CN111423838A - 一种低粘度无压注浆型裂缝修补剂及其制备方法 - Google Patents

一种低粘度无压注浆型裂缝修补剂及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种低粘度无压注浆型裂缝修补剂及其制备方法，涉及混凝土结构加固材料领域，该修补剂包括1份A组分和0.9～1.1份B组分；按重量份计，所述A组分包括35～45份聚醚单体、25～35份增塑剂和20～35份；B组分包括75～85份固化剂、15～25份稀释剂、0.5～1份防老剂和0.5～1.5份消泡剂；该修补剂的制备方法包括以下步骤：将35～45份聚醚单体、25～35份增塑剂和20～35份增溶剂混合并搅拌均匀，出料包装得到A组分；将75～85份固化剂、15～25份稀释剂、0.5～1份防老剂和0.5～1.5份消泡剂混合并搅拌均匀，出料包装得到B组分。本发明能够得到粘度较小，粘结强度较高，反应时间较短，适用于修补微细裂缝。

Description

一种低粘度无压注浆型裂缝修补剂及其制备方法
技术领域
本发明涉及混凝土结构加固材料领域，具体涉及一种低粘度无压注浆型裂缝修补剂及其制备方法。
背景技术
混凝土作为一种高强、耐久和经济的建筑材料被广泛用于路面、建筑等土木工程，但是，混凝土固化形成的结构抗拉能力较弱，容易在外部应力作用下发生开裂，钢筋与混凝土不仅有近似相同的线膨胀系数，而且相互之间具有良好的粘结力，共同使用时钢筋能够提供优秀的韧性和抗拉拔性能，混凝土则提供良好的抗压强度，二者结合后具有良好的抗应力和压力性能，促使了高层建筑与大跨度桥梁的产生，并被大范围使用。
但是，大量混凝土构筑物在施工时由于设计、施工、选材不当或浇筑后养护不到位等原因，在使用早期即出现微裂缝，结构物在服役过程中通常会遭遇碳化破坏、氯盐侵蚀和冻融循环，这三类化学反应是造成钢筋混凝土结构受损的主要因素，以上化学反应都需要有水的存在才能顺利进行，同时，有害物质也是通过水为运输通道进入混凝土结构内部。
由此可知，将混凝土外部的液态水以及有害杂质(如氯盐、酸性气体等)与混凝土隔离能够有效保护钢筋混凝土结构，使得钢筋混凝土结构物达到预期寿命而不被破坏，从而避免财产损失和能源、资源的浪费以及安全隐患，因此，需要尽早对钢筋混凝土结构物的裂缝和缺陷进行修复处理。
目前主要使用改性环氧树脂类产品和聚氨酯树脂类产品作为裂缝修补剂，但是，这两类产品由于粘度较大，在施工操作时必须借助各种机械设备进行加压注浆才能完成的填充裂缝，由于裂缝主要存在于建筑物表面，当离地面较高时，需要进行高空作业，携带和操作加压设备的难度较大，且比较危险。
CN102924117A公开的一种低粘度动载荷结构混凝土裂缝修复剂，是一种基于双酚A环氧和氢化环氧的双组分胶粘剂，具有粘结强度高和抗压强度高的优点，但反应时间超过60min，混合粘度超过120cps，施工过程需依靠设备进行加压注浆，使用操作不够便利。
CN1198460A公开的一种快速固化的丙烯酸类结构黏合剂，是一种基于乙烯基聚氨酯和丙烯酸类的双组分结构粘合剂，具有固化时间快，粘结强度高的优点，但由于其配方中需要加入过渡金属的螯合剂，还需用取代的二氢吡啶做活性稀释剂，操作施工比较繁琐。
CN106520051A公开的一种高铁轨道板裂缝修补胶及其制备方法，采用环氧树脂改性聚氨酯，粘结强度不到3.5MPa，难以抵抗后期混凝土结构的拉伸变形，存在二次开裂的可能，同时，产品粘度较大，在无压条件下无法渗入微细裂缝。
CN1247882A公开的一种双组分聚氨酯建筑密封膏及生产工艺，其双组分聚氨酯以NCO封端，粘度达到200cps以上，但大粘度不适合修补微细裂缝。
发明内容
针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种低粘度无压注浆型裂缝修补剂及其制备方法，能够得到粘度较小，粘结强度较高，反应时间较短，能够适用于修补微细裂缝。
为达到以上目的，本发明采取的技术方案是：
一种低粘度无压注浆型裂缝修补剂，按重量份计，包括1份A组分和0.9～1.1份B组分，所述A组分与B组分的体积比为1:1；
按重量份计，所述A组分包括：
聚醚单体 35～45份；
增塑剂 25～35份；
增溶剂 20～35份；
按重量份计，所述B组分包括：
Figure BDA0002443911710000031
进一步的，所述聚醚单体包括二官能度聚醚多元醇和三官能度聚醚多元醇。
进一步的，所述增塑剂包括邻苯二甲酸二甲酯和邻苯二甲酸丁苄酯。
进一步的，所述增溶剂包括二丙二醇和二丙二醇丁醚。
进一步的，所述固化剂为含有异氰酸酯基团的化合物。
进一步的，所述固化剂包括甲苯二异氰酸酯和二苯基甲烷二异氰酸酯。
进一步的，所述稀释剂包括二氯亚甲基、正丁醇、异丙醇中的至少一种。
进一步的，所述防老剂为2-(2-羟基-5-叔辛苯基)苯并***，所述消泡剂为聚二甲基硅氧烷。
一种低粘度无压注浆型裂缝修补剂的制备方法，包括以下步骤：
按重量份，将35～45份聚醚单体、25～35份增塑剂和20～35份增溶剂混合并搅拌均匀，出料包装得到A组分；将75～85份固化剂、15～25份稀释剂、0.5～1份防老剂和0.5～1.5份消泡剂混合并搅拌均匀，出料包装得到B组分。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
(1)本发明中的低粘度无压注浆型裂缝修补剂，粘度低于10cps，在使用时，由于表面张力极低，能够使用无压设备进行注浆，且能在无压注浆条件下渗入裂缝宽度为0.1～0.5mm的混凝土微细裂缝最底部，将裂缝完全填充，进行较好的修复，同时，修补剂中的聚醚单体上有大量的亲水性基团，能够吸收空气中的水气后伸入裂缝毛细管中，将裂缝毛细管封闭，避免外部水气和有害气体进入，能够有效延长修补后建筑物的使用寿命；同时，修补剂中含有抗紫外线的防老剂，改善了终端产品的耐老化性能。
使用时，按体积比VA：VB＝1:1包装成双组份胶筒后，通过双组份胶枪和混合管进行施工，在22℃条件下固化时间为10±2min，施工简捷高效，能够及时对高速铁路桥面、高速公路桥面、建筑物结构表面的裂缝进行维修，成本较低，易于携带，操作简单。
粘结强度高，固化后对混凝土结构的粘结强度大于5.0MPa，远高于混凝土结构自身的抗拉强度，保证了在后期的结构动荷载下亦不会出现二次病害。
(2)本发明中的低粘度无压注浆型裂缝修补剂的制备方法，反应过程中化学反应放热促进产物生成，无需外部热源，能够降低生产成本。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明的实施例作进一步详细说明。
本发明实施例提供一种低粘度无压注浆型裂缝修补剂，按重量份计，包括1份A组分和0.9～1.1份B组分，A组分与B组分的体积比为1:1。
按重量份计，A组分包括：
聚醚单体 35～45份；
增塑剂 25～35份；
增溶剂 20～35份；
按重量份计，B组分包括：
Figure BDA0002443911710000051
其中，聚醚单体包括二官能度聚醚多元醇和三官能度聚醚多元醇，增塑剂包括邻苯二甲酸二甲酯和邻苯二甲酸丁苄酯，增溶剂包括二丙二醇和二丙二醇丁醚。
本实施例中，固化剂为含有异氰酸酯基团的化合物，具体选用甲苯二异氰酸酯和二苯基甲烷二异氰酸酯，稀释剂包括二氯亚甲基、正丁醇、异丙醇中的至少一种，防老剂为2-(2-羟基-5-叔辛苯基)苯并***，消泡剂为聚二甲基硅氧烷。
本发明还提供一种低粘度无压注浆型裂缝修补剂的制备方法，包括以下步骤：
按重量份，将35～45份聚醚单体、25～35份增塑剂和20～35份增溶剂混合并搅拌均匀，出料包装得到A组分；将75～85份固化剂、15～25份稀释剂、0.5～1份防老剂和0.5～1.5份消泡剂混合并搅拌均匀，出料包装得到B组分。
在使用时，向双组份胶枪的胶管中分别加入A组份、B组份(选用体积比为1：1的胶管)，A组份和B组份按体积比为1:1，两种组分通过混合管混合得到修补剂，将修补剂注入裂缝中，待修补剂完全固化即完成裂缝修补，本实施例制备的修补剂完全固化的时间小于等于12min。
为进一步说明本发明本实施例中修补剂的性能，进行了以下产品性能测试：
拉伸强度和断裂伸长率：按GB/T2567《树脂浇铸体性能试验方法》，使用数显电子拉力试验机，拉伸速度为10mm/min。
粘度：按GB/T2794《胶粘剂粘度的测定》，用NDJ-8S型旋转粘度计测试混合胶液的粘度。
凝胶时间：按GB/T7193《不饱合聚酯树脂试验方法》，测试双组份凝胶时间。
粘结强度：按JC/T1041《混凝土裂缝用环氧树脂灌浆材料》，制备水泥砂浆“8”字试块，使用数显电子拉力试验机，加荷速度100N/s。
本实施例所制备的修补剂粘度低于10cps，凝胶时间为12±2分钟，7天拉伸强度大于等于22MPa，7天断裂伸长率2.5～4％，7天砂浆粘结强度大于5MPa，砂浆试块破坏，胶粘剂固化部分未出现破坏。
下面，通过3个实施例对本发明进行详细说明。
实施例1
在转速为50r/min的低速搅拌状态下，将聚醚单体：二官能度聚醚多元醇150克、三官能度聚醚多元醇250克投入反应容器，将速度调至100r/min搅拌10min后，加入增塑剂：邻苯二甲酸二甲酯200克、邻苯二甲酸丁苄酯100克，搅拌5min后加入增溶剂：二丙二醇150克、二丙二醇丁醚150克，将速度调至300r/min持续搅拌45min至物料充分反应呈清澈状态，将反应完的物质倒入封闭容器即为A组份，放入恒温干燥箱内储存。
在转速为50r/min的低速搅拌状态下，将固化剂：甲苯二异氰酸酯400克、二苯基甲烷二异氰酸酯400克投入反应容器，将速度调至100r/min搅拌20min后，将稀释剂：二氯亚甲基80克、异丙醇100克加入反应容器，搅拌5min后加入防老剂：2-(2-羟基-5-叔辛苯基)苯并***5克，然后将速度调至300r/min持续搅拌时间25min，最后加入消泡剂聚二甲基硅氧烷15克，保持150r/min搅拌10min至物料充分反应呈清澈状态，将反应完的物料倒入封闭容器即为B组份，放入恒温干燥箱内储存。
使用时按体积比A：B＝1：1配置浆液，通过双组份胶枪和混合管进行施工，注入裂缝中10分钟后树脂完全固化，裂缝修补完毕。
测试效果：
按产品性能测试方法测得该例配比产品的性能为：粘度9cps，凝胶时间10分钟，7天拉伸强度25MPa，7天断裂伸长率3.0％，7天砂浆粘结强度5.5MPa，砂浆试块破坏，胶粘剂固化部分未出现破坏。
实施例2
在转速为50r/min的低速搅拌状态下，将聚醚单体：二官能度聚醚多元醇100克、三官能度聚醚多元醇250克投入反应容器，将速度调至100r/min搅拌10min后，加入增塑剂：邻苯二甲酸二甲酯150克、邻苯二甲酸丁苄酯100克，搅拌5min后加入增溶剂：二丙二醇100克、二丙二醇丁醚250克，将速度调至300r/min持续搅拌45min至物料充分反应呈清澈状态，将反应完的物质倒入封闭容器即为A组份，放入恒温干燥箱内储存。
在转速为50r/min的低速搅拌状态下，将固化剂：甲苯二异氰酸酯350克、二苯基甲烷二异氰酸酯400克投入反应容器，将速度调至100r/min搅拌20min后，将稀释剂：二氯亚甲基100克、正丁醇130克加入反应容器，搅拌5min后加入防老剂：2-(2-羟基-5-叔辛苯基)苯并***7克，然后将速度调至300r/min持续搅拌时间25min，最后加入消泡剂聚二甲基硅氧烷13克，保持150r/min搅拌10min至物料充分反应呈清澈状态，将反应完的物料倒入封闭容器即为B组份，放入恒温干燥箱内储存。
使用时按体积比A：B＝1：1配置浆液，通过双组份胶枪和混合管进行施工，注入裂缝中12分钟后树脂完全固化，裂缝修补完毕。
测试效果：
按产品性能测试方法测得该例配比产品的性能为：粘度8cps，凝胶时间12分钟，7天拉伸强度22MPa，7天断裂伸长率2.5％，7天砂浆粘结强度5.2MPa，砂浆试块破坏，胶粘剂固化部分未出现破坏。
实施例3
在转速为50r/min的低速搅拌状态下，将聚醚单体：二官能度聚醚多元醇150克、三官能度聚醚多元醇300克投入反应容器，将速度调至100r/min搅拌10min后，加入增塑剂：邻苯二甲酸二甲酯200克、和邻苯二甲酸丁苄酯150克，搅拌5min后加入增溶剂：二丙二醇100克、二丙二醇丁醚100克，将速度调至300r/min持续搅拌45min至物料充分反应呈清澈状态，将反应完的物质倒入封闭容器即为A组份，放入恒温干燥箱内储存。
在转速为50r/min的低速搅拌状态下，将固化剂：甲苯二异氰酸酯400克、二苯基甲烷二异氰酸酯450克投入反应容器，将速度调至100r/min搅拌20min后，将稀释剂：异丙醇60克、正丁醇70克加入反应容器，搅拌5min后加入防老剂：2-(2-羟基-5-叔辛苯基)苯并***9克，然后将速度调至300r/min持续搅拌时间25min，最后加入消泡剂聚二甲基硅氧烷11克，保持150r/min搅拌10min至物料充分反应呈清澈状态，将反应完的物料倒入封闭容器即为B组份，放入恒温干燥箱内储存。
使用时按体积比A：B＝1：1配置浆液，通过双组份胶枪和混合管进行施工，注入裂缝中8分钟后树脂完全固化，裂缝修补完毕。
测试效果：
按产品性能测试方法测得该例配比产品的性能为：粘度10cps，凝胶时间8分钟，7天拉伸强度27MPa，7天断裂伸长率3.8％，7天砂浆粘结强度5.8MPa，砂浆试块破坏，胶粘剂固化部分未出现破坏。
本发明不仅局限于上述最佳实施方式，任何人在本发明的启示下都可得出其他各种形式的产品，但不论在其形状或结构上作任何变化，凡是具有与本发明相同或相近似的技术方案，均在其保护范围之内。

Claims (9)

1.一种低粘度无压注浆型裂缝修补剂，其特征在于：按重量份计，包括1份A组分和0.9～1.1份B组分，所述A组分与B组分的体积比为1:1；
按重量份计，所述A组分包括：
聚醚单体 35～45份；
增塑剂 25～35份；
增溶剂 20～35份；
按重量份计，所述B组分包括：
Figure FDA0002443911700000011
2.如权利要求1所述的一种低粘度无压注浆型裂缝修补剂，其特征在于：所述聚醚单体包括二官能度聚醚多元醇和三官能度聚醚多元醇。
3.如权利要求1所述的一种低粘度无压注浆型裂缝修补剂，其特征在于：所述增塑剂包括邻苯二甲酸二甲酯和邻苯二甲酸丁苄酯。
4.如权利要求1所述的一种低粘度无压注浆型裂缝修补剂，其特征在于：所述增溶剂包括二丙二醇和二丙二醇丁醚。
5.如权利要求1所述的一种低粘度无压注浆型裂缝修补剂，其特征在于：所述固化剂为含有异氰酸酯基团的化合物。
6.如权利要求5所述的一种低粘度无压注浆型裂缝修补剂，其特征在于：所述固化剂包括甲苯二异氰酸酯和二苯基甲烷二异氰酸酯。
7.如权利要求1所述的一种低粘度无压注浆型裂缝修补剂，其特征在于：所述稀释剂包括二氯亚甲基、正丁醇、异丙醇中的至少一种。
8.如权利要求1所述的一种低粘度无压注浆型裂缝修补剂，其特征在于：所述防老剂为2-(2-羟基-5-叔辛苯基)苯并***，所述消泡剂为聚二甲基硅氧烷。
9.一种权利要求1至8中任一项所述低粘度无压注浆型裂缝修补剂的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
按重量份，将35～45份聚醚单体、25～35份增塑剂和20～35份增溶剂混合并搅拌均匀，出料包装得到A组分；将75～85份固化剂、15～25份稀释剂、0.5～1份防老剂和0.5～1.5份消泡剂混合并搅拌均匀，出料包装得到B组分。
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