一種環(huán)保型丙烯酸酯灌漿材料及其制備方法與應(yīng)用的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種環(huán)保型丙烯酸酯灌漿材料及其制備方法與應(yīng)用，該材料主要由以下組分按質(zhì)量配比組成：主劑：甲基丙烯酸-β-羥乙酯100份，交聯(lián)劑：含雙烯丙基醚官能團(tuán)的親水性化合物5～30份，引發(fā)劑1～5份，促進(jìn)劑0.5～3份，助劑：0～20份，溶劑：水2～1000份。使用時(shí)先將主劑、交聯(lián)劑、促進(jìn)劑、助劑、部分溶劑混合均勻形成甲液；然后將引發(fā)劑溶于剩余溶劑形成乙液，最后將甲液、乙液混合均勻，常溫即可固化。本發(fā)明的灌漿材料解決了現(xiàn)有有機(jī)灌漿材料不能與無機(jī)灌漿材料相混合后，進(jìn)行一次灌漿的技術(shù)難題，以及現(xiàn)有灌漿材料存在的耐久性不好，強(qiáng)度低、水溶性不好、遇水膨脹率不高，毒性高的技術(shù)問題。
【專利說明】一種環(huán)保型丙烯酸酯灌漿材料及其制備方法與應(yīng)用

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種巖土工程中防滲、堵漏用的灌漿材料，具體涉及一種適用于地基基礎(chǔ)處理工程防滲與加固、變形縫漏水的止水與加固的環(huán)保型丙烯酸酯灌漿材料及其制備方法與應(yīng)用。

【背景技術(shù)】
[0002]在地基基礎(chǔ)處理工程防滲與加固處理中，常采用丙烯酸鹽灌漿材料和改性環(huán)氧樹脂灌漿材料作為灌漿材料進(jìn)行防滲與加固處理。但是有機(jī)灌漿材料價(jià)格較高，造成施工成本高。為此，施工單位希望將有機(jī)灌漿材料和常規(guī)的無機(jī)灌漿材料如水泥漿、粘土水泥漿、膨潤土水泥漿等混合一起進(jìn)行灌漿，以部分無機(jī)灌漿材料代替有機(jī)化學(xué)灌漿材料進(jìn)行灌漿，可以大幅度降低施工材料成本，提高材料的耐久性，簡化施工工藝。但是目前的有機(jī)灌漿材料不能與無機(jī)灌漿材料相混合，一同進(jìn)行化學(xué)灌漿，例如丙烯酸鹽灌漿材料與水泥漿液混合時(shí)，丙烯酸鹽灌漿材料遇水泥中的硅酸根離子，迅速產(chǎn)生沉淀，失去可灌性；聚氨酯灌漿材料遇水泥漿中的水，迅速發(fā)泡，失去可灌性；改性環(huán)氧樹脂灌漿材料遇水泥漿中的水，可能出現(xiàn)不固化等情況。
[0003]同時(shí)，地下空間結(jié)構(gòu)中的變形縫漏水也是目前施工一大難點(diǎn)，現(xiàn)有的有機(jī)灌漿材料也不能有效解決變形縫的漏水問題。丙烯酸鹽灌漿材料膠凝時(shí)間難以調(diào)控，受溫度、引發(fā)劑量、雜質(zhì)等因素影響較大，準(zhǔn)確的膠凝時(shí)間難以控制；丙烯酸鹽漿液的固含量有限，不能超過40%，導(dǎo)致其膠凝體強(qiáng)度低，類似果凍膠體，吸水膨脹之后，膠凝體強(qiáng)度很低，非常脆，易從裂隙中擠出，不適用于變形縫的灌漿止水處理。聚氨酯灌漿材料分為油溶性和水溶性灌漿材料兩種，用于混凝土裂隙裂縫的聚氨酯灌漿材料主要為水溶性聚氨酯灌漿材料。該材料遇水發(fā)泡，發(fā)泡后進(jìn)入裂縫的細(xì)微孔隙中，但發(fā)泡后泡沫體非常柔軟，導(dǎo)致泡沫中孔洞較多且相互連通。工程實(shí)踐證明:采用聚氨酯灌漿材料進(jìn)行止水后，一般有效時(shí)長為半年左右，在半年之后又會出現(xiàn)漏水的情況。因此，深圳地鐵、廣州地鐵已經(jīng)規(guī)定不許采用聚氨酯灌漿材料對混凝土裂縫進(jìn)行止水、防滲處理。改性環(huán)氧樹脂灌漿材料是一種黏度低、固化后強(qiáng)度高的灌漿材料，廣泛應(yīng)用于各種干混凝土病害的治理。但由于改性環(huán)氧樹脂灌漿材料是油性的，而漏水的變形縫的界面被水浸潤，油水兩相不能粘接，導(dǎo)致改性環(huán)氧樹脂灌漿材料對漏水變形縫的修補(bǔ)作用有限，處理效果不好。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明所解決的技術(shù)問題在于提供一種環(huán)保型丙烯酸酯灌漿材料及其制備方法與應(yīng)用，以解決現(xiàn)有有機(jī)灌漿材料不能與無機(jī)灌漿材料混合進(jìn)行灌漿，以及現(xiàn)有灌漿材料存在的耐久性不好，強(qiáng)度低、水溶性不好、遇水膨脹率不高，毒性高的技術(shù)難題。
[0005]本發(fā)明所解決的技術(shù)問題采用以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn):
一種環(huán)保型丙烯酸酯灌漿材料，主要由以下組分與配比組成:
主劑:甲基丙烯酸-β -羥乙酯100份交聯(lián)劑:含雙烯丙基醚官能團(tuán)的親水性化合物5~30份引發(fā)劑I~5份促進(jìn)劑0.5~3份溶劑冰2~1000份助劑O~20份。
[0006]上述的環(huán)保型丙烯酸酯灌漿材料中，優(yōu)選的，所述交聯(lián)劑為聚乙二醇二烯丙基醚。
[0007]上述的環(huán)保型丙烯酸酯灌漿材料中，優(yōu)選的，所述交聯(lián)劑為聚乙二醇二烯丙基醚與乙氧化雙酚A雙烯丙基醚按質(zhì)量比100:1~50的混合物。
[0008]上述的環(huán)保型丙烯酸酯灌漿材料中，優(yōu)選的，所述聚乙二醇二烯丙基醚中聚乙二醇的分子量在40~2000之間。
[0009]上述的環(huán)保型丙烯酸酯灌漿材料中，優(yōu)選的，所述乙氧化雙酚A雙烯丙基醚中乙氧化官能團(tuán)的個(gè)數(shù)為5~15。
[0010]其中聚乙二醇二烯丙基醚為無毒材料，與水互溶，同時(shí)帶有兩個(gè)烯丙基官能團(tuán)，SP作為交聯(lián)劑，促使甲基丙烯酸-β-羥乙酯形成不溶于水的立體網(wǎng)絡(luò)狀膠凝體；同時(shí)分子中含有較長的柔性鏈，可提高灌漿材料膠凝體的韌性和彈性；乙氧化雙酚A雙烯丙基醚除具有聚乙二醇二烯丙基醚的性能優(yōu)點(diǎn)以外，分子結(jié)構(gòu)中還含有雙酚A官能團(tuán)，具有良好的耐候、耐腐蝕性、粘接性，同時(shí)提高灌漿材料膠凝體的剛性。
[0011]上述的環(huán)保型丙烯酸酯灌漿材料中，優(yōu)選的，所述引發(fā)劑為過硫酸鉀、過硫酸銨、過硫酸鈉、過氧化苯甲酰、叔丁基過氧化氫、過氧化甲乙酮或過氧化二碳酸二環(huán)己酯中一種或幾種的混合物。
[0012]上述的環(huán)保型丙烯酸酯灌漿材料中，優(yōu)選的，所述促進(jìn)劑為碳酸氫鈉、三乙醇胺、氯化亞錫、硫代硫酸鈉、連二硫酸鈉、硫酸亞鐵、環(huán)烷酸鈷或二甲氨基丙腈中一種或幾種的混合物。
[0013]上述的環(huán)保型丙烯酸酯灌漿材料中，優(yōu)選的，所述助劑為丙烯酸鈉、丙烯酸鈣、丙烯酸鎂、鐵氰化鉀中一種或幾種的混合物，加入的目的是進(jìn)一步提高漿液的遇水膨脹性和調(diào)節(jié)漿液的凝膠時(shí)間。
[0014]作為一個(gè)總的技術(shù)構(gòu)思，本發(fā)明還提供一種上述的環(huán)保型丙烯酸酯灌漿材料的制備方法:首先將主劑、交聯(lián)劑、促進(jìn)劑混合均勻，其中也可添加助劑或溶劑，形成甲液；然后將引發(fā)劑和溶劑混合均勻后形成乙液，使用時(shí)將甲液、乙液混合形成環(huán)保型丙烯酸酯灌漿漿液，最終交聯(lián)固化。
[0015]作為一個(gè)總的技術(shù)構(gòu)思，本發(fā)明還提供一種上述的環(huán)保型丙烯酸酯灌漿材料的應(yīng)用:在所述環(huán)保型丙烯酸酯灌漿材料中加入等體積比的水固比為0.5~5:1水泥漿、粘土水泥漿或膨潤土水泥漿液，混合攪拌均勻后即可形成有機(jī)-無機(jī)灌漿材料。
[0016]本發(fā)明的有益效果為:
O采用與水互溶的主劑單體，帶雙烯丙基醚官能團(tuán)的親水性化合物為交聯(lián)劑，以水為溶劑，原材料可以溶于大量水中并包裹大量自由水固化。
[0017]2)漿液交聯(lián)固化后，交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)中的主鏈為碳-碳鍵，交聯(lián)鏈為碳-碳鍵和醚鍵，具有很好的耐水解性及耐老化性。
[0018]3)衆(zhòng)液為主劑甲基丙烯酸_β -輕乙酯,LD50為11200mg/kg,為微毒；而主劑僅占漿液的50%以內(nèi)，配制成水溶液后，為實(shí)際無毒型，具有施工環(huán)保性。
[0019]4)采用氧化-還原體系引發(fā)固化，固化時(shí)間受外界溫度、水質(zhì)環(huán)境影響較少，凝膠時(shí)間容易控制。
[0020]5)漿液在固化之前粘度很低，固化時(shí)由液體先變?yōu)橄鹉z態(tài)，完成收縮，再轉(zhuǎn)為固體，因此在灌入裂縫中后，收縮率很小。
[0021]6)該材料固含量可以根據(jù)需要調(diào)至98%以上，固砂體強(qiáng)度較高，可達(dá)IMPa以上，大幅度提高了材料的抗擠強(qiáng)度，解決了材料強(qiáng)度問題，可以實(shí)現(xiàn)對地層加固。
[0022]7)膠凝體彈性非常好，拉抻伸長率可達(dá)500%以上，非常適合變形裂縫的彈性變形。
[0023]8)漿液固化后，遇水膨脹率達(dá)30%以上，最高可達(dá)300%，在達(dá)到300 %時(shí)，仍具有一定的彈性和力學(xué)性能，是一種兼具一定強(qiáng)度與較好彈性，遇水膨脹率大的止水材料。
[0024]9)漿液可以與水泥漿、膨潤土漿、水泥粘土漿等無機(jī)灌漿液直接混合，攪拌均勻后一同進(jìn)行灌漿，解決了化學(xué)漿液不能與無機(jī)顆粒注漿材料共混灌漿的技術(shù)問題，降低了灌漿材料的成本，簡化了灌漿施工工藝流程。

【具體實(shí)施方式】
[0025]為了便于理解本發(fā)明，下文將結(jié)合說明書較佳的實(shí)施例對本發(fā)明作更全面、細(xì)致地描述。
[0026]實(shí)施例1
一種環(huán)保型丙烯酸酯灌漿材料由以下組分按質(zhì)量配比組成:
主劑:甲基丙烯酸-β -羥乙酯100份；
交聯(lián)劑--聚乙二醇二烯丙基醚30份；
引發(fā)劑:過硫酸銨2份；
促進(jìn)劑:三乙醇胺1份；
溶劑:水30份。
[0027]將甲基丙烯酸羥乙酯、聚乙二醇二烯丙基醚、三乙醇胺混合均勻之后，形成甲液；然后將過硫酸銨和水混合均勻后形成乙液，使用時(shí)將甲液、乙液混合形成環(huán)保型丙烯酸酯灌漿漿液，最終交聯(lián)固化。
[0028]聚乙二醇二烯丙基醚中聚乙二醇的平均分子量為160。
[0029]漿液的物理性能如下:
1)漿液外觀:無色或淺黃色透明均相液體；漿液終凝后為白色固體；
2)粘度:7cP;
3)密度:1.03g/cm3 ；
3)初凝時(shí)間13min,終凝時(shí)間16min。
[0030]漿液的力學(xué)性能如下:
O純膠體的遇水膨脹率30% (7天)；
2)拉伸伸長率大于350% ；
3)固砂體抗壓強(qiáng)度0.6MPa ；
4)滲透系數(shù)小于l(T7cm/s。
[0031]實(shí)施例2
一種環(huán)保型丙烯酸酯灌漿材料由以下組分按質(zhì)量配比組成:
主劑:甲基丙烯酸-β -羥乙酯100份；
交聯(lián)劑:聚乙二醇二烯丙基醚10份；
乙氧化雙酚A雙烯丙基醚4份；
引發(fā)劑:過硫酸鉀3份；
促進(jìn)劑:硫代硫酸鈉0.5份；
助劑:丙烯酸鈉15份
助劑:鐵氰化鉀0.02份溶劑:水25份。
[0032]其中，聚乙二醇二烯丙基醚中聚乙二醇的平均分子量為480，乙氧化雙酚A雙烯丙基醚中乙氧化官能團(tuán)個(gè)數(shù)為8。
[0033]將甲基丙烯酸-羥乙酯、聚乙二醇二烯丙基醚、乙氧化雙酚A雙烯丙基醚、硫代硫酸鈉、水、丙烯酸鈉、鐵氰化鉀混合均勻之后，形成甲液；然后將過硫酸鉀和剩下的水混合均勻后形成乙液，使用時(shí)將甲液、乙液混合形成環(huán)保型丙烯酸酯灌漿漿液，最終交聯(lián)固化。
[0034]漿液的物理性能如下:
1)漿液外觀:無色或淺黃色透明單相液體；漿液終凝后為白色固體；
2)粘度:12cP ；
3)密度:1.04 g/cm3 ；
3)初凝時(shí)間34 min,終凝時(shí)間47 min。
[0035]漿液的力學(xué)性能如下:
O純膠體的遇水膨脹率230 % (7天)；
2)拉伸伸長率大于30% ；
3)固砂體抗壓強(qiáng)度1.7 MPa ;
4)滲透系數(shù)小于1(T7cm/s。
[0036]實(shí)施例3
一種環(huán)保型丙烯酸酯灌漿材料由以下組分按質(zhì)量配比組成:
主劑:甲基丙烯酸β羥乙酯100份；
交聯(lián)劑--聚乙二醇二烯丙基醚20份；
乙氧化雙酚A雙烯丙基醚4份；
引發(fā)劑:過硫酸鉀、過硫酸銨2份；
促進(jìn)劑:硫代硫酸鈉、碳酸氫鈉0.9份；
溶劑:水00份。
[0037]聚乙二醇二烯丙基醚中聚乙二醇的平均分子量為1600，乙氧化雙酚A雙烯丙基醚中乙氧化官能團(tuán)個(gè)數(shù)為12。
[0038]將甲基丙烯酸-羥乙酯、聚乙二醇二烯丙基醚、乙氧化雙酚A雙烯丙基醚、硫代硫酸鈉、碳酸氫鈉、水混合均勻之后，形成甲液；然后將過硫酸鉀、過硫酸銨和剩下的水混合均勻后形成乙液。使用時(shí)將甲液、乙液混合形成環(huán)保型丙烯酸酯灌漿材料。
[0039]在環(huán)保型丙烯酸酯灌漿材料中加入等體積比的水灰比為1:1水泥漿液，混合攪拌均勻后即可形成有機(jī)-無機(jī)灌漿材料。
[0040]衆(zhòng)液的物理性能如下:初凝時(shí)間24 min,終凝時(shí)間33 min。
[0041]漿液的力學(xué)性能如下:
1)有機(jī)-無機(jī)混合型灌漿材料膠凝體抗壓強(qiáng)度2.5 MPa (28天強(qiáng)度)；
2)滲透系數(shù)小于1(T6cm/s。
[0042]以上顯示和描述了本發(fā)明的基本原理和主要特征和本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)。本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本發(fā)明不受上述實(shí)施例的限制，上述實(shí)施例和說明書中描述的只是說明本發(fā)明的原理，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下，本發(fā)明還會有各種變化和改進(jìn)，這些變化和改進(jìn)都落入要求保護(hù)的本發(fā)明范圍內(nèi)。本發(fā)明要求保護(hù)范圍由所附的權(quán)利要求書及其等效物界定。
【權(quán)利要求】
1.一種環(huán)保型丙烯酸酯灌漿材料，其特征在于，主要由以下組分按質(zhì)量配比組成: 主劑:甲基丙烯酸-β-羥乙酯100份 交聯(lián)劑:含雙烯丙基醚官能團(tuán)的親水性化合物5~30份引發(fā)劑1~5份促進(jìn)劑0.5~3份助劑O~20份溶^[J冰2~1000份。
2.如權(quán)利要求1所述的一種環(huán)保型丙烯酸酯灌漿材料，其特征在于，所述交聯(lián)劑為聚乙二醇二烯丙基醚。
3.如權(quán)利要求1所述的一種環(huán)保型丙烯酸酯灌漿材料，其特征在于，所述交聯(lián)劑為聚乙二醇二烯丙基醚與乙氧化雙酚A雙烯丙基醚按質(zhì)量比100:1~50混合的混合物。
4.如權(quán)利要求2或3所述的一種環(huán)保型丙烯酸酯灌漿材料，其特征在于，所述聚乙二醇二烯丙基醚中聚乙二醇的分子量在40~2000之間。
5.如權(quán)利要求3所述的一種環(huán)保型丙烯酸酯灌漿材料，其特征在于，所述乙氧化雙酚A雙烯丙基醚中乙氧化官能團(tuán)的個(gè)數(shù)為5~15。
6.如權(quán)利要求1所述的一種環(huán)保型丙烯酸酯灌漿材料，其特征在于，所述引發(fā)劑為過硫酸鉀、過硫酸銨、過硫酸鈉、過氧化苯甲酰、叔丁基過氧化氫、過氧化甲乙酮或過氧化二碳酸二環(huán)己酯中一種或幾種的混合物。
7.如權(quán)利要求1所述的一種環(huán)保型丙烯酸酯灌漿材料，其特征在于，所述促進(jìn)劑為氯化亞錫、碳酸氫鈉、三乙醇胺、硫代硫酸鈉、連二硫酸鈉、硫酸亞鐵、環(huán)烷酸鈷或二甲氨基丙腈中一種或幾種的混合物。
8.如權(quán)利要求1所述的一種環(huán)保型丙烯酸酯灌漿材料，其特征在于，所述助劑為丙烯酸鈉、丙烯酸鈣、丙烯酸鎂、鐵氰化鉀中一種或幾種的混合物。
9.一種如權(quán)利要求1~8中任意一項(xiàng)所述的環(huán)保型丙烯酸酯灌漿材料的制備方法，其特征在于，首先將主劑、交聯(lián)劑、促進(jìn)劑混合均勻，其中也可添加助劑或溶劑，形成甲液；然后將引發(fā)劑和溶劑混合均勻后形成乙液，使用時(shí)將甲液、乙液混合形成環(huán)保型丙烯酸酯灌漿漿液，最終交聯(lián)固化。
10.一種如權(quán)利要求1~8中任意一項(xiàng)所述的環(huán)保型丙烯酸酯灌漿材料的應(yīng)用，其特征在于，在所述環(huán)保型丙烯酸酯灌漿材料中加入等體積比的水固比為0.5~5:1水泥漿、粘土水泥漿或膨潤土水泥漿液，混合攪拌均勻后即形成有機(jī)-無機(jī)灌漿材料。
【文檔編號】C08F216/12GK104177554SQ201410388009
【公開日】2014年12月3日 申請日期:2014年8月8日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月8日
【發(fā)明者】賓斌, 彭春雷, 賀茉莉, 王雪龍, 周林, 丁劍波, 舒友良, 劉軍 申請人:湖南宏禹水利水電巖土工程有限公司