1.本发明涉及高分子材料技术领域，具体涉及桥梁隧道灾害快速修复材料、该材料制备方法及其应用。
背景技术：
2.在现代高等级公路和城市公路建设的过程中，桥梁是交通线路中的重要组成部分，通过修建各种不同类型的桥梁，来跨越不同的障碍；对于地质复杂的路线，往往需要用隧道进行跨越。然而由于自然原因、人为因素等，桥梁隧道会受到不同程度的损坏，需要对损伤部位及时进行修复，避免产生更为严重的后果。
3.市场上常用的桥梁隧道修复材料一般是高弹性的热用聚合密封材料，常温下呈固体块状，使用时需要预先加热融化，制备、使用流程均较为复杂；专利cn109384951a公开了一种用于修复塌陷沉降路面的聚氨酯修补材料及其制备方法，所提供的修复材料用于修复浅层路面，对修复的可流动时间不做要求，同时未涉及对强度和粘结性要求高的环境以及存在大量水的环境，因此，提出了一种桥梁隧道灾害快速修复材料、该材料制备方法及其应用。
技术实现要素：
4.根据以上现有技术中的不足，本发明提供一种桥梁隧道灾害快速修复材料、该材料制备方法及其应用，修复材料可流动时间长，粘结性和强度高，在大量水存在的环境中，能够快速把水排出，起到修复的作用。
5.为了解决上述技术问题，本发明提供了如下的技术方案：本发明所述的桥梁隧道灾害快速修复材料，由a组分和b组分按照体积比为（0.9~1.1）:（0.9~1.1）组成，其中：a组分由以下质量份数的原料组成：聚醚多元醇a：25~35份；聚醚多元醇b：25~40份；小分子醇：3~5份；助剂：30~40份；催化剂：0.3~0.5份；b组分由以下质量份数的原料组成：多亚甲基多苯基多异氰酸酯：50~60份；预聚物：30~40份；助剂：5~15份；所述预聚物由聚醚多元醇c和多苯基多亚甲基多异氰酸酯反应所得；所述聚醚多元醇c的官能度为2，羟值为50~150mgkoh/g，是以2,2-二氟-1,3-丙二醇、聚氧化丙烯醚二元醇为起始剂，与环氧丙烷、环氧乙烷反应而成。
6.所述预聚物的-nco含量为20～25wt％，优选为23wt％。
7.所述多亚甲基多苯基多异氰酸酯为pm200或m20s（较高官能度的异氰酸酯与二苯基甲烷二异氰酸酯的混合物）中的一种或两种。
8.所述聚醚多元醇c具有极优的疏水性能，优选的，其制备方法如下：在耐压反应釜加入2,2-二氟-1,3-丙二醇、聚氧化丙烯醚二元醇（羟值为448.8mgkoh/g）、五氟化硼催化剂，升温，抽真空，通入氮气，滴加环氧丙烷至反应釜内，反应釜内压力为0.10～0.15mpa，当釜内压力下降至-0.09～-0.05mpa时，滴加环氧乙烷，在反应釜内反应；继续滴加环氧丙烷，滴加完毕后，反应1h；抽真空以脱除未反应的残留单体，得到目标产物，即为疏水型聚醚多元醇c，羟值为110mgkoh/g。
9.所述预聚物的制备方法如下：将聚醚多元醇c进行加热，对聚醚多元醇c进行真空脱水，控制水分≤300ppm，降温，加入pm200，进行预聚反应，反应结束后，降温放料，备用。
10.进一步的，所述聚醚多元醇a官能度为3~4，羟值为440~460mgkoh/g，可使用山东一诺威新材料有限公司的inovol c304、山东蓝星东大化工有限责任公司的mn450，优选山东一诺威新材料有限公司的inovol c304；所述聚醚多元醇b官能度为2~3，羟值为270~290mgkoh/g，可使用山东一诺威新材料有限公司的inovol s227、山东一诺威新材料有限公司的inovol c204，优选山东一诺威新材料有限公司的inovol s227；所述小分子醇为乙二醇、丙三醇中的一种，优选为乙二醇。
11.进一步的，所述助剂为2,2,4-三甲基-1,3-戊二醇双异丁酸酯、邻苯二甲酸二辛酯中的一种或两种，优选为2,2,4-三甲基-1,3-戊二醇双异丁酸酯（美国伊士曼txib）。
12.所述催化剂为二丁基锡二月桂酸酯、cat987中的一种或两种，优选为cat987。
13.其中cat987为辛癸酸盐锌铋复合催化剂，所述cat987为上海溯智化学有限公司的cat987。本发明意外的发现选用a组分聚醚体系，采用有机金属催化剂，搭配所选助剂，能够有效避免所述修复材料出现发泡现象。
14.进一步的，所述修复材料的密度为1000~1100kg/m3。
15.进一步的，所述修复材料的压缩强度为42.4~46.2mpa。
16.进一步的，所述修复材料的粘结强度为3.1~3.7mpa。
17.进一步的，所述修复材料在20~25℃下，可流动时间为7~9min。
18.本发明所述的桥梁隧道灾害快速修复材料的制备方法，包括以下步骤：（1）将称量好的聚醚多元醇a、聚醚多元醇b、小分子醇、助剂、催化剂依次加入反应釜中，常温下搅拌混合，即得a组分，密封保存；（2）将称量好的多亚甲基多苯基多异氰酸酯、助剂与预聚物加入另一反应釜中，常温搅拌混合，即得b组分，充氮密封保存。
19.本发明所述的桥梁隧道灾害快速修复材料的应用：针对隧道衬砌裂损、隧道渗漏部位；针对桥梁的墩台、路面处的裂缝以及剥落、露石、蜂窝麻面部位进行探测，并在受灾部位附近呈散射状分布进行钻孔，按照体积比为（0.9~1.1）:（0.9~1.1）调配桥梁隧道灾害快速修复材料的a、b组分，并将其混合，使用注浆装置进行注浆，凝固1天后，对修复效果进行检测。
20.本发明的有益效果如下：
（1）本发明用于桥梁隧道灾害治理，选取2,2-二氟-1,3-丙二醇作为起始剂，优化工艺合成具有疏水性能的聚醚多元醇并进行预聚，避免传统的聚氨酯料遇水发泡的问题。
21.（2）本发明选用a组分聚醚多元醇体系，搭配所选助剂，采用二丁基锡二月桂酸酯或cat987，保证材料的可流动时间及力学性能，避免使用常规胺类催化剂而导致的-nco发泡反应，进而影响修复材料的强度和粘结性。
22.（3）本发明将助剂分别加入到a、b组分，一方面能够保证混合程度更加均匀，另一方面可以调整反应指数，解决设备不可调整物料料比的问题，便于施工。
23.（4）本发明中的修复材料在地质缝隙中易于流动，具有极高的强度和粘结性，比重高于水，在大量水存在的环境中，能够快速把水排出，强度和粘结性不受影响，起到修复的作用；修复材料制备方法简单易行、易于实现，并且在使用过程中操作简单，施工过程不受环境影响。
具体实施方式
24.以下结合实施例对本发明作进一步说明。
25.所述方法如无特别说明均为常规方法，所述原材料如无特别说明均能从公开商业途径而得。
26.所用聚醚多元醇c的制备方法如下：在耐压反应釜加入60g的2,2-二氟-1,3-丙二醇、120g聚氧化丙烯醚二元醇（羟值为448.8mgkoh/g）、1.225g五氟化硼催化剂，升温至140℃，抽真空至-0.09mpa，通氮气1h，滴加250g环氧丙烷至釜内压力为0.10-0.15mpa，当釜内压力下降至-0.09～-0.05mpa时，连续滴加295g环氧乙烷，反应1h；继续滴加230g环氧丙烷，反应1h，滴加完毕后，反应1h；抽真空以脱除未反应的残留单体，得到目标产物，即为疏水型聚醚多元醇c，羟值为110mgkoh/g。
27.所述预聚物的制备方法如下：在110℃条件下，将100kg聚醚多元醇c真空脱水1h，控制水分小于等于300ppm，降温至80℃，加入380kgpm200，预聚反应2h，降温放料，备用。
28.实施例1一种桥梁隧道灾害快速修复材料，由a组分和b组分按照体积比为1:1组成，其中a组分和b组分按以下配方制备：a组分：inovolc304：250kg；inovols227：300kg；乙二醇：50kg；助剂txib：400kg；催化剂cat987：3.2kg；b组分：pm200：600kg；助剂txib：100kg；预聚物：300kg；一种桥梁隧道灾害快速修复材料的制备方法：
(1)将称量好的inovolc304、inovols227、乙二醇、助剂txib、催化剂cat987依次加入反应釜中，常温下搅拌混合1.5h，即得a组分，密封保存；(2)将称量好的pm200、助剂txib与预聚物加入另一反应釜中，常温搅拌混合，即得b组分，充氮密封保存。
29.一种桥梁隧道灾害快速修复材料的应用：针桥梁隧道的受灾部位探测，并在受灾部位附近呈散射状分布进行钻孔，钻孔数量为6个，钻孔深度为2米，将a组分和b组分按照体积比为1:1进行均匀混合，使用注浆装置向钻孔中注入混合料，等待凝固后，对修复效果进行检测。
30.实施例2一种桥梁隧道灾害快速修复材料，由a组分和b组分按照体积比为1:1组成，其中a组分和b组分按以下配方制备：a组分：inovolc304：320kg；inovols227：280kg；乙二醇：40kg；助剂txib：360kg；催化剂cat987：3.8kg；b组分：pm200：550kg；助剂txib：50kg；预聚物：400kg；制备方法以及应用与实施例1相同。
31.实施例3一种桥梁隧道灾害快速修复材料，由a组分和b组分按照体积比为1:1组成，其中a组分和b组分按以下配方制备：a组分：inovolc304：280kg；inovols227：390kg；乙二醇：30kg；助剂txib：300kg；催化剂cat987：5kg；b组分：pm200：500kg；助剂txib：150kg；预聚物：350kg；制备方法以及应用与实施例1相同。
32.实施例4一种桥梁隧道灾害快速修复材料，由a组分和b组分按照体积比为0.9:1.1组成，其中a组分和b组分按以下配方制备：
a组分：mn450：250kg；inovolc204：250kg；丙三醇：30kg；助剂邻苯二甲酸二辛酯：300kg；催化剂二丁基锡二月桂酸酯：3kg；b组分：m20s：500kg；助剂邻苯二甲酸二辛酯：50kg；预聚物：300kg；一种桥梁隧道灾害快速修复材料的制备方法：(1)将称量好的mn450、inovolc204、丙三醇、助剂邻苯二甲酸二辛酯、催化剂二丁基锡二月桂酸酯依次加入反应釜中，常温下搅拌混合1.5h，即得a组分，密封保存；(2)将称量好的m20s、助剂邻苯二甲酸二辛酯与预聚物加入另一反应釜中，常温搅拌混合，即得b组分，充氮密封保存。
33.将a组分和b组分按照体积为0.9:1.1进行均匀混合，其余应用方法与实施例1相同。
34.实施例5一种桥梁隧道灾害快速修复材料，由a组分和b组分按照体积比为1.1:0.9组成，其中a组分和b组分按以下配方制备：a组分：inovolc304：350kg；inovols227：400kg；乙二醇：50kg；助剂邻苯二甲酸二辛酯：400kg；催化剂二丁基锡二月桂酸酯：5kg；b组分：m20s：600kg；助剂邻苯二甲酸二辛酯：150kg；预聚物：400kg；一种桥梁隧道灾害快速修复材料的制备方法：(1)将称量好的inovolc304、inovols227、乙二醇、助剂邻苯二甲酸二辛酯、催化剂二丁基锡二月桂酸酯依次加入反应釜中，常温下搅拌混合1.5h，即得a组分，密封保存；(2)将称量好的m20s、助剂邻苯二甲酸二辛酯与预聚物加入另一反应釜中，常温搅拌混合，即得b组分，充氮密封保存。
35.将a组分和b组分按照体积为1.1:0.9进行均匀混合，其余应用方法与实施例1相同。
36.对比例1一种桥梁隧道灾害快速修复材料，由a组分和b组分按照体积比为1:1组成，其中a
组分和b组分按以下配方制备：a组分：inovolc304：250kg；inovols227：300kg；乙二醇：50kg；助剂txib：400kg；催化剂cat987：3.2kg；b组分：pm200：600kg；助剂txib：100kg；预聚物2：300kg；一种桥梁隧道灾害快速修复材料的制备方法：(1)将称量好的inovolc304、inovols227、乙二醇、助剂txib、催化剂cat987依次加入反应釜中，常温下搅拌混合1.5h，即得a组分，密封保存；(2)将称量好的pm200、助剂txib与预聚物2（pm200与inovolc210预聚所得）加入另一反应釜中，常温搅拌混合，即得b组分，充氮密封保存。
37.所述预聚物2的制备方法如下：在110℃条件下，将100kg的inovolc210真空脱水1h，inovolc210为山东一诺威新材料有限公司的inovolc210，控制水分小于等于300ppm，降温至80℃，加入380kgpm200，预聚反应2h，降温放料，备用。
38.应用方法与实施例1相同。
39.对比例2一种桥梁隧道灾害快速修复材料，由a组分和b组分按照体积比为1:1组成，其中a组分和b组分按以下配方制备：a组分：inovolr4110：320kg；inovols227：280kg；乙二醇：40kg；助剂氯化石蜡：360kg；催化剂cat987：3.8kg；b组分：pm200：550kg；助剂氯化石蜡：50kg；预聚物2：400kg一种桥梁隧道灾害快速修复材料的制备方法：(1)将称量好的inovolr4110、inovols227、乙二醇、助剂氯化石蜡、催化剂cat987依次加入反应釜中，常温下搅拌混合1.5h，即得a组分，密封保存；inovolr4110为山东一诺威新材料有限公司的inovolr4110；(2)将称量好的pm200、助剂氯化石蜡与预聚物2（pm200与inovolc210预聚所得）
加入另一反应釜中，常温搅拌混合，即得b组分，充氮密封保存。
40.预聚物2的制备方法同对比例1所示。
41.应用方法与实施例1相同。
42.对比例3一种桥梁隧道灾害快速修复材料，由a组分和b组分按照体积比为1:1组成，其中a组分和b组分按以下配方制备：a组分：inovolc304：280kg；inovols227：390kg；乙二醇：30kg；助剂txib：300kg；催化剂n,n-二甲基环己胺：25kg；b组分：pm200：500kg；助剂txib：150kg；预聚物2：350kg；一种桥梁隧道灾害快速修复材料的制备方法：(1)将称量好的inovolc304、inovols227、乙二醇、助剂txib、催化剂n,n-二甲基环己胺依次加入反应釜中，常温下搅拌混合1.5h，即得a组分，密封保存；(2)将称量好的pm200、助剂txib与预聚物2（pm200与inovolc210预聚所得）加入另一反应釜中，常温搅拌混合，即得b组分，充氮密封保存。
43.预聚物2的制备方法同对比例1所示。
44.应用方法与实施例1相同。
45.将实施例1-5和对比例1-3制得的产品进行性能测试，结果如表1所示。
46.表1为实施例1-5和对比例1-3制得的产品性能测试结果：
性能测试标准实施例1实施例2实施例3实施例4实施例5对比例1对比例2对比例3可流动时间（22℃）q/0305inov011-20218min30s8min18s7min46s8min50s7min10s8min52s8min9s8min46s样块状态/不发泡不发泡不发泡不发泡不发泡不发泡发泡发泡密度/kg/m3gb/t6343-2009108010701080106010701050328435压缩强度/kpagb/t8813-200845.846.245.343.242.442.12.12.6粘结强度/kpagb/t7124-20083.63.73.53.13.13.00.50.6接触角/
°
gb/t3069-201412412612312112585//
从表1实施例1-5可以看出，本发明制备的桥梁隧道灾害快速修复材料通过各组分原料的合理搭配，可流动时间控制在7~9min，密度控制在1000~1100kg/m3，压缩强度在40mpa以上，粘结强度在3mpa以上，表明本桥梁隧道灾害快速修复材料可广泛适用于深地基修复；接触角均在120
°
以上，表明本桥梁隧道灾害快速修复材料具有极佳的疏水性能。对比例1与实施例1相比，b组分中参与预聚的聚醚多元醇为inovolc210，样块状态为未发泡，但其疏水性能不佳；对比例2与实施例2相比，采用聚醚多元醇inovolr4110替换聚醚多元醇inovolc304，用助剂氯化石蜡替代助剂txib，且b组分中参加预聚的聚醚多元醇为inovolc210，制备的产品出现发泡现象，压缩强度与粘结强度急剧下降；对比例3与实施例3相比，用胺类催化剂n,n-二甲基环己胺替代催化剂cat987，且b组分中参加预聚的聚醚多元醇为
inovol c210，制备的产品也出现发泡现象，压缩强度与粘结强度急剧下降。