一种用于整治隧道衬砌病害的混合材料及其方法与流程

1.本发明涉及隧道衬砌病害治理的技术领域，具体涉及一种用于整治隧道衬砌病害的混合材料及其方法。

背景技术：

2.隧道衬砌病害常常导致其厚度不足、衬砌强度不够、脱空、混凝土不密实、衬砌裂缝、衬砌钢筋保护层不足钢筋外露、衬砌掉块、衬砌渗漏水、泄水孔堵塞等现象。
3.鉴于正在运行的隧道衬砌病害严重、现有整治隧道衬砌病害的方法；而多采用钢筋混凝土结合的重新灌注等加固方式；这些方法存在危险性高、造价高、耗时长、需要人员多设备多、效率低、整治不彻底并会带来新病害等问题；
4.因此需要一种整治隧道衬砌病害的的材料与方法；能够实现高效快捷的整治过程。

技术实现要素：

5.针对现有技术中的缺陷，本发明提供一种用于整治隧道衬砌病害的混合材料及其方法，以提高整治隧道衬砌病害的效果和效率。
6.第一方面，一种用于整治隧道衬砌病害的混合材料，该混合材料由渗入固结型混凝土修复材料与喷膜聚脲涂层复合涂层组成；所述喷膜聚脲涂层由软段脲键和硬段脲键所构成的共聚体。
7.进一步的，所述喷膜聚脲涂层中的软段脲键与所述硬段脲键采用交替排列构成。实际运用中，其高硬度性质主要是由其硬段所呈现。
8.进一步的，所述喷膜聚脲涂层中的软段脲键与所述硬段脲键交替排列的交联密度，随着所述软段脲键与所述硬段脲键的键长，其交联密度增加。并且在交联密度不断增加的同时，脲键硬段微区内结构更加有序，氢键化程度不断高，这样就能够拥有更高的弹性模量。因此，所述喷膜聚脲涂层中的弹性模量与混凝土的弹性模量接近。实际运用中，相比较于硬度低的喷膜聚脲涂层而言，硬度高的喷膜聚脲涂层拥有和混凝土更为接近的弹性模量，在受到温度应力、拉伸作用、涂层内应力和外力破坏时，高硬度喷膜聚脲涂层和混凝土能拥有更为接近的形变，能更好的和混凝土基材形成同一体系，因而表现出更高的拉伸强度及附着力。其中，喷膜聚脲涂层的硬度不能无限增加，一方面是由于内部软段的制约；另一方面，过高的硬度会导致涂层低温下变脆，导致耐候性降低。然而喷膜纯聚脲涂层应用在隧道上会面临高速含砂尘气流的冲蚀破坏，其承受的局部气流速度场的冲击动能与强度，大小可高达几十大气压，加上高速气流作用下产生的巨大负压极易导致喷膜聚脲涂层提前脱落失效，因此提升喷膜纯聚脲涂层与混凝土的附着性能尤为重要。
9.进一步的，所述渗入固结型混凝土修复材料，能够渗入混凝土的裂缝、空隙中并原位固化交联，将受损失效混凝土牢固粘结于一起，形成互穿网格结构的三维空间固结体。实际运用中，该原位固化交联可使得渗入混凝土的裂缝、空隙中的深度可达4.0mm；原位固化
交联可以理解为固话和交联，所谓原位固化,就是指颗粒在悬浮液中的位置不变,靠颗粒之间的作用力或者悬浮体内部的一些载体的性质的变化,从而使悬浮体从液态转变成固态；而交联就是高分子化合物的支链之间通过化学反应连接在一起。意思就是说该渗入固结型混凝土修复材料能够渗入混凝土的裂缝、空隙后，再固化；而固化后的就形成网格结构的三维空间固定体。这种材料的稳定性就特别强。实际测验中，渗入固结型混凝土修复材料早期强度高达30mpa，后期强度可达100mpa以上。特别是，该材料能够将细沙、软泥、碎石等直接固结成岩(抗压强度＞100mpa)。当该材料用于表面防护时，其不仅在混凝土表面形成涂层，更深入结构层内形成“植根式”固结增强层，其拉拔强度提高130％，同时，能将混凝土表面强度提高两倍以上，具有优异的耐腐蚀、抗渗透性能。聚脲专用底漆涂层与渗入固结型混凝土修复材料作为喷膜聚脲涂层的连接层，起到承上启下的桥梁搭接作用，不仅可以封闭混凝土表面毛细孔中的空气和水分，避免喷膜聚脲涂层喷涂后出现鼓泡和针孔的现象，而且可以起到胶黏剂的作用，提高喷膜聚脲涂层与混凝土的附着力。
10.进一步的，所述喷膜聚脲涂层是具有阻燃性纯聚脲弹性体，确保复合涂层的防火阻燃安全性，及涂层耐老化性能。
11.由上述技术方案可知，本发明提供的一种用于整治隧道衬砌病害的混合材料的有益效果：
12.实际运用中，所采用的渗入固结型混凝土修复材料和喷膜聚脲涂层结合使用，通过该渗入固结型混凝土修复材料渗入进混凝土的裂缝、空隙中，提高渗入粘合力。这样一来就，方便喷膜聚脲涂层粘结在混凝土上；通过喷膜聚脲涂层的底漆与渗入固结型混凝土修复材料进行粘合固定；这样就提高了固定效果；提高了混合材料的附着力、抗冲击、抗老化、抗气流冲刷、耐温度冲击和抗渗水性能；尤其是覆着有混合材料的混凝土的厚度、硬度、拉伸强度、断裂伸长率、撕裂强度及附着力都有明显提升。
13.第二方面，一种用于整治隧道衬砌病害的混合材料的使用方法，包括如下步骤：
14.步骤1：将渗入固结型混凝土修复材料进行喷涂或刮涂或注入，涂抹在混凝土表面，并形成修复层；
15.步骤2：将喷膜聚脲涂层专用底漆喷涂或刷涂在混凝土的修复层上；
16.步骤3：将喷膜聚脲涂层喷涂在聚脲涂层专用底漆涂层上；
17.所述步骤一完成后，等待120min；再进行步骤二，步骤二完成等待120min；再进行步骤三。
18.由上述技术方案可知，本发明提供的一种用于整治隧道衬砌病害的混合材料使用方法的有益效果：实际运用中，该使用方式简单，高效，所采用的喷涂操作，快捷便利；可以快速实现。
具体实施方式
19.以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本发明的保护范围。
20.实施例1：
21.本实施例提供的一种用于整治隧道衬砌病害的混合材料及其方法，可以提高整治隧道衬砌病害的效果和效率。
22.一种用于整治隧道衬砌病害的混合材料，该混合材料由渗入固结型混凝土修复材料与喷膜聚脲涂层组成；所述喷膜聚脲涂层由软段脲键和硬段脲键所构成的共聚体。实际运用中，所采用的渗入固结型混凝土修复材料和喷膜聚脲涂层结合使用，通过该渗入固结型混凝土修复材料渗入进混凝土的裂缝、空隙中；方便喷膜聚脲涂层粘结在混凝土上；提高了混合材料的附着力、抗冲击、抗老化、抗气流冲刷、耐温度冲击和抗渗水性能；尤其是覆着有混合材料的混凝土的厚度、硬度、拉伸强度、断裂伸长率、撕裂强度及附着力都有明显提升。
23.在本实施例中，所述喷膜聚脲涂层中的软段脲键与所述硬段脲键采用交替排列构成。实际运用中，其高硬度性质主要是由其硬段所呈现。
24.在本实施例中，所述喷膜聚脲涂层中的软段脲键与所述硬段脲键交替排列的交联密度，随着所述软段脲键与所述硬段脲键的键长，其交联密度增加。并且在交联密度不断增加的同时，脲键硬段微区内结构更加有序，氢键化程度不断高，这样就能够拥有更高的弹性模量。并且所述喷膜聚脲涂层中的弹性模量与混凝土的弹性模量接近。实际运用中，相比较于硬度低的喷膜聚脲涂层而言，硬度高的喷膜聚脲涂层拥有和混凝土更为接近的弹性模量，在受到温度应力、拉伸作用、涂层内应力和外力破坏时，高硬度喷膜聚脲涂层和混凝土能拥有更为接近的形变，能更好的和混凝土基材形成同一体系，因而表现出更高的附着力。其中，喷膜聚脲涂层的硬度不能无限增加，一方面是由于内部软段的制约；另一方面，过高的硬度会导致涂层低温下变脆，导致耐候性降低。然而纯喷膜聚脲涂层应用在隧道上会面临高速含砂尘气流的冲蚀破坏，其承受的局部气流速度场的冲击动能与强度，大小可高达几十大气压，加上高速气流作用下产生的巨大负压极易导致喷膜聚脲涂层提前脱落失效，因此提升纯喷膜聚脲涂层与混凝土的附着性能尤为重要。
25.在本实施例中，所述渗入固结型混凝土修复材料，能够渗入混凝土的裂缝、空隙中并原位固化交联，将受损失效混凝土牢固粘结于一起，形成互穿网格结构的三维空间固结体。实际运用中，该原位固化交联可使得渗入混凝土的裂缝、空隙中的深度可达4.0mm；原位固化交联可以理解为固话和交联，所谓原位固化,就是指颗粒在悬浮液中的位置不变,靠颗粒之间的作用力或者悬浮体内部的一些载体的性质的变化,从而使悬浮体从液态转变成固态；而交联就是高分子化合物的支链之间通过化学反应连接在一起。意思就是说该渗入固结型混凝土修复材料能够渗入混凝土的裂缝、空隙后，再固化；而固化后的就形成网格结构的三维空间固定体。这种材料的稳定性就特别强。实际测验中，渗入固结型混凝土修复材料早期强度高达30mpa，后期强度可达100mpa以上。特别是，该材料能够将细沙、软泥、碎石等直接固结成岩(抗压强度＞100mpa)。当该材料用于表面防护时，其不仅在混凝土表面形成涂层，更深入结构层内形成“植根式”固结增强层，其拉拔强度提高130％，同时，能将混凝土表面强度提高两倍以上，具有优异的耐腐蚀、抗渗透性能。聚脲专用底漆涂层与渗入固结型混凝土修复材料作为喷膜聚脲涂层的连接层，起到承上启下的桥梁搭接作用，不仅可以封闭混凝土表面毛细孔中的空气和水分，避免喷膜聚脲涂层喷涂后出现鼓泡和针孔的现象，而且可以起到胶黏剂的作用，提高喷膜聚脲涂层与混凝土的附着力。
26.表1、喷膜纯聚脲涂层的技术性能指标：
[0027][0028]
表2：渗入固结型混凝土修复材料的技术性能指标
[0029]
[0030]
表3：渗入固结型混凝土修复材料与喷膜聚脲涂层实验方案技术参数
[0031][0032]
根据以上三表论证，在实施例1中，所提及渗入固结型混凝土修复材料与喷膜聚脲涂层实验方案，所测的试验数据参数，明显优于单一修复材料或喷膜聚脲涂层的试验数据参数；适用于行业推广。
[0033]
实施例2：
[0034]
本发明还提供一种用于整治隧道衬砌病害的混合材料的使用方法，包括如下步骤：
[0035]
步骤一：将渗入固结型混凝土修复材料进行喷涂或刮涂或注入，涂抹在混凝土表面，并形成修复层；
[0036]
步骤二：将喷膜聚脲涂层专用底漆喷涂或刷涂在混凝土的修复层上，专用底漆具有与渗入固结型修复涂层具有极好附着力，同时与喷膜聚脲涂层喷涂也具有化学键及物理性能粘结力。
[0037]
步骤三：将喷膜聚脲涂层喷涂在混凝土的修复层上的专用底漆；
[0038]
所述步骤一完成后，等待120min；再进行步骤二，步骤二完成等待120min；再进行步骤三。实际运用中，该使用方式具有简单性、高效、经济性，所采用的喷涂操作，快捷便利；可以快速实现隧道衬砌病害治理。
[0039]
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中。

技术特征：

1.一种用于整治隧道衬砌病害的混合材料，其特征在于，该混合材料由渗入固结型混凝土修复材料与喷膜聚脲涂层组成；所述喷膜聚脲涂层由软段脲键和硬段脲键所构成的共聚体。2.根据权利要求1所述的一种用于整治隧道衬砌病害的混合材料，其特征在于，所述喷膜聚脲涂层中的软段脲键与所述硬段脲键采用交替排列构成。3.根据权利要求2所述的一种用于整治隧道衬砌病害的喷膜聚脲涂层防水材料，其特征在于，所述喷膜聚脲涂层中的软段脲键与所述硬段脲键交替排列的交联密度，随着所述软段脲键与所述硬段脲键的键长，其交联密度增加。4.根据权利要求1所述的一种用于整治隧道衬砌病害的混合材料，其特征在于，所述渗入固结型混凝土修复材料，能够渗入混凝土的裂缝、空隙中并原位固化交联，将受损失效混凝土牢固粘结于一起，形成互穿网格结构的三维空间固结体。5.一种用于整治隧道衬砌病害的混合材料的使用方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤一：将渗入固结型混凝土修复材料进行喷涂或刮涂或注入，涂抹在混凝土表面，并形成修复层；步骤二：将喷膜聚脲涂层专用底漆喷涂或刷涂在混凝土的修复层上，专用底漆具有与渗入固结型修复涂层具有极好附着力，同时与喷膜聚脲涂层喷涂也具有化学键及物理性能粘结力。步骤三：将喷膜聚脲涂层喷涂在混凝土的修复层上的专用底漆；所述步骤一完成后，等待120min；再进行步骤二，步骤二完成等待120min；再进行步骤三。

技术总结

本发明属于隧道衬砌病害治理的技术领域，提供了一种用于整治隧道衬砌病害的混合材料及其方法；本发明的混合材料由渗入固结型混凝土修复材料与喷膜聚脲涂层组成；所述喷膜聚脲涂层由软段脲键和硬段脲键所构成的共聚体。本发明的使用方法：步骤一：将渗入固结型混凝土修复材料进行喷涂或刮涂或注入，涂抹在混凝土表面，并形成修复层；步骤二：将喷膜聚脲涂层专用底漆喷涂或刷涂在混凝土的修复层上；步骤三：将喷膜聚脲涂层喷涂在混凝土的修复层上的专用底漆；所述步骤一完成后，等待120min；再进行步骤二，步骤二完成等待120min；再进行步骤三。综上所述，该一种用于整治隧道衬砌病害的混合材料及其方法，可以提高整治隧道衬砌病害的效果和效率。的效果和效率。