CN110183612B - 一种地下工程墙面渗漏水快速修复的注浆材料及制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于地下工程墙面渗漏水快速修复材料技术领域，具体公开了一种地下工程墙面渗漏水快速修复的注浆材料及制备方法。该注浆材料是由2.6%‑20%温轮胶、2.6%‑7.6%山梨醇、5‑20%聚醚多元醇、20%异氰酸酯、10%‑25%粉煤灰、15%‑25%炉底渣、2%氢氧化钠溶液、8%Na2SiO3，外加0.2%三乙醇胺、0.2% HCFC‑141b、2% 1，4‑丁二醇制备而成。该注浆材料绿色环保、成本低以及强度高，能够快速解决地下工程渗漏水问题，针对性强，可应用的范围广。

Description

一种地下工程墙面渗漏水快速修复的注浆材料及制备方法
技术领域
本发明属于地下工程墙面渗漏水快速修复材料技术领域，涉及一种注浆材料及制备方法，尤其涉及一种地下工程墙面渗漏水快速修复的注浆材料及制备方法。
背景技术
地下工程是指深入地面以下为开发利用地下空间资源所建造的地下土木工程，包括地下房屋和地下构筑物、地下铁道、公路隧道、水下隧道、地下共同沟和过街地下通道等。伴随着经济的发展及城市化建设步伐的加快，人类的生存环境不断发生变化，资源日益匮乏，生存空间拥挤，交通堵塞等问题越来越制约经济与社会的发展。为此，各国政府把地下空间的开发和利用作为一项国策，并开始大规模的进行地下工程建设。地下工程的科学解释为：所有建造在地层表面以下的建筑物或构筑物统称为地下工程。
由于地下工程建筑都处于地下，很容易受到雨水等周围环境的影响，造成墙面或墙顶渗漏水。据不完全统计，我国地下工程渗漏水病害高达40％以上，其中95％病害都会对地下工程结构造成影响。地下工程渗漏水则会导致工程局部积水，恶化建筑环境，危及人身安全，长期渗漏水会使地下工程内部结构发生侵蚀破坏影响工程结构稳定性。
发明内容
为了解决背景技术中存在的上述技术问题，本发明提供了一种绿色环保、成本低以及强度高的地下工程墙面渗漏水快速修复的注浆材料及制备方法。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种地下工程墙面渗漏水快速修复的注浆材料，其特征在于：所述地下工程墙面渗漏水快速修复的注浆材料是由质量分数(这里的质量分数指每种原料占这11种原料总量的质量分数)是2.6％-20％的温轮胶、2.6％-7.6％的山梨醇、5-20％的聚醚多元醇、20％的异氰酸酯、10％-25％的粉煤灰、15％-25％的炉底渣、2％的氢氧化钠溶液、8％的Na2SiO3，辅以0.2％的三乙醇胺(催化剂)、0.2％的HCFC-141b(发泡剂)和2％的1，4-丁二醇(扩链剂)制备而成。
所述温轮胶、山梨醇、聚醚多元醇、异氰酸酯、粉煤灰、炉底渣、氢氧化钠溶液、Na2SiO3、三乙醇胺、HCFC-141b、1，4-丁二醇的质量分数之和为100％。
作为优选，本发明所采用的异氰酸酯由二苯基甲烷二异氰酸酯MDI以及甲苯二异氰酸酯TDI组成；所述二苯基甲烷二异氰酸酯MDI与甲苯二异氰酸酯TDI的重量比是1：1。
作为优选，本发明所采用的粉煤灰的中位径是20μm；所述炉底渣的中位径35μm；所述氢氧化钠浓度是8-10mol/L。
一种上述原料配比的地下工程墙面渗漏水快速修复的注浆材料的制备方法，步骤如下：
1)将温轮胶、山梨醇、聚醚多元醇、粉煤灰、炉底渣、催化剂、发泡剂以及扩链剂用搅拌器在150rpm-300rpm、室温条件下搅拌调和至少1小时形成A1料，测A1料的粘度，如果在10pa·s-30pa·s，则得到A料；否则，向A1料中添加一定量的蒸馏水继续搅拌，混匀后得到粘度为10pa·s-30pa·s的A料；
2)用搅拌器在150rpm-300rpm、室温条件下，将异氰酸酯、NaOH以及Na2SiO3搅拌调和至少0.5小时形成B料；
3)注浆时，将步骤1)制备得到的A料以及步骤2)制备得到的B料混合形成地下工程墙面渗漏水快速修复的注浆材料。
一种基于上述地下工程墙面渗漏水快速修复的注浆材料对地下工程墙面渗漏区域进行注浆的方法，其特征在于：所述方法包括以下步骤：
1)借助多功能混凝土超声波检测仪和/或地质雷达对地下工程墙面裂缝和缺陷进行检测；
2)根据检测结果确定地下工程墙面渗漏区域；
3)配置地下工程墙面渗漏水快速修复的注浆材料；
4)采用步骤3)制备得到的地下工程墙面渗漏水快速修复的注浆材料对地下工程墙面渗漏区域内进行注浆。
作为优选，本发明所采用的步骤2)的具体实现方式是：
2.1)根据检测结果针对确定地下工程墙面渗漏区域采用梅花桩布孔，并打入注浆管，注浆管打入深度不得超过墙面厚度的2/3；
2.2)用自来水冲洗注浆区域，以保持注浆区域清洁。
作为优选，本发明所采用的步骤4)的具体实现方式是：借助注浆泵将配制好的地下工程墙面渗漏水快速修复的注浆材料采取单孔注浆的方式注入地下工程墙面，待地下工程墙面渗漏水快速修复的注浆材料能够从旁边的注浆孔流出时单孔注浆结束，随即进行下一个注浆孔的注浆，直到注浆孔全部注入地下工程墙面渗漏水快速修复的注浆材料为止，在注浆孔周围洒布一层水泥。
作为优选，本发明所采用的方法在步骤4)之后还包括：
5)清理注浆区域。
注浆后注浆材料还未完全固化，与撒布的水泥发生反应，之后清理的是注浆区域的水泥和高聚物注浆不平整区域，为了美观。
本发明的优点是：
本发明的地下工程墙面渗漏水快速修复的注浆材料具有固废循环利用、绿色环保、成本低、强度高的优点，墙面渗漏水快速修复技术具有高效、快捷、经济、实用、环保的优点。地下工程墙面渗漏水快速修复的注浆材料固化时间可控制在20min内，相比传统注浆液固化时间2-4h，注浆液固化时间明显缩短，注浆固结体渗透系数可达到10-7cm/s，相比传统注浆液固结体基本在10-4cm/s-10-6cm/s，注浆封堵效果明显。本发明能够快速解决地下工程渗漏水问题，针对性强，可应用的范围广。
具体实施方式
本发明提供了一种地下工程墙面渗漏水快速修复的注浆材料及制备方法，该地下工程墙面渗漏水快速修复的注浆材料。
由2.6％-20％温轮胶、2.6％-7.6％山梨醇、5-20％聚醚多元醇、20％异氰酸酯(MDI(二苯基甲烷二异氰酸酯)：TDI(甲苯二异氰酸酯)质量比＝1：1)、10％-25％粉煤灰(中位径20微米)、15％-25％炉底渣(中位径35微米)、2％氢氧化钠溶液(浓度10mol/L)、8％Na2SiO3，外加0.2％的三乙醇胺(催化剂)、0.2％的HCFC-141b、2％的1，4-丁二醇(扩链剂)形成的稳定体系；
所述温轮胶、山梨醇、聚醚多元醇、异氰酸酯、粉煤灰、炉底渣、氢氧化钠溶液、Na2SiO3、三乙醇胺、HCFC-141b、1，4-丁二醇的质量分数之和为100％。
温轮胶和山梨醇主要为多元醇，提供聚氨酯合成过程中的醇类原料，聚醚多元醇为聚氨酯合成主要原料，异氰酸酯为聚氨酯合成主要原料，粉煤灰和炉底渣为地聚物合成主要原料，为注浆材料提供高强度固结体，NaOH溶液和Na2SiO3为碱性激发剂，可为地聚物网络结构的形成提供Na源。将温轮胶、山梨醇、聚醚多元醇、粉煤灰、炉底渣、发泡剂、催化剂、扩链剂用搅拌器在150rpm-300rpm、室温搅拌调和1小时形成A1料，如A1料含水量太低可通过适当添加蒸馏水以控制粘度范围10pa·s-30pa·s，得到A料；将异氰酸酯、NaOH溶液和Na2SiO3用搅拌器在150rpm、室温搅拌调和0.5小时混合形成B料；注浆时将A、B料混合，A、B料的混合发生在注浆泵中。
以下实施例一-七中，聚醚多元醇为聚醚多元醇204，购自陶氏化学(上海)有限公司。
粉煤灰和炉底渣均来自山西三维华邦集团有限公司，粉煤灰由循环流化床锅炉燃烧产生。其他原料均为常见市售商品。
本申请文件中的百分比含量均为质量百分比含量。
本申请文件中室温指25±2℃。
实施例一：
本实施例的地下工程墙面渗漏水快速修复注浆材料由2.6％温轮胶、5％山梨醇、20％聚醚多元醇、20％异氰酸酯(质量比MDI：TDI＝1：1)、20％粉煤灰(中位径20微米)、20％炉底渣(中位径35微米)、2％氢氧化钠溶液(浓度10mol/L)、8％Na2SiO3，外加0.2％三乙醇胺(催化剂)、0.2％发泡剂HCFC-141b、2％1，4-丁二醇(扩链剂)组成，形成稳定体系；
原料配比如上的地下工程墙面渗漏水快速修复注浆材料，其制备方法如下：
将温轮胶、山梨醇、聚醚多元醇、粉煤灰、炉底渣、催化剂、发泡剂以及扩链剂用搅拌器在150rpm、室温搅拌调和1小时形成A1料，测定其粘度为50Pa.s，添加一定量的蒸馏水，继续搅拌，混匀后得到A料，测得粘度为20.0Pa.s；将异氰酸酯、氢氧化钠溶液和Na2SiO3用搅拌器在150rpm、室温搅拌调和0.5小时混合形成B料；注浆时将A、B料混合，A、B料的混合发生在高聚物注浆设备中，混合后形成地下工程墙面渗漏水快速修复注浆材料。本实施例制备的地下工程墙面渗漏水快速修复注浆材料的固化时间为15min，硬化强度为16MPa，渗水系数为2.5×10-7cm/s。
固化时间采用秒表测试，抗压强度采用(GBT 50081-2002普通混凝土力学性能试验方法标准)，渗透系数采用《透水水泥混凝土透水系数测试方法》T/ZACA_001—2018，以下实施例同，不赘述。
实施例二：
本实施例的地下工程墙面渗漏水快速修复注浆材料由2.6％温轮胶、5％山梨醇、20％聚醚多元醇、20％异氰酸酯(质量比MDI：TDI＝1：1)、25％粉煤灰(中位径20微米)、15％炉底渣(中位径35微米)、2％氢氧化钠溶液(浓度10mol/L)、8％Na2SiO3，外加0.2％三乙醇胺(催化剂)、0.2％发泡剂HCFC-141b、2％1，4-丁二醇(扩链剂)组成，形成稳定体系；
原料配比如上的地下工程墙面渗漏水快速修复注浆材料，其制备方法如下：
将温轮胶、山梨醇、聚醚多元醇、粉煤灰、炉底渣、发泡剂、催化剂、扩链剂用搅拌器在150rpm、室温搅拌调和1小时形成A1料，测定其粘度为55Pa.s，添加一定量的蒸馏水，继续搅拌，混匀后得到A料，测得粘度为21.0Pa.s；将异氰酸酯、氢氧化钠溶液和Na2SiO3用搅拌器在150rpm、室温搅拌调和0.5小时混合形成B料；注浆时将A、B料混合，A、B料的混合发生在高聚物注浆设备中，混合后形成地下工程墙面渗漏水快速修复注浆材料。本实施例制备的地下工程墙面渗漏水快速修复注浆材料的固化时间为18min，硬化强度为19MPa，渗水系数为1.3×10-7cm/s。
实施例三：
本实施例的地下工程墙面渗漏水快速修复注浆材料由2.6％温轮胶、5％山梨醇、20％聚醚多元醇、20％异氰酸酯(质量比MDI：TDI＝1：1)、15％粉煤灰(中位径20微米)、25％炉底渣(中位径35微米)、2％氢氧化钠溶液(浓度10mol/L)、8％Na2SiO3，外加0.2％三乙醇胺(催化剂)、0.2％发泡剂HCFC-141b、2％1，4-丁二醇(扩链剂)组成，形成稳定体系；
原料配比如上的地下工程墙面渗漏水快速修复注浆材料，其制备方法如下：
将温轮胶、山梨醇、聚醚多元醇、粉煤灰、炉底渣、发泡剂、催化剂、扩链剂用搅拌器在150rpm、室温搅拌调和1小时形成A1料，测定其粘度为60Pa.s，添加一定量的蒸馏水，继续搅拌，混匀后得到A料，测得粘度为20.5Pa.s；将异氰酸酯、氢氧化钠溶液和Na2SiO3用搅拌器在150rpm、室温搅拌调和0.5小时混合形成B料；注浆时将A、B料混合，A、B料的混合发生在高聚物注浆设备中，混合后形成地下工程墙面渗漏水快速修复注浆材料。本实施例制备的地下工程墙面渗漏水快速修复注浆材料的固化时间为19min，硬化强度为21MPa，渗水系数为1.1×10-7cm/s。
实施例四：
本实施例的地下工程墙面渗漏水快速修复注浆材料由10％温轮胶、2.6％山梨醇、20％聚醚多元醇、20％异氰酸酯(质量比MDI：TDI＝1：1)、15％粉煤灰(中位径20微米)、20％炉底渣(中位径35微米)、2％氢氧化钠溶液(浓度10mol/L)、8％Na2SiO3，外加0.2％三乙醇胺(催化剂)、0.2％发泡剂HCFC-141b、2％1，4-丁二醇(扩链剂)组成，形成稳定体系；
原料配比如上的地下工程墙面渗漏水快速修复注浆材料，其制备方法如下：
将温轮胶、山梨醇、聚醚多元醇、粉煤灰、炉底渣、发泡剂、催化剂、扩链剂用搅拌器在150rpm、室温搅拌调和1小时形成A1料，测定其粘度为45Pa.s，添加一定量的蒸馏水，继续搅拌，混匀后得到A料，测得粘度为19.0Pa.s；将异氰酸酯、氢氧化钠溶液和Na2SiO3用搅拌器在150rpm、室温搅拌调和0.5小时混合形成B料；注浆时将A、B料混合，A、B料的混合发生在高聚物注浆设备中，混合后形成地下工程墙面渗漏水快速修复注浆材料。本实施例制备的地下工程墙面渗漏水快速修复注浆材料的固化时间为13min，硬化强度为16MPa，渗水系数为1.0×10-7cm/s。
实施例五：
本实施例的地下工程墙面渗漏水快速修复注浆材料由20％温轮胶、2.6％山梨醇、20％聚醚多元醇、20％异氰酸酯(质量比MDI：TDI＝1：1)、10％粉煤灰(中位径20微米)、15％炉底渣(中位径35微米)、2％氢氧化钠溶液(浓度10mol/L)、8％Na2SiO3，外加0.2％三乙醇胺(催化剂)、0.2％发泡剂HCFC-141b、2％1，4-丁二醇(扩链剂)组成，形成稳定体系；
原料配比如上的地下工程墙面渗漏水快速修复注浆材料，其制备方法如下：
将温轮胶、山梨醇、聚醚多元醇、粉煤灰、炉底渣、发泡剂、催化剂、扩链剂用搅拌器在150rpm、室温搅拌调和1小时形成A1料，测定其粘度为40Pa.s，添加一定量的蒸馏水，继续搅拌，混匀后得到A料，测得粘度为22.0Pa.s；将异氰酸酯、氢氧化钠溶液和Na2SiO3用搅拌器在150rpm、室温搅拌调和0.5小时混合形成B料；注浆时将A、B料混合，A、B料的混合发生在高聚物注浆设备中，混合后形成地下工程墙面渗漏水快速修复注浆材料。本实施例制备的地下工程墙面渗漏水快速修复注浆材料的固化时间为10min，硬化强度为12MPa，渗水系数为0.9×10-7cm/s。
实施例六：
本实施例的地下工程墙面渗漏水快速修复注浆材料由5％温轮胶、7.6％山梨醇、15％聚醚多元醇、20％异氰酸酯(质量比MDI：TDI＝1：1)、20％粉煤灰(中位径20微米)、20％炉底渣(中位径35微米)、2％氢氧化钠溶液(浓度10mol/L)、8％Na2SiO3，外加0.2％三乙醇胺(催化剂)、0.2％发泡剂HCFC-141b、2％1，4-丁二醇(扩链剂)组成，形成稳定体系；
原料配比如上的地下工程墙面渗漏水快速修复注浆材料，其制备方法如下：
将温轮胶、山梨醇、聚醚多元醇、粉煤灰、炉底渣、发泡剂、催化剂、扩链剂用搅拌器在150rpm、室温搅拌调和1小时形成A1料，测定其粘度为48Pa.s，添加一定量的蒸馏水，继续搅拌，混匀后得到A料，测得粘度为21.5Pa.s；将异氰酸酯、氢氧化钠溶液和Na2SiO3用搅拌器在150rpm、室温搅拌调和0.5小时混合形成B料；注浆时将A、B料混合，A、B料的混合发生在高聚物注浆设备中，混合后形成地下工程墙面渗漏水快速修复注浆材料。本实施例制备的地下工程墙面渗漏水快速修复注浆材料的固化时间为12min，硬化强度为14MPa，渗水系数为1.1×10-7cm/s。
实施例七：
本实施例的地下工程墙面渗漏水快速修复注浆材料由20％温轮胶、2.6％山梨醇、5％聚醚多元醇、20％异氰酸酯(质量比MDI：TDI＝1：1)、20％粉煤灰(中位径20微米)、20％炉底渣(中位径35微米)、2％氢氧化钠溶液(浓度10mol/L)、8％Na2SiO3，外加0.2％三乙醇胺(催化剂)、0.2％发泡剂HCFC-141b、2％的1，4-丁二醇(扩链剂)组成，形成稳定体系；
原料配比如上的地下工程墙面渗漏水快速修复注浆材料，其制备方法如下：
将温轮胶、山梨醇、聚醚多元醇、粉煤灰、炉底渣、发泡剂、催化剂、扩链剂用搅拌器在150rpm、室温搅拌调和1小时形成A1料，测定其粘度为45Pa.s，添加一定量的蒸馏水，继续搅拌，混匀后得到A料，测得粘度为20.8Pa.s；将异氰酸酯、氢氧化钠溶液和Na2SiO3用搅拌器在150rpm、室温搅拌调和0.5小时混合形成B料；注浆时将A、B料混合，A、B料的混合发生在高聚物注浆设备中，混合后形成地下工程墙面渗漏水快速修复注浆材料。本实施例制备的地下工程墙面渗漏水快速修复注浆材料的固化时间为8min，硬化强度为17MPa，渗水系数为1.5×10-7cm/s。
以下试验的地点为：太原坤泽十里城地下车库。
多功能混凝土超声波测缺技术：
①首先进入HC-U86多功能混凝土超声波检测仪工作界面，点击“测缺”进入测缺工作页面；
②进入“参数设置”工作页面，输入T1(工程名)、Q1(构件名)，确认通道CH2和CH1与换能器正确连接，确定换能器之间的距离，设定为200mm，选择发射电压500V，确定采样周期0.50us，设置通道增益100和采样延时0us，进行零声时修正0.00us；
③进入“数据采集”工作页面，点击“采样”按钮，等待波形稳定时停止采样，保存测试数据；
④利用电脑连接数据存储设备进行数据输出及数据分析，评价缺陷情况。
多功能混凝土超声波测裂缝深度技术：
①点击“缝深”进入缝深主测量界面，缝深程序可实现裂缝数据采集，数据保存，转存U盘，删除数据，以及裂缝深度计算等功能；
②进入“参数设置”工作页面，输入A1(工程名)、B1(构件名)，确认通道CH2和CH1与换能器正确连接，确定换能器之间的距离为200mm，选择发射电压500V，确定采样周期0.50us，设置通道增益100和采样延时0us，进行零声时修正0.00us，采样延时预估方法估计采用延时为1536us；
③进入“数据采集”工作页面，在裂缝的两边对称分布3对测点，换能器跨缝边到边间距分别为80mm，160mm，240mm，点击“采样”按钮，等待波形稳定时停止采样，保存测试数据；
④进行数据覆盖和数据输出，若数据出现差异则进行数据覆盖，点击“采集”按钮，重新采集波形，等波形稳定后，点击“停采”按钮，若波形理想则可以点击“覆盖”按钮进行数据覆盖；
⑤修改测距，点击“测距”按钮，在弹出的输入对话框中输入新的测距值，点击确定完成测距的修改；
⑥利用U盘转存数据，利用电脑连接数据存储设备进行数据分析，评价裂缝深度。
地下工程墙面渗漏水注浆技术：
1)根据检测结果针对渗漏水区域采用梅花桩布孔布置12个/m2，并打入注浆管，注浆管打入深度10cm；
2)用自来水冲洗注浆区域；
3)按照实施例一或二或三或四或五或六或七的方法制备足量的地下工程墙面渗漏水快速修复的注浆材料；
4)借助注浆泵注入地下工程墙面渗漏水快速修复的注浆材料，注浆压力0.2MPa，待注浆液能够从旁边的注浆孔流出时单孔注浆结束，随即进行下一个注浆孔的注浆，直到注浆孔全部注入注浆液为止；
注浆完成后，在注浆孔周围洒布一层水泥；
5)清除注浆管突出部分，清理注浆区域。
选择注浆前后5个测试点(注浆区域为梅花桩型，在此区域外围画圆，等分五个点，选择这五个等分点即可)进行数据输出和数据分析以评价注浆效果，其中孔与孔测试点之间相隔20cm，测试结果具体如表1所示，表1实验结果是采用按照实施例1制备的地下工程墙面渗漏水快速修复的注浆材料注浆的情况。
Figure BDA0002071964120000081
Figure BDA0002071964120000091

Claims (1)

1.一种地下工程墙面渗漏水快速修复的注浆材料，其特征在于：所述地下工程墙面渗漏水快速修复的注浆材料由质量分数是2.6%-20%的温轮胶、2.6%-7.6%的山梨醇、5-20%的聚醚多元醇、20%的异氰酸酯、10%-25%的粉煤灰、15%-25%的炉底渣、2%的氢氧化钠溶液、8%的Na2SiO3、0.2%的三乙醇胺、0.2%的HCFC-141b和2%的1，4-丁二醇制备而成；
所述粉煤灰由循环流化床锅炉燃烧产生；
所述温轮胶、山梨醇、聚醚多元醇、异氰酸酯、粉煤灰、炉底渣、氢氧化钠溶液、Na2SiO3、三乙醇胺、HCFC-141b、1，4-丁二醇的质量分数之和为100%；
所述异氰酸酯为二苯基甲烷二异氰酸酯和甲苯二异氰酸酯，两者重量比是1：1；
所述粉煤灰的中位径是20μm；所述炉底渣的中位径35μm；所述氢氧化钠浓度是8-10mol/L；
所述地下工程墙面渗漏水快速修复注浆材料的制备方法步骤如下：
1）将温轮胶、山梨醇、聚醚多元醇、粉煤灰、炉底渣、三乙醇胺、HCFC-141b以及1,4-丁二醇用搅拌器在150rpm-300rpm、室温条件下搅拌调和至少1小时形成A1料，测A1料的粘度，如果在10 pa·s-30 pa·s，则得到A料；否则，向A1料中添加一定量的蒸馏水继续搅拌，混匀后得到粘度为10 pa·s-30 pa·s的A料；
2）用搅拌器在150rpm-300rpm、室温条件下，将异氰酸酯、氢氧化钠溶液以及Na2SiO3搅拌调和至少0.5小时形成B料；
3）注浆时，将步骤1）制备得到的A料以及步骤2）制备得到的B料混合形成地下工程墙面渗漏水快速修复的注浆材料。
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