一种隧道内表面补强材料及制备方法及补强方法与流程

本发明涉及隧道领域，特别涉及一种隧道内表面补强材料及制备方法及补强方法。
背景技术：
：随着国家经济的高速发展，公路和隧道建设，尤其是大城市的地铁工程也在蓬勃发展。在公路与隧道的大力发展中，也存在着一些有待解决的技术难题，如软地基地段的桥头跳车问题、高填土路堤的边坡稳定问题、严寒地区的冻融破坡问题，以及隧道工程的维修与填土等等。攻克技术难关必须依靠科技进步，采用先进技术，包括新材料的应用。最近几年气泡轻质混凝土在国内被越来越重视，已广泛应用于公路和隧道建设中，作为一个新型材料有非常好的前景。但气泡轻质混凝土的憎水问题到目前为止，还没有得到真正解决，气泡轻质混凝土的气泡稳定问题使施工受到限制，尤其是在浇筑和管道输送过程中混凝土中的气泡损失更大，同时为了使砂浆有更好的憎水性，必须加入一定的憎水剂，而目前常用的憎水剂中需要加入一些添加剂，如乳化剂等，不利于气泡的稳定。技术实现要素：针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种隧道内表面补强材料，其具有优良的补强性能。本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：一种隧道内表面补强材料，包括如下重量份数份数的组分，a组分：水泥88～90份、砂子40～45份、水40～45份；b组分：氟碳树脂10～12份；环氧树脂和钢纤维混合物微囊5～10份、乌洛托品0.01～0.03份；所述环氧树脂和钢纤维混合物微囊的外壁采用尿素－三聚氰胺－甲醛树脂共聚物。通过上述技术方案，a组分中的水泥、砂子用作挤出的骨架材料，在凝固后起到增强隧道内结构的作用效果；b组分中，氟碳树脂以牢固的c-f键为骨架，同其他树脂相比，其耐热性、耐化学品性、耐寒性、低温柔韧性、耐候性和电性能等均较好，憎水性能优良，所以加入氟碳树脂能够在增加补强材料的综合性能；环氧树脂和钢纤维混合物微囊：其中环氧树脂是指分子中含有两个或两个以上环氧基团的有机化合物，固化后的环氧树脂具有良好的物理、化学性能，它对金属和非金属材料的表面具有优异的粘接强度，介电性能良好，变形收缩率小，制品尺寸稳定性好，硬度高，柔韧性较好，对碱及大部分溶剂稳定；钢纤维喷射混凝土是一种理想的单层衬砌支护，但是直接喷涂时站粘性性能和面层效果并不优良，所以配合环氧树脂形成微囊结构，能够增强补强材料的结构强度的同时增交联性能；乌洛托品的加入可以增加表面补强材料的固化效率，同时配合微囊的组分一定程度上避免在混合过程中出现固化过快或固化过慢的现象；选用的各组分材料间的憎水性能优良，且用于喷涂隧道内表面时，增加隧道内表面结构强度效果稳定。本发明进一步设置为：所述b组分中还包括有呋喃树脂5～8份。通过上述技术方案，呋喃树脂是由糠醛和糠醇本身进行均聚或者与其他单体进行共缩聚而得的缩聚产物，未固化的呋喃树脂与许多热塑性和热固性树脂、天然和合成橡胶等有很好的混溶性，应用于补强材料时与环氧树脂和钢纤维混合物微囊具有良好的交联配合效果，增强水泥材料的结构强度。本发明进一步设置为：所述b组分中还包括有聚氨酯预聚体2～7份。通过上述技术方案，聚氨酯是由多异氰酸酯和聚醚或聚酯多元醇在一定条件下反应所形成的高分子聚合物；聚氨酯预聚体，简单地说是多异氰酸酯和多元醇控制一定比例反应而得的可反应性半成品，其可用作胶黏剂，使得a组分和b组分间具有很好的交联性。本发明进一步设置为：所述b组分中还包括有量子碳素2～7份。通过上述技术方案，量子碳素是指量子级别的一种碳材料，碳在量子级别时会改变其性质，将其应用于补强材料时可以增加补强材材料的强度性能，使用性能优良。本发明进一步设置为：所述a组分中还包括有抗水硫酸铬钾10～15份。通过上述技术方案，抗水硫酸铬钾的加入一方面能够增强材料的结构强度，而且还能够在增强补强材料的耐火性能，增加隧道内表面的耐火性能。本发明进一步设置为：所述抗水硫酸铬钾为硫酸铬钾于800～1200℃下烧结制得。通过上述技术方案，于800～1200℃下烧结的抗水硫酸铬钾中，硫酸铬钾分子中不含有水，其还能增加补强材料的固化效率。本发明的又一发明目的，一种隧道内表面补强材料的制备方法，包括如下的制备步骤：步骤1：按照重量份称取a组分和b组分的材料，备用；步骤2：将a组分中的水泥、砂子、抗水硫酸铬钾、水搅拌混合均匀备用；步骤3：将b组分中的碳素纤维、环氧树脂和钢纤维混合物微囊、乌洛托品、呋喃树脂、聚氨酯预聚体、量子碳素加入搅拌机中混合至均匀，备用；步骤4：将步骤3中的混合物加入至步骤2的混合物中，搅拌至均匀。通过上述技术方案，将a组分和b组分分别混合，然后再一起混合至均与，能够增强材料的整体的混合均匀度，尤其是环氧树脂和钢纤维混合物微囊在a组分和b组分混合后，搅拌的过程中，a在组分中的砂子的存在能够在搅拌混合均匀的过程中造成环氧树脂和钢纤维混合物微囊的囊壁破损，则环氧树脂和钢纤维混合物与a组分间能够混合均匀，材料分布均匀，使用性能好。本发明的另一发明目的，一种隧道内表面的补强方法，包括如下的步骤：步骤a、于隧道内表面上覆盖并固定网格状的隔栅网；步骤b：将步骤6中的隧道内表面的补强材料喷射到隔栅网的表面上。通过上述技术方案，隔栅网的设置能够增隧道内表面的结构强度，将补强材料喷涂在隔栅网的表面上能够具有良好的涂覆性，不易掉落。本发明进一步设置为：所述隔栅网由氟碳树脂和环氧树脂组成的复合材料制成。通过上述技术方案，氟碳树脂以牢固的c-f键为骨架，同其他树脂相比，其耐热性、耐化学品性、耐寒性、低温柔韧性、耐候性和电性能等均较好，环氧树脂的加入能够与补强材料内的环氧树脂和钢纤维混合物微囊之间具有良好的交联性能，则喷涂的补强材料粘黏性好，使用寿命长。本发明进一步设置为：所述隔栅网的网状增强结构为蜂窝网状结构、矩形网状结构或三角形网状结构。通过上述技术方案，隔栅网的不同的结构也会影响到补强材料粘黏效果，结构设计合理。综上所述，本发明对比于现有技术的有益效果为：1、a组分和b组分混合的过程中砂石的作用能够将环氧树脂和钢纤维混合物微囊的囊壁破坏，在该过程中能够使得环氧树脂和钢纤维分散出料与a组分混合均匀并用以在增强a组分的喷涂后的结构强度，用以喷涂隧道内表面后隧道内表面的结构强度高；2、抗水硫酸铬钾的加入能够增强补强材料的憎水性能、结构强度；3、补强材料喷涂于隔栅网表面，一方面增强隧道内表面的结构强度，另一方面增强了补强材料喷涂的黏附牢固性。附图说明图1为实施例8的隔栅网为蜂窝状结构示意图；图2为实施例8的隔栅网为矩形网状结构示意图；图3为实施例8的隔栅网为三角形结构示意图。附图标记：1、隔栅网。具体实施方式以下结合实施例对本发明作进一步详细说明。实施例1一种隧道内表面补强材料，包括如下重量份数的组分：a组分：水泥88份、砂子40份、水40份；b组分：氟碳树脂10份；环氧树脂和钢纤维混合物微囊5份、乌洛托品0.01份；环氧树脂和钢纤维混合物微囊的外壁采用尿素－三聚氰胺－甲醛树脂共聚物。实施例2一种隧道内表面补强材料，包括如下重量份数的组分：a组分：水泥88份、砂子40份、水40份、抗水硫酸铬钾10份；b组分：氟碳树脂10份；环氧树脂和钢纤维混合物微囊5份、乌洛托品0.01份、呋喃树脂5份、聚氨酯预聚体2份、量子碳素2份；环氧树脂和钢纤维混合物微囊的外壁采用尿素－三聚氰胺－甲醛树脂共聚物；抗水硫酸铬钾为硫酸铬钾于1155℃下烧结制得。实施例3一种隧道内表面补强材料，包括如下重量份数的组分：a组分：水泥89份、砂子42份、水42份、抗水硫酸铬钾11份；b组分：氟碳树脂11份；环氧树脂和钢纤维混合物微囊6份、乌洛托品0.02份、呋喃树脂6份、聚氨酯预聚体4份、量子碳素4份；环氧树脂和钢纤维混合物微囊的外壁采用尿素－三聚氰胺－甲醛树脂共聚物；抗水硫酸铬钾为硫酸铬钾于1155℃下烧结制得。实施例4一种隧道内表面补强材料，包括如下重量份数的组分：a组分：水泥90份、砂子43份、水43份、抗水硫酸铬钾13份；b组分：氟碳树脂13份；环氧树脂和钢纤维混合物微囊7份、乌洛托品0.03份、呋喃树脂7份、聚氨酯预聚体5份、量子碳素5份；环氧树脂和钢纤维混合物微囊的外壁采用尿素－三聚氰胺－甲醛树脂共聚物；抗水硫酸铬钾为硫酸铬钾于1155℃下烧结制得。实施例5一种隧道内表面补强材料，包括如下重量份数的组分：a组分：水泥89份、砂子44份、水44份、抗水硫酸铬钾14份；b组分：氟碳树脂14份；环氧树脂和钢纤维混合物微囊9份、乌洛托品0.02份、呋喃树脂8份、聚氨酯预聚体6份、量子碳素6份；环氧树脂和钢纤维混合物微囊的外壁采用尿素－三聚氰胺－甲醛树脂共聚物；抗水硫酸铬钾为硫酸铬钾于1155℃下烧结制得。实施例6一种隧道内表面补强材料，包括如下重量份数的组分：a组分：水泥88份、砂子45份、水45份、抗水硫酸铬钾15份；b组分：氟碳树脂15份；环氧树脂和钢纤维混合物微囊10份、乌洛托品0.03份、呋喃树脂7份、聚氨酯预聚体7份、量子碳素7份；环氧树脂和钢纤维混合物微囊的外壁采用尿素－三聚氰胺－甲醛树脂共聚物；抗水硫酸铬钾为硫酸铬钾于1155℃下烧结制得。实施例7一种隧道内表面补强材料的制备方法，包括如下的制备步骤：步骤1：按照重量份分别称取实施例1-6中的a组分和b组分的材料，备用；步骤2：将a组分中的水泥、砂子、抗水硫酸铬钾、水搅拌混合均匀备用；步骤3：将b组分中的碳素纤维、环氧树脂和钢纤维混合物微囊、乌洛托品、呋喃树脂、聚氨酯预聚体、量子碳素加入搅拌机中混合至均匀，备用；步骤4：将步骤3中的混合物加入至步骤2的混合物中，搅拌至均匀。实施例8一种隧道内表面的补强方法，包括如下的步骤：步骤a、于隧道内表面上覆盖并固定网格状的隔栅网1；步骤b：将步骤6中的隧道内表面的补强材料喷射到隔栅网1的表面上；参照图1、2和3所示，隔栅网1由氟碳树脂和环氧树脂组成的复合材料制成、隔栅网1的网状增强结构为蜂窝网状结构、矩形网状结构或三角形网状结构。实验检测1、利用tye-300a型抗压机测定抗压强度；2、用zqs6-2000a型粘接强度测定仪测定粘接强度表1实施例1-6补强材料用于隧道补强的性能测定项目实施例1实施例2实施例3实施例4实施例5实施例6抗压强度/mpa2.512.52.532.682.872.75粘接强度/mpa0.700.750.730.760.770.75吸水率/％6.556.456.386.396.456.43由表1的实验数据可以得出，本申请文件中的补强材料在拉伸轻度、粘接强度和吸水率方面均符合要求。其中，以实施例4作为参照实施例对比例1对比例1与实施例4的区别在于对比1中的环氧树脂和钢纤维混合物微囊替换为环氧树脂和钢纤维的混合物，其他均与实施例4保持一致。对比例2对比例2与实施例4的区别在于a组分中不含有抗水硫酸铬钾，其他均与实施例4保持一致。实验检测：按照实施例1～6的检测方法度对比例1和2按照实施例7制得的补强材料进行检测表2对比例1和2的实验检测结果测定项目实施例1实施例2抗压强度/mpa2.132.25粘接强度/mpa0.550.62吸水率/％7.28.56分析表2中的实验数据，将组分中的环氧树脂和钢纤维混合物微囊替换为环氧树脂和钢纤维的混合物后，补强材料的抗压强度、粘接性能和吸水性能均发生了影响，申请人可以合理的推测出，在环氧树脂和钢纤维混合物的外壁报复有囊壳时，环氧树脂能够均匀的分散于a组分内，各组分间分散均匀则材料的性能比较稳定，而若直接将组分混合则可能会由于环氧树脂的存在而出现由于环氧树脂胶黏性过大而出现的各组分间分散不均匀，则补强材料的补强性能不均匀，则用于检测时材料的性能就会产生影响；对比实施例4与对比例2，在组分中不含有抗水硫酸铬钾时，补强材料的吸水性能、强度均产生一定的影响，则说明抗水硫酸铬钾会对补强材料的性能产生影响，申请人合理的推测，在组分中含有的抗水硫酸铬钾会对补强材料的性能产生影响，尤其是，本申请文件中的抗水硫酸铬钾是于1155℃下烧结制得的，所以其结构强度不易受到水质的影响，结构强度恒定。以上所述仅是本发明的示范性实施方式，而非用于限制本发明的保护范围，本发明的保护范围由所附的权利要求确定。当前第1页12