一种无发泡快固化高强聚氨酯堵漏防水灌浆材料的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于建筑材料领域，具体涉及一种无发泡快固化高强聚氨酯堵漏防水灌浆 材料。
【背景技术】
[0002] 目前，隧道渗漏问题较为严重，截止1998年底，我国运营铁路隧道5000余座，总长 2500km，其中有水害的隧道约占70%，水害严重的有1362座，约占运营隧道的30%，诸如地 铁、地下人防、地下车库等地下工程也面临渗漏等问题。隧道渗漏水会增加隧道内空气湿 度，容易造成钢轨、通讯、照明等设施的损坏，据铁路工务部门统计，渗漏水隧道钢轨的使用 寿命约为正常状态下的1/2。而且，隧道渗漏水加快了衬砌混凝土的碳化速度，特别是有腐 蚀性的地下水，破坏了混凝土的结构，从而减少了隧道的使用寿命。同时，隧道渗漏水降低 了地下水位，对生态环境造成了破坏。
[0003] 隧道渗漏水的整治方法较多，主要包括表面封闭法、凿缝填充法、灌浆法、排水法 等。一般情况下，对具有较完整骨架的防渗漏对象，灌浆防水堵漏是一种快速而有效处理手 段，是目前最常用的堵漏方法。它通过注浆设备将灌浆液灌入缝隙或空洞之中，使其扩散、 胶凝或固化，达到防渗堵漏的目的，确保防水工程的防水性能。此法能使裂缝缺陷闭合而恢 复整体性，通过灌浆材料的选择，可对混凝土缺陷起到堵漏和补强的作用，与表面封闭法和 凿缝填充法相比，它的防水效果更加有效，特别是对水压和渗水量较大的渗漏处的修补，可 取得快速满意的效果，因此该法已被广泛应用于整治隧道渗漏水，构筑隧道渗漏的第一道 防水线。
[0004] 灌浆堵漏防水材料包括无机灌浆材料和有机高分子灌浆材料。无机灌浆材料以水 玻璃浆材为主，应用最早，且来源广、种类多、价格低、可灌性好、低毒或无毒性，但是其力学 性能远不如有机高分子灌浆材料。有机高分子灌浆材料主要包括丙凝类、甲凝类、改性环氧 类和聚氨酯类等，它们在建筑水利土木工程建设中占有相当重要的地位和作用，是目前最 常用的灌浆堵漏材料。丙凝是由丙烯酰胺、交联剂甲叉双丙烯酰胺（MBA)和水溶性氧化-还 原引发体系组成，它的各组分溶于水，总浓度可达20 %，浆液粘度小，为I. 2mPa · s，且在凝 胶前一直保持不变，具有良好的渗透性，可灌入0.1 mm以下的裂缝。同时，丙凝胶凝后吸水 成胶膨胀，具有一定强度，适于有水环境，可用于止水。但是丙烯酰胺单体是具有毒性的，已 经被许多实验证明是一种致癌物质，所以丙凝在国外早已被禁止使用，而且凝胶体抗压强 度低，一般为0. 4~0. 6MPa，同时胶体存在湿涨干缩，耐盐性、低温柔顺性和耐冻融性差的 问题。甲凝是以甲基丙烯酸酯为主剂，配与油溶性引发剂、促进剂、增韧剂等助剂制备而成。 它的单体粘度仅为〇. 69mPa · s，能够灌入0. 05mm宽的裂缝。固化后的浆材抗压强度高，可 达90MPa。但是甲凝浆材的是浆液固化收缩大，且对水敏感性强，在十分潮湿的情况下无法 使用，这限制了它在隧道堵漏方面的应用。改性环氧类灌浆液在一定程度上克服了环氧树 脂带水作业能力较低和浆液放热大的缺点，提高了固结体的抗压强度、抗冲强度、耐热性和 耐腐蚀性能。但是，改性环氧类灌浆液固化速度较慢，无法快速封堵裂缝渗漏水，且与混凝 土潮湿界面粘结强度较差，堵漏效果有限。聚氨酯灌浆材料是70年代发展起来的一种高效 能灌浆材料，在土木工程中可起加固、堵漏、堵水、防渗作用。聚氨酯化学灌浆材料活性大且 湿粘结强度较高，封堵强烈的涌水和阻止地基中流水的效果突出，是目前应用最广泛的防 水堵漏材料。
[0005] 常用的聚氨酯堵漏防水灌浆材料主要包括油溶性发泡聚氨酯和水溶性发泡聚氨 醋。油溶性发泡聚氨酯为溶剂型，国内俗称"氰凝"，它多由异氰酸酯与氧化丙烯聚醚多元醇 制备的预聚体与有机溶剂及助剂配制而成。水溶性发泡聚氨酯的预聚物由异氰酸酯和高EO 含量聚醚多元醇为主体的活泼氢低聚物制备而成，遇水后可自行分散、乳化。当它们被高压 注入到混凝土裂缝时，遇水会发生交联反应，释放大量二氧化碳气体，产生二次渗压，高压 推力与二次渗压将弹性体压入并充满所有缝隙，达到防水止漏目的。水溶性发泡聚氨酯浆 价格低、毒性小、包水量大、渗透地层的半径大，适合于动水地层的堵涌水以及土质表面层 的防护等。中国专利201010599616. 2《单组分亲水性聚氨酯灌浆材料及其原料和制备方法》 和中国专利201110337328. 9《一种遇水膨胀单组份聚氨酯密封胶的制备方法》均采用亲水 性聚醚制备了水性发泡聚氨酯。但是亲水聚醚多元醇分子链上存在大量EO基团，发泡后形 成的固结体基本无力学强度，且容易受水侵蚀，耐湿热老化性能、耐水解性能和耐碱性能很 差，容易粉化、掉渣，短期内易失效。因此，人们选择力学强度和粘结强度更优的油性发泡聚 氨酯替代水性发泡聚氨酯或与其配合使用，进行渗漏水的封堵。中国专利201010597827. 7 《单组分油溶性聚氨酯灌浆材料以及其原料和制备方法》和中国专利200810052170. 9《聚氨 酯化学灌浆材料及制备方法》采用非亲水性聚醚制备了油性发泡聚氨酯材料。油性发泡聚 氨酯的综合性能虽然优于水溶性聚氨酯，但是堵漏方式仍为发泡膨胀堵漏，形成的发泡固 结体力学强度和耐老化性能仍较差，而且油性发泡聚氨酯的发泡反应存在不可控性，裂缝 中水多的地方发泡倍率高，泡孔尺寸大，材料脆性大，没水的地方反应速度慢甚至不固化， 尤其是单组份发泡聚氨酯。另外，发泡固结体内部为多孔结构，抗渗性能较差，自身容易透 水，且与混凝土界面为非连续粘结，粘结强度低，容易产生离缝，造成二次渗漏。油性发泡聚 氨酯的使用寿命一般为3~9个月，在渗水严重的部位使用时其使用寿命甚至低于1个月。
[0006] 综上所述，发泡型聚氨酯堵漏材料只可作为封堵裂缝渗漏水使用，无法起到长期 防水和加固混凝土的作用。因此，需要一种无发泡、力学强度和粘结强度高、耐久性能优的 新型聚氨酯堵漏防水灌浆材料取代发泡型聚氨酯堵漏材料，解决混凝土裂缝渗漏水问题， 并起到长期防水和补强混凝土的作用。
【发明内容】
[0007] 发明目的：本发明的目的是为了解决现有技术的不足，提供了一种用无发泡快固 化高强聚氨酯堵漏防水灌浆材料。
[0008] 技术方案：为了实现以上目的，本发明提供了一种无发泡快固化高强聚氨酯堵漏 防水灌浆材料，该材料由A、B两部分组成，A部分由下列质量份数的原料组成：异氰酸酯单 体30~60份，异氰酸酯预聚物5~15份，高憎水环保增塑剂30~55份；B部分由下列质 量份数的原料组成：高活性聚醚多元醇50~70份，扩链交联剂5~10份，高增水环保增塑 剂20~40份，防老剂0. 1~1份；A、B两部分的体积比为1 : 1。
[0009] 上述的异氰酸酯单体为PAPI、碳化二亚胺改性MDI和MDI-50中的一种或几种。
[0010] 上述异氰酸酯预聚体为异氰酸酯单体IPDI与多元醇制备的NCO含量在15%~ 20%的预聚物，其中多元醇为分子量为750~1250的四氢呋喃二醇、分子量为1800~2000 的四氢呋喃共聚醚二醇和分子量为400~1500的1，4顺式/1，4反式/1，2-乙烯基质量比 为12~19/16~23/65的端羟基聚丁二烯中的一种或几种。
[0011] 上述的高增水环保增塑剂为植物油基增塑剂、柠檬酸酯类增塑剂和脂肪酸酯类增 塑剂中的一种或几种。
[0012] 上述的高活性聚醚多元醇为四官能度羟值为450~650mgK0H/g的聚环氧丙烷醚 和三官能度羟值为475~585mgK0H/g的聚环氧丙烷醚的一种或两种。
[0013] 上述的扩链交联剂为2-甲基戊二胺，一缩二乙二醇和七官能度的蔗糖聚醚多元 醇中的一种或几种；防老剂为杀菌防霉剂、抗氧剂和水解稳定剂中的一种或几种。
[0014] 上述的一种聚氨酯堵漏防水灌浆材料的制备方法为将四氢呋喃二醇、四氢呋喃共 聚醚二醇和端羟基聚丁二烯按照质量比0.5~1 : 3 : 0.2~0.5加入至反应釜中，边搅拌 边加热至（115±5) °C，真空脱水3h后，降温留存混合二元醇低聚物；将异氰酸酯单体IPDI 加入至反应釜中，加热至（80±5) °C，缓慢滴加脱水后的混合二元醇低聚物，I. 5h后将混合 二元醇低聚物均匀滴加完毕，继续反应lh，测试预聚物异氰酸酯基团含量，如满足设计要求 则