一种修复季冻区隧道裂缝的方法

本发明涉及防灾减灾领域，具体而言涉及一种修复季冻区隧道裂缝的方法。

背景技术：

1、季冻区隧道裂缝是季冻区中构筑物常见的一种自然灾害，由于温差较大，大多修复材料难以使用较长时间，且修复材料常出现开裂和密封不严等情况，裂缝的存在致使构筑物难以满足使用要求。因此，及时修复季冻区隧道裂缝，避免其进一步发生破坏显得尤为重要。

2、目前，修复裂缝的方法主要分为：注胶、高压注浆、预埋装置等。注胶过程中，胶体抗冷热变化能力弱，受到冷热冲击后胶体容易发生破裂，进而产生裂缝导致水气进入；高压注浆对材料和施工有较高要求，所用材料价格昂贵，且施工过程中需要利用专业仪器精准检测漏水点及漏水深度，若不能准确完成上述内容，则裂缝修复便难以达到预期效果，从而造成成本浪费和防水修复难以实现的情况；预埋装置使得造价成本难以控制且使施工过程难度提高。以上方法皆存在不足，即施工效率低、修复效果不显著，生产成本高，易造成经济损耗等。

技术实现思路

1、本发明提供一种修复季冻区隧道裂缝的方法，该方法可在较短时间内修复裂缝，尤其适用于有防水需要的裂缝，效果好，易操作，较经济，可广泛应用于各种工程。

2、本方法的作用机理如下：

3、本方法中尿素与植物脲酶溶液中水分子发生反应生成碳酸根离子和铵根离子，随后铵根离子与氯化钙及大气中钙离子发生反应，形成碳酸钙沉淀，且碳酸钙沉淀存在于橡胶粉之间，将橡胶粉紧密连接形成整体，从而实现裂缝修复。

4、为实现上述目的，本发明所采用的技术方案如下：

5、步骤1、将尿素、氯化钙与水按照特定比例混合均匀，得到溶液a；

6、步骤2、将溶液a与橡胶粉按照特定比例混合并搅拌至均匀，得到溶液b；

7、步骤3、将溶液b与植物脲酶溶液分别装入自制压胶枪的两个瓶内；

8、步骤4、根据实际需求，将两个瓶内的物质分别压入自制压胶枪枪头部位并进行混合，而后将其填充至裂缝内，并在表面涂刷一层油类物质，使裂缝得以修复。

9、优选的，豆科类植物脲酶溶液提取。

10、具体过程如下：

11、步骤1、将豆子烘干并置于粉碎机中研磨至粉末状；

12、步骤2、按照固液比为1：10取豆粉溶于去离子水中，充分搅拌后静置2小时，待豆渣沉淀；

13、步骤3、将豆粉溶液置于离心机中离心20min，离心机参数设置为3℃、3000r/min；

14、步骤4、取离心管中上清液，即得到豆科类植物脲酶溶液。

15、优选的，制得豆科类植物脲酶溶液水解尿素的活性在26℃室温环境下约为7mol/(l.min)

16、优选的，所述植物脲酶溶液中所用植物为豆科类，如大豆、刀豆等；

17、优选的，所述溶液a与橡胶粉的质量比为2：1；

18、优选的，所述溶液b与植物脲酶溶液的质量比为1:1.5;

19、优选的，所述橡胶粉为废旧轮胎破碎制得，橡胶粉粒径可依据实际需要破碎得到。

20、现有技术相比，本发明的有益效果在于：

21、1、本发明修复季冻区隧道裂缝的方法中，通过将尿素、氯化钙、橡胶粉和植物脲酶溶液按照特定比例掺和得到修复剂，将其填充至裂缝内，不仅能快速封堵裂缝，且防水抗渗性能极佳，防渗系数高达97%。该方法中所用原材料易获得，其中植物脲酶溶液为豆科类植物所提取，简单易操作，且成本较低；其中所述橡胶粉为废弃轮胎经破碎制得，且该方法中所用到的材料对环境及人体健康无任何危害，属于经济环保型方法。

22、2、本发明修复季冻区隧道裂缝的方法中，尿素、氯化钙与植物脲酶溶液发生eicp反应，生成碳酸钙沉淀，且碳酸钙沉淀存在于橡胶粉颗粒之间，将橡胶粉末胶结在一起，使之形成整体，因为橡胶材质本身具有非亲水性和抗冻性，因此，修复剂处于季冻区时仍不会发生开裂及渗水现象。

23、3、本发明修复季冻区隧道裂缝的方法中，若裂缝处有水或水的流速较为缓慢时，该方法仍适用，说明如下：该方法中尿素与水发生反应生成碳酸根离子和铵根离子，随后铵根离子与氯化钙及大气中钙离子发生反应，生成少量碳酸钙沉淀，实现裂缝封堵。反应后期，修复剂逐渐干燥，外加豆科类油与橡胶粉反应，使得橡胶粉质地变硬，此时裂缝被修复且由于橡胶粉自身具有非亲水性，故而裂缝处防水抗渗性能可达97%，实现完全不渗水现象。

24、4、该过程中，无需使用大型机械设备及较多人力物力，不仅效率高，工期短，且施工强度低，易操作，具有较高的工业化应用前景。

技术特征：

1.一种修复季冻区隧道裂缝的方法，其特征在于，具体包括以下步骤：步骤1、将尿素、氯化钙与水按照特定比例混合均匀，得到溶液a；步骤2、将溶液a与橡胶粉按照特定比例混合并搅拌至均匀，得到溶液b；步骤3、将溶液b与植物脲酶溶液分别装入自制压胶枪的两个瓶内；步骤4、根据实际需求，将两个瓶内的物质分别压入自制压胶枪枪头部位并进行混合，而后将其填充至裂缝内，并在表面涂刷一层油类物质，使裂缝得以修复。

2.根据权利要求1所述的一种修复季冻区隧道裂缝的方法，其特征在于，步骤1中所述氯化钙、尿素与水按照摩尔质量配制，可根据实际情况对溶液浓度的要求配置，包括但不限于1:1.5。

3.根据权利要求1所述的一种修复季冻区隧道裂缝的方法，其特征在于，步骤2中所述，溶液a与橡胶粉的质量包括但不限于2:1。

4.根据权利要求1所述的一种修复季冻区隧道裂缝的方法，其特征在于，步骤2中所述橡胶粉粒径可根据裂缝的不同宽度制备，采用0.075-2.0mm的橡胶粒径较为适宜。

5.根据权利要求1所述的一种修复季冻区隧道裂缝的方法，其特征在于，步骤2中橡胶粉的制备，包括以下步骤：①将废旧轮胎破碎得到橡胶块，而后过筛、磁选，得到橡胶颗粒。②将橡胶颗粒放进包含聚丙烯酸、聚二甲基硅氧烷、活性炭、添加剂和水的溶液中浸泡、研磨，得到粗物料；③将粗物料放入包含甲基丙烯酸甲酯、椰油酸单乙醇酰胺磺基琥珀酸单酯二钠、癸二酸二丁酯、无水乙醇和水的溶液中浸泡、风干并研磨后，得到细物料。④将细物料根据实际要求过筛后，得到实际所需粒径的橡胶粉。

6.根据权利要求1所述的一种修复季冻区隧道裂缝的方法，其特征在于，步骤3中所述植物脲酶溶液所用植物为豆科类。

7.根据权利要求1所述的一种修复季冻区隧道裂缝的方法，其特征在于，步骤3中所述植物脲酶溶液的提取包括以下步骤：①将豆子烘干并置于粉碎机中研磨至粉末状；②按照固液比为1：10取豆粉溶于去离子水中，充分搅拌后静置2小时，待豆渣沉淀；③将豆粉溶液置于离心机中离心20min，离心机参数设置为3℃、3000r/min；④取离心管中上清液，即得到豆科类植物脲酶溶液。

8.根据权利要求1所述的一种修复季冻区隧道裂缝的方法，其特征在于，步骤3中所述，溶液b与植物脲酶溶液的质量比包括但不限于1:1.5。

9.根据权利要求1所述的一种修复季冻区隧道裂缝的方法，其特征在于，步骤3中所述瓶子为工业级自制压胶瓶。

技术总结
本发明提供一种修复季冻区隧道裂缝的方法，涉及防灾减灾领域。本方法中所用材料主要包括尿素、氯化钙、橡胶粉和植物脲酶溶液，将上述材料按照特定比例混合均匀，用压胶枪将其填充至裂缝内，使裂缝得以修复。此方法中所用橡胶粉为废旧轮胎破碎制得，橡胶粉具有非亲水性和优良的防冻性能，对环境及人体健康无任何损害。该方法中，尿素、氯化钙与植物脲酶发生EICP反应产生碳酸钙沉淀且该沉淀存在于橡胶粉颗粒之间并将其粘结成一个整体，EICP与橡胶粉的联合使用，使得修复剂具有良好的抗冻防渗性能，不仅使裂缝得以修复，且防水抗渗性能极佳。该方法方便快捷、经济适用，属于环保型固废资源利用的方法。

技术研发人员：张振东,蒋翠平,崔宸玮
受保护的技术使用者：辽宁工程技术大学
技术研发日：
技术公布日：2024/3/27