CN110256838A - 环保型无溶剂高固含化学注浆堵漏材料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

一种环保型无溶剂高固含化学注浆堵漏材料，其特征在于：该材料配方组成的重量比：甲基乙基酮为5～18份、聚醚胺T‑403为8～16份、羟烷基酰胺为15～35份、4,4′−双仲丁氨基二苯基甲烷为8～20份、二苯基甲烷二异氰酸酯为6～18份、羟丙基甲基纤维素为15～25份、硅烷偶联剂为0.5～3份。有益效果为：不添加有机溶剂和采用环保型原材料，具有优良的耐腐蚀性、耐磨性、附着力和出色的力学性能。

Description

环保型无溶剂高固含化学注浆堵漏材料及其制备方法

技术领域

本发明涉及建筑材料领域，具体为一种环保型无溶剂高固含化学注浆堵漏材料，还涉及一种环保型无溶剂高固含化学注浆堵漏材料的制备方法。

背景技术

混凝土结构由于质量缺陷或预设防水措施失效导致渗漏水，大多采用化学注浆堵漏法进行处理，现有的化学注浆堵漏材料主要有：发泡聚氨酯注浆液、丙烯酸盐和环氧树脂。化学注浆堵漏的原理是：在混凝土缺陷部位钻孔形成注浆通道，再通过高压注浆机将化学浆压注到混凝土缺陷内部，充填饱满并能较快时间凝固，从而堵住渗水通道达到注浆堵漏水的目的。

例如在公开号为CN102875967A公开了：一种高分子化学注浆材料，包括脲醛树脂，在脲醛树脂中加入5.5～6％改性添加剂、25～35％酸性固化剂，所述脲醛树脂的固含量大于48％，PH值为7.5～8.5，粘度小于20cp，所述脲醛树脂是以尿素和甲醛作为基础材料，经PVA改性得到，达到固化后体收缩率<9%、线收缩率<4%，粘结强度>0.8Mpa，结石体抗压强度>5MPa，控制游离醛含量<0.5%。

现有的主要注浆堵漏化学材料主要存在两个问题：

（1）性能不足或缺陷导致注浆堵漏耐久性差复漏严重

现有主要注浆堵漏化学材料都各自存在一些性能不足或缺陷，导致注浆堵漏耐久性差，堵漏后短期内又出现复漏。

例如：发泡聚氨酯注浆液,“油性”的与水作用后膨胀堵塞裂缝达到止水目的，但高膨胀可能对结构造成二次破坏和泡沫状固化结构蓬松且无弹性，耐久性差且不能适应裂缝涨缩变形；“水性”的遇水膨胀变成的是凝胶状的团结体（也发泡），相对油性反应速度快可堵急水和抗渗性较强，致命弱点是高含水量失水收缩非常严重导致体积变化大复漏率高。

丙烯酸盐是一种凝胶，形似于“果冻”，内部基本为水，基本没有粘结力和强度，失水收缩严重，受外力容易挤出，但其可瞬间凝固和粘度极低可灌性好，可用于临时堵大水和与水泥混合作地下帷幕注浆，不适合干湿交替环境，不宜用于永久性结构缺陷堵漏。

环氧树脂，是一种干燥面加固好材料，但用于注浆堵漏客观存在一些性能不足，主要有：含有有机溶剂后期有收缩，低温固化困难有些不固化后期流出黑色液体，有些环氧树脂可以在水中固化，但在水中固化性能损失较大，水中固化的环氧树脂普遍吸水发黄发白强度降低，刚性材料不能适应裂缝的变形，虽然有些环氧树脂改性后增加了弹性或韧性，但能保持多久不确定，往往一段时间后又恢复刚性，为提高环氧树脂堵漏效果将环氧树脂固化时间大大提前，双组分不同比需要混合后单液注浆，高温固化快低温固化慢甚至不固化或固化不充分，导致注浆质量难掌握不稳定，这些问题都影响了使用环氧树脂注浆堵漏的质量，特别是冬季气温较低地区复漏比较严重。

（2）多数添加有机溶剂，有些使用不环保原材料

现有主要的注浆堵漏化学材料多数添加了有机溶剂，而多数有机溶剂有毒或不环保，例如：环氧树脂和发泡聚氨酯注浆液，均是添加了一定量的有机溶剂。有机溶剂多属于有毒有害物质，同类者毒性相似，如氯代烃类多具有肝脏毒性，醛类具有刺激性等。应用广泛的有机溶剂有苯、甲苯、二甲苯、二氯乙烷、正己烷等。

有些注浆堵漏化学材料所使用的原材料本身不环保，例如：丙烯酰胺（俗称丙凝或水固化），属中等毒性，主要表现中枢神经***障碍，如运动失调、震颤、兴奋、四肢强直、痉挛，甚至死亡。多次重复染毒，几乎全部动物发生周围神经损害，表现四肢肌无力、后肢严重瘫痪、肢体远端肌肉萎缩、感觉障碍及腱反射消失。

如上述发明的使用过程中会用到有机溶剂，而这些溶剂具有一定毒性，对作业人员身体健康和环境造成威胁。

综上，现有技术中的堵漏材料主要问题为：含有机溶剂或使用不环保原材，后期收缩、有些无强度、无粘结力、受力容易挤出、耐久性差、有些低温固化困难、水中固化性能损失、双组份单液注浆质量受人为因素影响大等，混凝土结构渗漏水化学注浆堵漏材料综合性能亟待提升，从而控制或减少复漏，同时，要切实保护好作业人员的身体健康和环境。

发明内容

由于现有技术存在着上述问题，本发明针对现有混凝土结构渗漏水化学注浆堵漏材料的诸多性能不足或缺陷，提出一种注浆堵漏材料，本发明通过以下技术方案解决上述问题：

一种环保型无溶剂高固含化学注浆堵漏材料，其特征在于：该材料配方组成的重量比计：甲基乙基酮为5～18份、聚醚胺T-403为8～16份、羟烷基酰胺为15～35份、4,4′−双仲丁氨基二苯基甲烷为8～20份、二苯基甲烷二异氰酸酯为6～18份、羟丙基甲基纤维素为15～25份、硅烷偶联剂为0.5～3份。

一种环保型无溶剂高固含化学注浆堵漏材料的制备方法，其制备步骤是：

1）加入甲基乙基酮，氮气保护下将***升至反应温度，边搅拌边加入聚醚胺T-403，搅拌 1 h, 升温至共沸温度, 当有水被带出时控制分水速度。随着体系中水的带出，温度逐渐升高，控制分水速率为 1 d/s，至不再有水分流出时，保温 2 h ,再升到120 ℃, 保温 1h 左右即可，得到聚醚胺-酮亚胺；

2）加入二苯基甲烷二异氰酸酯和羟烷基酰胺，搅拌均匀，得到A组；

3）加入60份聚醚胺-酮亚胺和4,4′−双仲丁氨基二苯基甲烷，搅拌均匀，得到B组；

4）加入40份A组和35份B组，按—NCO指数为4%计量并搅拌均匀，加入羟丙基甲基纤维素，硅烷偶联剂，搅拌均匀，过滤出料制得环保型无溶剂高固含不收缩弹性化学注浆堵漏材料。

进一步，该材料配方组成的重量比计：甲基乙基酮为10份、聚醚胺T-403为10份、羟烷基酰胺为28份、4,4′−双仲丁氨基二苯基甲烷为15份、二苯基甲烷二异氰酸酯为12份、羟丙基甲基纤维素为23份、硅烷偶联剂为2份。

进一步，该材料配方组成的重量比计：甲基乙基酮为5份、聚醚胺T-403为8份、羟烷基酰胺为15份、4,4′−双仲丁氨基二苯基甲烷为8份、二苯基甲烷二异氰酸酯为6份、羟丙基甲基纤维素为15份、硅烷偶联剂为0.5份。

进一步，该材料配方组成的重量比计：甲基乙基酮为18份、聚醚胺T-403为16份、羟烷基酰胺为35份、4,4′−双仲丁氨基二苯基甲烷为20份、二苯基甲烷二异氰酸酯为18份、羟丙基甲基纤维素为25份、硅烷偶联剂为3份。

其中羟丙基甲基纤维素为增稠剂。

环保型无溶剂高固含化学注浆堵漏材料及其制备方法的有益效果为：

1、不添加有机溶剂和采用环保型原材料。本工艺不添加有机溶剂，避免了大多化学注浆堵漏材料添加有机溶剂不环保的问题，据了解人若长时间吸入有机溶剂之蒸气将会引起慢性中毒的现象，但短时间暴露高浓度有机溶剂蒸气之下，也会有急性中毒致命的危险。在工业卫生上，有机溶剂对人体之危害与溶剂的挥发性具有密切的关系；采用二苯基甲烷二异氰酸酯MDI代替传统的甲苯二异氰酸酯TDI，TDI有强烈的刺激气味，剧毒是极度危险品，而MDI是非危险品，挥发性较小，无刺激气味；

2、本发明材料性能优化和提高，具有优良的耐腐蚀性、耐磨性、附着力和出色的力学性能。

3、本发明从材料上提高混凝土结构渗漏水化学注浆堵漏的质量，控制或较少复漏，减少工程使用或运营后的返修成本，改善工程使用环境，提高缺陷混凝土工程的使用寿命；同时保护作业人员身体健康和不污染环境。

4、本发明控制反应速率适度，本试验将B组分主单体的胺基封端制备成潜固化剂，与其他组分混合，固化速率适中，通过高压注浆机注入渗漏水混凝土缺陷内充填饱满包裹钢筋，堵塞渗水通道实现堵漏的效果。

5、环保型无溶剂高固含化学注浆堵漏材料无溶剂近100%固含量，无溶剂挥发不收缩，避免堵漏后因收缩而导致复漏。

6、本发明当酮亚胺遇到水汽时释放氨基，与异氰酸酯继续发生固化交联，延长固化时间，增加潮湿基面粘结力。

7、本发明单组分单液注浆，操作简便容易上手，注浆质量相对环氧树脂双组分混合后单液注浆更加稳定可控，基面清理工作相对环氧树脂简便。

环保型无溶剂高固含化学注浆堵漏材料主要性能测试数据表。

项目	测试数据
		拉伸强度/MPa	2.4
终凝时间/min	26
		固体含量/%	98
吸水率/%	0.4
		潮湿面粘结强度/MPa	1.2
挥发性有机化合物(VOC)/(g/L)	3
		苯/（mg/kg）	＜2
甲苯+乙苯+二甲苯/(g/kg)	＜0.2
		苯酚/（mg/kg）	＜2
蒽/（mg/kg）	＜1
		萘/（mg/kg）	＜2
游离TDI(g/kg)	＜0.1

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合具体实施方式对本发明作进一步描述。

环保型无溶剂高固含不收缩弹性化学注浆堵漏材料制备原料的主要原材料及生 产厂家。

主要原材料	生产厂家
		甲基乙基酮	山东泉锦精细化工有限公司
聚醚胺T-403	上海巴斯夫
		二苯基甲烷二异氰酸酯	上海巴斯夫
羟烷基酰胺	武汉欣欣佳丽生物科技有限公司
		4,4′−双仲丁氨基二苯基甲烷	江苏豪隆化工有限公司
羟丙基甲基纤维素	上海巴斯夫
		硅烷偶联剂	上海巴斯夫

实施例一：

按如下重量组成备料：甲基乙基酮为10份、聚醚胺T-403为10份、羟烷基酰胺为28份、4,4′−双仲丁氨基二苯基甲烷为15份、二苯基甲烷二异氰酸酯为12份、羟丙基甲基纤维素为23份、硅烷偶联剂为2份。

制备步骤是：

1）加入10份甲基乙基酮，氮气保护下将***升至反应温度，边搅拌边加入10份聚醚胺T-403，搅拌 1 h, 升温至共沸温度, 当有水被带出时控制分水速度。随着体系中水的带出，温度逐渐升高，控制分水速率为 1 d/s，至不再有水分流出时，保温 2 h ,再升到120℃, 保温 1 h 左右即可，得到聚醚胺-酮亚胺；

2）加入12份二苯基甲烷二异氰酸酯和28份羟烷基酰胺，搅拌均匀，得到A组；

3）加入60份聚醚胺-酮亚胺和40份4,4′−双仲丁氨基二苯基甲烷，搅拌均匀，得到B组；

4）加入40份A组和35份B组，按—NCO（异氰酸根）指数为4%计量并搅拌均匀，加入23份羟丙基甲基纤维素，硅烷偶联剂2份，搅拌均匀，过滤出料制得环保型无溶剂高固含不收缩弹性化学注浆堵漏材料。

实施例二：

按如下重量组成备料：甲基乙基酮为5份、聚醚胺T-403为8份、羟烷基酰胺为15份、4,4′−双仲丁氨基二苯基甲烷为8份、二苯基甲烷二异氰酸酯为6份、羟丙基甲基纤维素为15份、硅烷偶联剂为0.5份。

制备步骤是：

1）加入5份甲基乙基酮，氮气保护下将***升至反应温度，边搅拌边加入8份聚醚胺T-403，搅拌 1 h, 升温至共沸温度, 当有水被带出时控制分水速度。随着体系中水的带出，温度逐渐升高，控制分水速率为 1 d/s，至不再有水分流出时，保温 2 h ,再升到120 ℃,保温 1 h 左右即可，得到聚醚胺-酮亚胺；

2）加入6份二苯基甲烷二异氰酸酯和15份羟烷基酰胺，搅拌均匀，得到A组；

3）加入60份聚醚胺-酮亚胺和8份4,4′−双仲丁氨基二苯基甲烷，搅拌均匀，得到B组；

4）加入40份A组和35份B组，按—NCO（异氰酸根）指数为4%计量并搅拌均匀，加入15份羟丙基甲基纤维素，硅烷偶联剂0.5份，搅拌均匀，过滤出料制得环保型无溶剂高固含不收缩弹性化学注浆堵漏材料。

实施例三：

按如下重量组成备料：甲基乙基酮为18份、聚醚胺T-403为16份、羟烷基酰胺为35份、4,4′−双仲丁氨基二苯基甲烷为20份、二苯基甲烷二异氰酸酯为18份、羟丙基甲基纤维素为25份、硅烷偶联剂为3份。

制备步骤是：

1）加入18份甲基乙基酮，氮气保护下将***升至反应温度，边搅拌边加入16份聚醚胺T-403，搅拌 1 h, 升温至共沸温度, 当有水被带出时控制分水速度。随着体系中水的带出，温度逐渐升高，控制分水速率为 1 d/s，至不再有水分流出时，保温 2 h ,再升到120℃, 保温 1 h 左右即可，得到聚醚胺-酮亚胺；

2）加入18份二苯基甲烷二异氰酸酯和35份羟烷基酰胺，搅拌均匀，得到A组；

3）加入60份聚醚胺-酮亚胺和20份4,4′−双仲丁氨基二苯基甲烷，搅拌均匀，得到B组；

4）加入40份A组和35份B组，按—NCO（异氰酸根）指数为4%计量并搅拌均匀，加入25份羟丙基甲基纤维素，硅烷偶联剂3份，搅拌均匀，过滤出料制得环保型无溶剂高固含不收缩弹性化学注浆堵漏材料。

对上述三个实施例的材料分别进行了化学注浆堵漏关键性能进行了检测，分别是 终凝时间、潮湿面粘接强度、拉伸强度、吸水率、固含量，三个实施例的检测结果如下表所 示：

材料	终凝时间/min	潮湿面粘结强度/MPa	拉伸强度/MPa	吸水率/%	固含量/%
						实施例一	26	1.2	2.4	0.4	98
实施例二	30	0.9	2.1	0.6	97
						实施例三	28	1.0	2.0	0.8	98

由上述结构可见，本发明的环保型无溶剂高固含化学注浆堵漏材料的堵漏综合能力优越，较快的终凝时间有利于充填堵塞渗水通道达到堵漏目的，较强的拉伸强度和潮湿面粘结强度可大大促进堵漏效果及适应变形能力，高固含低吸水率不透水和耐久性好。经在地铁工程渗漏水化学注浆堵漏现场测试，满足《地下工程防水技术规范》 GB 50108-2008标准要求。

虽然上面的举例了一些特定实施例来说明和描述本发明，但并不意味着本发明仅局限于其中的各种细节。相反地，在等价于权利要求书的范畴和范围内可以不偏离本发明精神地在各种细节上做出各种修改。

Claims (5)

1.一种环保型无溶剂高固含化学注浆堵漏材料，其特征在于：该材料配方组成的重量比：甲基乙基酮为5～18份、聚醚胺T-403为8～16份、羟烷基酰胺为15～35份、4,4′−双仲丁氨基二苯基甲烷为8～20份、二苯基甲烷二异氰酸酯为6～18份、羟丙基甲基纤维素为15～25份、硅烷偶联剂为0.5～3份。

2.根据权利要求1所述的一种环保型无溶剂高固含化学注浆堵漏材料，其特征在于，该材料配方组成的重量比：甲基乙基酮为10份、聚醚胺T-403为10份、羟烷基酰胺为28份、4,4′−双仲丁氨基二苯基甲烷为15份、二苯基甲烷二异氰酸酯为12份、羟丙基甲基纤维素为23份、硅烷偶联剂为2份。

3.根据权利要求1所述的一种环保型无溶剂高固含化学注浆堵漏材料，其特征在于，该材料配方组成的重量比：甲基乙基酮为5份、聚醚胺T-403为8份、羟烷基酰胺为15份、4,4′−双仲丁氨基二苯基甲烷为8份、二苯基甲烷二异氰酸酯为6份、羟丙基甲基纤维素为15份、硅烷偶联剂为0.5份。

4.根据权利要求1所述的一种环保型无溶剂高固含化学注浆堵漏材料，其特征在于，该材料配方组成的重量比：甲基乙基酮为18份、聚醚胺T-403为16份、羟烷基酰胺为35份、4,4′−双仲丁氨基二苯基甲烷为20份、二苯基甲烷二异氰酸酯为18份、羟丙基甲基纤维素为25份、硅烷偶联剂为3份。

5.根据权利要求1所述的一种环保型无溶剂高固含化学注浆堵漏材料的制备方法，其制备步骤是：

1）加入甲基乙基酮，氮气保护下将***升至反应温度，边搅拌边加入聚醚胺T-403，搅拌 1 h, 升温至共沸温度, 当有水被带出时控制分水速度，随着体系中水的带出，温度逐渐升高，控制分水速率为1 d/s，至不再有水分流出时，保温2 h ,再升到120 ℃, 保温1 h左右即可，得到聚醚胺-酮亚胺；

2）加入二苯基甲烷二异氰酸酯和羟烷基酰胺，搅拌均匀，得到A组；

3）加入60份聚醚胺-酮亚胺和4,4′−双仲丁氨基二苯基甲烷，搅拌均匀，得到B组；

4）加入40份A组和35份B组，按—NCO指数为4%计量并搅拌均匀，加入羟丙基甲基纤维素，硅烷偶联剂，搅拌均匀，过滤出料制得环保型无溶剂高固含不收缩弹性化学注浆堵漏材料。