一种用于路基底部溶洞类病害修复用的聚氨酯注浆材料的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及注浆材料技术领域，尤其涉及一种用于路基底部溶洞类病害修复用的 聚氨酯注浆材料。
【背景技术】
[0002] 路基底部溶洞因地下水位随季节变化和潜蚀、真空抽吸等作用，易形成土洞，并发 展成坍陷，或由于新增建筑荷载等原因增加荷载而使溶洞顶板产生坍陷。目前，处治溶洞的 主要措施是注浆，其中注浆材料的选用是注浆工程的基本问题，且是保证注浆技术达到预 期目的的最重要因素，是降低工程造价、节约成本的关键所在。
[0003] 现代注浆材料主要分为粒状材料、化学材料以及由粒状材料和化学材料组成的复 合材料。其中，化学注浆是工程防渗的一项新技术，在国外化学注浆堵水防渗已广泛应用于 路基养护加固等领域，与常规水泥注浆技术相比，化学注浆有其独特的优势，可以解决常规 水泥注浆方法难于解决的工程难题。化学浆材比水泥浆材具有较好的可灌性，浆液粘度低， 能注入到微细孔隙中，并且可按工程要求调节其浆液的凝固时间，有时可达到瞬间胶凝，比 较适合在有流动水的部位进行堵漏或者防渗处理。但是鉴于溶洞地质的特殊性，传统的水 泥基注浆材料因快速施工需求以及高早强注浆材料的过度应用，早期开裂问题日益普遍。
[0004] 聚氨酯注浆材料是一种新型高分子化学注浆材料，具有渗透性佳、堵水效果好、粘 接力强等多种优异性能，已逐渐成为应用最为广泛的化学注浆材料之一，其一般分为亲水 性和疏水性两大类，其中疏水性聚氨酯注浆材料的固结体强度大，抗渗性强，相较于亲水性 聚氨酯注浆材料堵水加固效果以及工程耐久性更好。
[0005] 然而，目前使用的疏水性聚氨酯注浆材料的主流产品还存在着一些问题，主要表 现为:其一，其疏水性浆材遇水反应速率选低于亲水性产品，堵水即时效率明显低于后者， 同时又因为拥有较高的成本，严重影响了客户选择该类材料的信心;其二，聚氨酯注浆材料 的耐久性取决于固结体的强度以及干燥后的收缩率，疏水性浆材虽然不会像亲水型浆材那 样失水后大体积收缩，但其体系中的惰性有机溶剂仍然会增大固结体的干燥收缩率，同样 存在工程复漏的隐患;其三，浆材固结体的耐酸解腐蚀性欠佳，长期处于恶劣地质环境下得 固结体易于过早老化降解，增大了工程复漏几率。
【发明内容】
[0006] 基于【背景技术】存在的问题，本发明提出了一种用于路基底部溶洞类病害修复用的 聚氨酯注浆材料，所述聚氨酯注浆材料具有良好的固化即时效率和较高的尺寸稳定性，并 且力学性能优异、工程耐久性强。
[0007] 本发明提出了一种用于路基底部溶洞类病害修复用的聚氨酯注浆材料，其原料按 重量份包括:聚氨酯预聚体60-80份、改性酚醛树脂15-25份、有机蒙脱土 1-10份、阻燃剂5-15份、抗静电剂2-3份、增塑剂5-30份、泡沫稳定剂2-10份、催化剂0.05-1份、溶剂10-35份；
[0008] 所述聚氨酯预聚体的制备方法包括:将聚醚多元醇、聚酯多元醇和大豆油多元醇 加入反应釜中，在真空度为-ο.08--0.1 MPa、温度为110-120°c条件下脱水2-3h，降温至55-65°C，通入氮气恢复常压，加入多异氰酸酯，在氮气气氛下保温搅拌0.5-lh后，升温至80-90 °C，搅拌反应2-3h，反应完成后降温至50-60°C，得到聚氨酯预聚体;其中，聚醚多元醇、聚酯 多元醇、大豆油多元醇、多异氰酸酯的重量配比为：2-5:1-3:1-3:10-12;优选地，所述聚氨 酯预聚体的异氰酸根的含量为20_25wt%。
[0009] 优选地，所述大豆油多元醇为伯羟基大豆油多元醇，其制备方法包括:将环氧大豆 油加入异丙醇中，搅拌条件下加入二乙醇胺和四氟硼酸，加热至60_80°C，搅拌反应10_15h， 减压蒸去异丙醇，用饱和硫酸钠溶液洗涤，抽滤，得到所述伯羟基大豆油多元醇;优选地，所 述伯羟基大豆油多元醇的轻值为200-700mgK0H/g。
[0010] 优选地，所述聚醚多元醇是羟值为100_300mgK0H/g，官能度为2-4、平均分子量为 1000-6000的聚醚多元醇;所述聚酯多元醇是羟值为160-240mgK0H/g，官能度为2-3，平均分 子量为1000-4000的聚酯多元醇。
[0011] 优选地，所述改性酚醛树脂为按重量份将100份苯酚、10-20份木质素和1-5份对甲 基苯磺酸混合后在100_150°C下反应2-8h，加入50-100份甲醛、2-20份氢氧化钾，在60-100 °C下反应l_5h得到粘稠物，用60-70°C水将所述粘稠物洗涤2-5次后脱水，干燥得到。
[0012] 优选地，所述阻燃剂为磷酸三(β-氯乙基)酯;所述抗静电剂为季铵盐类聚氨酯抗 静电剂。
[0013] 优选地，所述增塑剂为为邻苯二甲酸二辛酯、邻苯二甲酸二壬酯、邻苯二甲酸二异 壬酯、邻苯二甲酸二异癸酯中的一种或多种的混合物;所述泡沫稳定剂为聚醚改性聚硅氧 烷、聚乙烯基吡咯烷酮、吐温80中的一种多种的的混合物;所述溶剂为丙酮、丁酮、甲苯、二 甲苯、乙酸乙酯中的一种或多种的混合物。
[0014] 优选地，所述催化剂是由质量配比为1:0.15-0.3的叔胺类催化剂和有机锡类催化 剂组成；优选地，所述的叔胺类催化剂为三乙胺、三乙烯二胺、Ν-甲基吗啡啉和二甲基苄胺 中的一种或多种的混合物，所述有机锡类催化剂为辛酸亚锡、二月桂酸二丁基锡和二醋酸 二丁基锡中的一种或多种的混合物。
[0015] -种所述的用于路基底部溶洞类病害修复用的聚氨酯注浆材料的制备方法，包 括，向所述聚氨酯预聚体中加入改性酚醛树脂、有机蒙脱土、阻燃剂、抗静电剂、增塑剂、泡 沫稳定剂、催化剂和溶剂，搅拌均匀，得到所述用于路基底部溶洞类病害修复用的聚氨酯注 浆材料。
[0016] 本发明所述用于路基底部溶洞类病害修复用的聚氨酯注浆材料，通过将聚醚多元 醇、聚酯多元醇、大豆油多元醇与多异氰酸酯嵌段聚合得到所述聚氨酯预聚体，继而在传统 的聚氨酯碳-碳主链结构中嵌入有机醚、有机酯和大豆油多元醇的链段；由于有机醚中醚键 极性小，水解稳定性好，耐碱性能突出，因此可赋予固化后的浆材好的耐水性能和抗老化性 能;有机酯中的引入，可使聚氨酯预聚体主链的柔顺性能增强，表现为高弹性，其嵌入到聚 氨酯主链中，赋予固化后的浆材好的力学性能和耐酸碱性能；大豆油多元醇含有很多的伯 羟基，高的伯羟基含量，可增加与多异氰酸酯的反应速率，使预聚体交联程度增加，赋予浆 材良好的防渗性能；同时大豆油多元醇具有很强的吸水性，本发明所述聚氨酯注浆材料在 凭借注浆压力和自身的低粘性渗入路基底部溶洞中时，在渗漏裂隙中遇水后可凭借聚氨酯 预聚体中大豆油多元醇上的吸附水，与水迅速反应发泡，因此遇水反应迅速，可赋予聚氨酯 注浆材料具有良好的固化即时效率，并以此保证浆材力学性能优异的同时，尺寸稳定性提 高，极大程度上提高了产品的耐酸碱腐蚀性和工程耐久性。
[0017] 此外，本发明在配置所述聚氨酯注浆材料中还加入了一定量的填充剂、增塑剂、阻 燃剂以及催化剂等，其中填充剂选择加入改性酚醛树脂和有机蒙脱土，所述改性酚醛树脂 通过木质素进行改性，不仅游离酚含量较低、热分解温度较高，而且韧性和强度较高，其均 匀分散在聚氨酯注浆材料中，不仅改善了注浆材料的力学性能，而且改善注浆材料与路面 的粘接能力；有机蒙脱土的多孔结构也提高了注浆材料吸水发泡系数，且可增强浆材的耐 酸碱性能;特定种类的催化剂选择则可以调节浆材固化速率，使凝胶固化后与路基之间粘 结性优良，形成的聚氨酯固结体具有一定的韧性、阻燃性能，以此适应路基底部溶洞形变和 外