后最后过滤、烘干，得到层间距较大的石墨薄片；③采用原位聚合的方法将超支化聚氨酯引入至步骤②得到的石墨薄片之间，从而得到插层石墨填料。
实施例4：
用于盾构法地铁隧道减振降噪的阻尼管片，由管片和阻尼层组成；所述阻尼层为喷涂型复合阻尼材料。所述喷涂型复合阻尼材料由A、R两个组分按照体积比1:1反应得到，所述A组分是由55份的低官能度多异氰酸酯和55份聚醚多元醇合成的半预聚物；所述R组分包括25份二胺扩链剂，65份端氨基聚醚，20份端羟基聚醚，5份插层石墨填料，10份助剂。所述低官能度多异氰酸酯为多苯基多异氰酸酯；所述二胺扩链剂为二甲巯基甲苯二胺；所述端氨基聚醚是含氧化丙烯主链的端氨基聚醚；所述端羟基聚醚为聚己内酯；所述助剂为所述端羟基聚醚为聚己内酯；所述助剂由3份防霉剂和7份水解稳定剂组成，所述防霉剂为四氯4-(甲基磺酰)吡啶，所述水解稳定剂为丁二醇双缩水油甘醚。
所述插层石墨填料，由石墨片层和位于石墨片层之间的高分子聚合物组成；所述高分子聚合物通过原位聚合的方法引入至石墨片层之间；所述高分子聚合物为聚甲基丙烯酸甲酯。所述管片为普通混凝土管片，所述阻尼层的厚度为2.5mm。
插层石墨填料的制备方法，包括以下几个步骤：①将可膨胀石墨在980℃的温度条件下膨化15s，得到膨胀石墨；②将步骤①得到的膨胀石墨和浓度为90％的乙醇-水溶液按照重量比1:220混合，超声处理10h，然后最后过滤、烘干，得到层间距较大的石墨薄片；③采用原位聚合的方法将聚甲基丙烯酸甲酯引入至步骤②得到的石墨薄片之间，从而得到插层石墨填料。
实施例5：
用于盾构法地铁隧道减振降噪的阻尼管片，由管片和阻尼层组成；所述阻尼层为喷涂型复合阻尼材料。所述喷涂型复合阻尼材料由A、R两个组分按照体积比1:1反应得到，所述A组分是由45份的低官能度多异氰酸酯和65份聚醚多元醇合成的半预聚物；所述R组分包括50份二胺扩链剂，25份端氨基聚醚，50份端羟基聚醚，10份插层石墨填料，20份助剂。所述低官能度多异氰酸酯为4,4’-二苯基甲烷二异氰酸酯；所述二胺扩链剂为N，N’-二烷基甲基二苯胺；所述端氨基聚醚是含聚氧化乙烯的端氨基聚醚；所述端羟基聚醚为聚己内酯；所述助剂由10份稀释剂、5份抗静电剂和5份阻燃剂组成，所述稀释剂为邻苯二甲酸二丁酯，所述抗静电剂为(3-月桂酰胺丙基)三甲基氨硫酸甲酯盐，所述阻燃剂为多聚磷酸铵。
所述插层石墨填料由石墨片层和位于石墨片层之间的高分子聚合物组成；所述高分子聚合物通过原位聚合的方法引入至石墨片层之间；所述高分子聚合物为聚苯胺。所述管片为普通混凝土管片，所述阻尼层的厚度为3.5mm。
插层石墨填料的制备方法，包括以下几个步骤：①将可膨胀石墨在1020℃的温度条件下膨化10s，得到膨胀石墨；②将步骤①得到的膨胀石墨和浓度为80％的乙醇-水溶液按照重量比1:280混合，超声处理8h，然后最后过滤、烘干，得到层间距较大的石墨薄片；③采用原位聚合的方法将聚苯胺引入至步骤②得到的石墨薄片之间，从而得到插层石墨填料。
实施例6：
用于盾构法地铁隧道减振降噪的阻尼管片，由管片和阻尼层组成；所述阻尼层为喷涂型复合阻尼材料。所述喷涂型复合阻尼材料由A、R两个组分按照体积比1:1反应得到，所述A组分是由40份的低官能度多异氰酸酯和62份聚醚多元醇合成的半预聚物；所述R组分包括45份二胺扩链剂，35份端氨基聚醚，20份端羟基聚醚，25份插层石墨填料，5份助剂。所述低官能度多异氰酸酯为环已二异氰酸酯；所述二胺扩链剂为二甲巯基甲苯二胺；所述端氨基聚醚是含氧化丙烯主链的端氨基聚醚；所述端羟基聚醚为聚己内酯；所述助剂由2份消泡剂和3份抗静电剂组成，所述消泡剂为聚丙二醇，所述抗静电剂为(3-月桂酰胺丙基)三甲基氨硫酸甲酯盐。
所述插层石墨填料由石墨片层和位于石墨片层之间的高分子聚合物组成；所述高分子聚合物通过原位聚合的方法引入至石墨片层之间；所述高分子聚合物为聚吡咯。所述管片为普通混凝土管片，所述阻尼层的厚度为4.5mm。
插层石墨填料的制备方法，包括以下几个步骤：①将可膨胀石墨在1000℃的温度条件下膨化10s，得到膨胀石墨；②将步骤①得到的膨胀石墨和浓度为75％的乙醇-水溶液按照重量比1:260混合，超声处理7h，然后最后过滤、烘干，得到层间距较大的石墨薄片；③采用原位聚合的方法将聚吡咯引入至步骤②得到的石墨薄片之间，从而得到插层石墨填料。
实施例7：
用于盾构法地铁隧道减振降噪的阻尼管片，由管片和阻尼层组成；所述阻尼层为喷涂型复合阻尼材料。所述喷涂型复合阻尼材料由A、R两个组分按照体积比1:1反应得到，所述A组分是由45份的低官能度多异氰酸酯和53份聚醚多元醇合成的半预聚物；所述R组分包括40份二胺扩链剂，50份端氨基聚醚，50份端羟基聚醚，8份插层石墨填料，22份助剂。所述低官能度多异氰酸酯为对四甲基苯亚甲基二异氰酸酯；所述二胺扩链剂为二甲巯基甲苯二胺；所述端氨基聚醚是含聚氧化乙烯的端氨基聚醚；所述端羟基聚醚为聚己内酯；所述助剂由10份稀释剂、10份防霉剂和2份流平剂组成，所述稀释剂为邻苯二甲酸二丁酯，所述防霉剂为四氯4-(甲基磺酰)吡啶，所述流平剂为聚乙烯醇缩丁醛。
所述插层石墨填料，由石墨片层和位于石墨片层之间的高分子聚合物组成；所述高分子聚合物通过原位聚合的方法引入至石墨片层之间；所述高分子聚合物为聚噻吩。所述管片为普通混凝土管片，所述阻尼层的厚度为5.0mm。
插层石墨填料的制备方法，包括以下几个步骤：①将可膨胀石墨在950℃的温度条件下膨化15s，得到膨胀石墨；②将步骤①得到的膨胀石墨和浓度为85％的乙醇-水溶液按照重量比1:240混合，超声处理11h，然后最后过滤、烘干，得到层间距较大的石墨薄片；③采用原位聚合的方法将聚噻吩引入至步骤②得到的石墨薄片之间，从而得到插层石墨填料。
表1阻尼材料的主要物理性质
| 项目 | 指标 | 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | 实施例4 | 实施例5 | 实施例6 | 实施例7 |
| 阻尼损耗因子 | ≥0.065 | 0.075 | 0.065 | 0.072 | 0.067 | 0.07 | 0.075 | 0.07 |
| 拉伸强度/MPa | ≥8 | 10 | 8 | 12 | 9 | 10 | 11 | 10 |
| 断裂伸长率/％ | ≥500 | 560 | 500 | 600 | 520 | 560 | 580 | 540 |
| 撕裂强度/KN.m-1 | ≥50 | 55 | 50 | 60 | 52 | 56 | 57 | 54 |
| 粘结强度/MPa | ≥1.5 | 1.5 | 2.1 | 1.6 | 2.0 | 1.7 | 1.5 | 1.8 |
| 硬度/邵A | 60～98 | 90 | 60 | 98 | 85 | 65 | 72 | 65 |
| 冲击强度/Kg | 60 | 60 | 60 | 60 | 60 | 60 | 60 | 60 |
| 凝胶时间/sec | ≤60 | 50 | 60 | 50 | 50 | 60 | 60 | 60 |
| 摩擦系数 | 0.85～0.96 | 0.96 | 0.85 | 0.92 | 0.87 | 0.90 | 0.95 | 0.90 |
表2实施例1-7制备的阻尼管片的减振测试结果
注：利用NIV3018A型震动测试仪对实施例1-7制备的阻尼管片进行测试，采样频率0-5120Hz，采样长度3块，激振力为1000N；传感器采样方向为径向。
实施例8：不同厚度阻尼层的阻尼管片的减振效果
与实施例1不同的是，改变阻尼层的厚度以制备不同厚度阻尼层的阻尼管片，并在阻尼层上方浇筑5cm厚度的注浆层，利用NIV3018A型震动测试仪对不同阻尼层厚度的阻尼管片进行测试，采样频率0-5120Hz，采样长度3块，激振力：1000N；传感器采样方向为径向。
图1为不同厚度阻尼层的振动加速度总极值。如图1所示，含有阻尼层的阻尼管片振动加速度总极值远远小于普通混凝土管片，这是由于混凝土管片、注浆层与阻尼层三者形成了约束阻尼结构。当体系受到振动激励时，混凝土管片与注浆层之间会形成相互位移，从而对阻尼层造成压缩和剪切形变，在形变过程中，阻尼层将振动所产生的机械能转变为热能消耗，最终起到减振降噪的作用。如图所示，阻尼管片的振动加速度总极值降低大部分在10dB以上，已经达到了地铁中级乃至于高级减振的需求。图中2mm阻尼层的减振效果最好。
Claims (10)
1.用于盾构法地铁隧道减振降噪的阻尼管片，其特征在于：由管片和阻尼层组成；所述阻尼层为喷涂型复合阻尼材料；所述喷涂型复合阻尼材料由A、R两个组分按照体积比1:0.8-1:1.2反应得到，所述A组分是由35-60份的低官能度多异氰酸酯和50-70份聚醚多元醇合成的半预聚物；所述R组分包括15-60份二胺扩链剂，10-75份端氨基聚醚，10-70份端羟基聚醚，1-30份插层石墨填料，1-30份助剂；所述插层石墨填料由石墨片层和位于石墨片层之间的高分子聚合物组成；所述高分子聚合物通过原位聚合的方法引入至石墨片层之间；所述高分子聚合物包括聚丙烯酸、聚酰胺胺树枝型大分子、超支化聚氨酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚苯胺、聚吡咯和聚噻吩中的任意一种或几种。
2.根据权利要求1所述的用于盾构法地铁隧道减振降噪的阻尼管片，其特征在于：所述插层石墨填料通过以下方法制备得到：①将可膨胀石墨在950-1050℃的温度条件下膨化10-15s，得到膨胀石墨；②将步骤①得到的膨胀石墨和乙醇-水溶液混合后进行剥离石墨片层的处理，得到层间距较大的石墨薄片；③采用原位聚合的方法将高分聚合物引入至步骤②得到的石墨薄片之间，从而得到插层石墨填料。
3.根据权利要求2所述的用于盾构法地铁隧道减振降噪的阻尼管片，其特征在于：步骤②所述剥离石墨片层的处理的方法为：将膨胀石墨和乙醇-水溶液超声处理6-12h，然后最后过滤、烘干；步骤③中所述的高分子聚合物为聚丙烯酸、聚酰胺胺树枝型大分子、超支化聚氨酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚苯胺、聚吡咯和聚噻吩中的任意一种或几种。
4.根据权利要求3所述的用于盾构法地铁隧道减振降噪的阻尼管片，其特征在于：所述膨胀石墨和乙醇-水溶液的重量比为1:200-1:300，所述乙醇-水溶液中乙醇的浓度为75-95％。
5.根据权利要求1-4中任意一项所述的用于盾构法地铁隧道减振降噪的阻尼管片，其特征在于：所述A组分中的低官能度多异氰酸酯的官能度为1-2.4，聚醚多元醇的官能度为2-4；所述R组分中的二胺扩链剂的官能度为2，端氨基聚醚挂能度为2-4。
6.根据权利要求5所述的地铁隧道用喷涂型复合阻尼材料，其特征在于：所述低官能度多异氰酸酯为以下任意一种或几种：甲苯二异氰酸酯、亚苯基碳化二亚胺-脲酮亚胺改性的4,4’-二苯基甲烷二异氰酸酯、多亚甲基二异氰酸酯、多苯基多异氰酸酯、4,4’-二苯基甲烷二异氰酸酯、高2,4’-二苯基甲烷二异氰酸酯、环已二异氰酸酯、多苯二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯和对四甲基苯亚甲基二异氰酸酯；所述二胺扩链剂为二乙基甲苯二胺、二甲巯基甲苯二胺和N，N’-二烷基甲基二苯胺中的一种或几种；所述端氨基聚醚是含聚氧化乙烯或氧化丙烯主链的端氨基聚醚；所述端羟基聚醚为聚己内酯；所述助剂为稀释剂、分散剂、防沉降剂、阻燃剂、防霉剂、抗静电剂、流平剂、偶联剂、水解稳定剂、催化剂、光稳定剂、抗氧剂、消泡剂和增塑剂中的一种或几种。
7.根据权利要求1-4中任意一项所述的用于盾构法地铁隧道减振降噪的阻尼管片，其特征在于：所述管片为普通混凝土管片，所述阻尼层的厚度为0.5-5.0mm。
8.根据权利要求1所述的用于盾构法地铁隧道减振降噪的阻尼管片的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：将混凝土管片的外弧面向上放置在水平地面上，采用喷枪在外弧面进行喷涂型复合阻尼材料的喷涂；当喷涂型复合阻尼层达到一定厚度时，即得到用于盾构法地铁隧道减振降噪的阻尼管片。
9.根据权利要求1所述的用于盾构法地铁隧道减振降噪的阻尼管片的制备方法，其特征在于：所述管片为普通混凝土管片，所述阻尼层的厚度为0.5-5.0mm。
10.根据权利要求1所述的用于盾构法地铁隧道减振降噪的阻尼管片的应用，其特征在于：所述阻尼管片在盾构法隧道中完成挂片及注浆工作后，混凝土管片、阻尼层、注浆层三者将形成约束型阻尼结构，在地铁运行过程中将起到减振降噪的作用。
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