一种皮肤式防水衬砌用喷膜防水材料及其应用

本发明属于地下与隧道工程防水材料，尤其涉及一种皮肤式防水衬砌用喷膜防水材料及其应用。

背景技术：

1、渗漏水对地下工程安全至关重要，当隧道施工处于施加初期支护和二次衬砌之间时，需要及时进行隧道防排水施工，但在目前的工程施工现场，合成高分子和高聚物改性沥青防水卷材依然是最主要使用的防水方法，但防水效果不理想，隧道开挖过程中不可避免的产生超欠挖现象，合成高分子和高聚物改性沥青防水卷材易被压破和拉断，基面锚杆端头对防水卷材造成穿刺和损伤，防水板和初支基面间存在空腔，造成衬砌体系不密实，背后易窜水，连接缝等形状复杂位置难以施作，耐久性差。防水膜材料通过喷涂的方式施加在初期支护内壁，通过一定时间的聚合，使防水膜达到稳定力学性质与防水效果，防水膜材料通过喷射的方式可以紧密贴合在工程主体表面，使防水施工更加便捷、可靠，因此越来越多的工程中采用喷膜防水的方式作为隧道的防水层。

2、如中国专利申请号201510162073.5公开了一种采用双组分的喷膜防水材料，主体采用丙烯酸镁单体溶液，这种材料提高了强碱水环境下的力学强度和防水性，解决了在储存与运输中的材料变质问题，降低了成本。现有技术中还包括采用交联技术和保护胶体提高材料的强度、防水性和粘结性。

3、喷膜防水材料需要易于调配与施工，双组分喷膜防水材料可以实现快速聚合，但溶液组分复杂调配困难，且溶液运输困难，需要人工喷涂导致施工速度较慢，力学性能粘结强度不佳，丙烯酸盐喷膜材料需要湿润的环境下才能发挥较好的作用，在吸水饱和后会出现力学性能降低的问题，且作为防水层干燥后则会开裂导致失去防水效果，存在着很大的缺陷。遇水饱和后状态下易霉变，无法长期维持性能。

4、因此，如何提供一种适用于皮肤式防水型衬砌，制备方便、憎水性强，成膜质量高和耐久性强的粉末状有机喷膜防水材料是本领域技术人员亟需解决的技术问题。

技术实现思路

1、为解决上述技术问题，本发明提出了一种皮肤式防水衬砌用喷膜防水材料及其应用。

2、为实现上述目的，本发明提供了以下技术方案：

3、一种皮肤式防水衬砌用喷膜防水材料，包括粉料和液料；

4、以重量份数计，所述粉料包括白色硅酸盐水泥5～15份、充填剂5～10份、催化剂5～15份和改良剂0.4～1.5份；

5、所述液料包括反应剂70～85份、改良剂1～1.5份和水40-60份。

6、有益效果：本发明中白色硅酸盐水泥的掺入量能够影响喷膜防水材料的防水性能，水化后强度高，可以支撑材料骨架能够增强防水膜材料的强度，白色硅酸盐水泥抗渗能力强，防腐蚀，且颜色偏浅便于配制醒目的防水膜材料。

7、本发明所得喷膜防水材料的成膜机理为：喷膜后材料组分中的溶剂挥发，形成紧密堆积的固体微粒层而成膜，依靠材料中所含的反应型基团与空气中的湿气发生反应而固化成膜，在此过程中催化剂可以催化成膜固化过程。

8、优选的，所述粉料和液料的质量比为100：(10-25)。

9、优选的，所述反应剂为醋酸乙烯酯与乙烯及高级脂肪酸乙烯酯三元共聚胶粉。

10、有益效果，本发明中的反应剂具有抗皂化性能，且遇水可再分散，含有较高的乙烯成分，增强防水膜材料的柔韧性，材料具有高度憎水性，对流变性能没有影响，提高材料的断裂伸长率与抗拉强度，同时能够提高产品的粘结强度和防水性能，反应剂的添加量不得低于原料整体质量的70％，其与白色硅酸盐水泥用量比率影响防水膜材料的防水性能。

11、优选的，所述充填剂包括碳酸钙和/或细砂。

12、更为优选的，所述细砂为200目的石英砂。

13、有益效果：本发明中的填料成本低廉、来源丰富，性质稳定、耐水、不易燃烧，且本发明中的细砂能够起到增强防水膜强度的作用，是降低制作成本的良好原料。

14、优选的，所述催化剂包括氧化钙和/或硫酸钙。

15、有益效果：本发明中的硫酸钙能够起到增加粘性、改善流变性和提高耐水性等作用，硫酸钙可以与防水膜材料中的水分反应，形成硬化的硫酸钙水合物，从而改善材料的黏附性和拉伸强度，同时还能减少材料膨胀后的收缩率。此外，由于硫酸钙本身具有良好的耐水性和抗化学腐蚀性，因此能够使防水膜在潮湿环境中保持稳定，延长其使用寿命。本发明中的氧化钙与水反应形成氢氧化钙，该过程中放热催化聚合反应，加速防水膜材料聚合固化成膜，且膨胀不缩，不影响防水膜材料性能。

16、优选的，所述改良剂包括硼酸钙、防流挂剂、粉消泡剂、防霉剂中的一种或任意几种。

17、优选的，所述防流挂剂为羟丙基淀粉醚。

18、优选的，所述粉消泡剂包括改性聚醚消泡剂fs-202。

19、优选的，所述防霉剂包括环氧化合物，所述环氧化合物为环氧树脂。

20、有益效果：本发明中的硼酸钙作为阻燃剂，硼酸钙在物理上通过吸热作用来阻燃，在化学上通过与火焰中的氧气和可燃物质发生反应来阻燃，能够形成保护层对材料进行包裹与覆盖，减少氧气与热量的接触，同时，硼酸钙还能够起到一定的防霉效果，其可以改变微生物细胞渗透压，阻止聚合物乳胶粉内部的发霉，影响防水膜材料性能。羟丙基淀粉醚可以改善喷射防水膜材料的流变性能，避免在喷射过程中材料的流挂现象造成的防水膜施工厚度不足和材料浪费。粉消泡剂能够减少材料制备过程因搅拌引入的气泡，提高防水膜材料的强度。此外，环氧化合物分子中的氧原子具有较强的杀菌效果，进而起到良好的防霉效果。

21、一种皮肤式防水衬砌用喷膜防水材料的制备方法，包括以下步骤：

22、(1)将所述白色硅酸盐水泥、充填剂、催化剂和改良剂混合后，得到粉料；

23、(2)将所述反应剂和改良剂混合后，再与水共同和粉料混合均匀，得到所述皮肤式防水衬砌用喷膜防水材料。

24、一种皮肤式防水衬砌用喷膜防水材料在地下或隧道工程防水中的应用。

25、优选的，所述应用过程中通过湿喷式喷射设备进行喷射施工。

26、与现有技术相比，本发明提供了一种皮肤式防水衬砌用喷膜防水材料及其应用，其能够显著减少工期，且运输和制备方便，性能稳定不易变质，防水效果稳定，能够为皮肤式防水衬砌施工提供喷射要求，为皮肤式防水衬砌结构大规模使用创造了条件。

技术特征：

1.一种皮肤式防水衬砌用喷膜防水材料，其特征在于，包括粉料和液料；

2.根据权利要求1所述的一种皮肤式防水衬砌用喷膜防水材料，其特征在于，所述粉料和液料的质量比为100：(10-25)。

3.根据权利要求1所述的一种皮肤式防水衬砌用喷膜防水材料，其特征在于，所述反应剂为醋酸乙烯酯与乙烯及高级脂肪酸乙烯酯三元共聚胶粉。

4.根据权利要求1所述的一种皮肤式防水衬砌用喷膜防水材料，其特征在于，所述充填剂包括碳酸钙和/或细砂；

5.根据权利要求1所述的一种皮肤式防水衬砌用喷膜防水材料，其特征在于，所述催化剂包括氧化钙和/或硫酸钙。

6.根据权利要求1所述的一种皮肤式防水衬砌用喷膜防水材料，其特征在于，所述改良剂包括硼酸钙、防流挂剂、粉消泡剂、防霉剂中的一种或任意几种。

7.根据权利要求6所述的一种皮肤式防水衬砌用喷膜防水材料，其特征在于，所述防流挂剂为羟丙基淀粉醚。

8.根据权利要求6所述的一种皮肤式防水衬砌用喷膜防水材料，其特征在于，所述粉消泡剂包括矿物油。

9.根据权利要求6所述的一种皮肤式防水衬砌用喷膜防水材料，其特征在于，所述防霉剂包括环氧化合物，所述环氧化合物为环氧树脂。

10.如权利要求1-9任一项所述的一种皮肤式防水衬砌用喷膜防水材料在地下或隧道工程防水中的应用。

技术总结本发明公开了一种皮肤式防水衬砌用喷膜防水材料及其应用，属于防水材料技术领域，包括粉料和液料；以重量份数计，所述粉料包括白色硅酸盐水泥5～15份、充填剂1～10份、催化剂5～15份和改良剂0.4～1.5份；所述液料包括反应剂70～85份、改良剂1～1.5份和水40‑60份。本发明还公开了上述皮肤式防水衬砌用喷膜防水材料在地下或隧道工程防水中的应用。本发明能够显著减少工期，且运输和制备方便，性能稳定不易变质，防水效果稳定，能够为皮肤式防水衬砌施工提供喷射要求，为皮肤式防水衬砌结构大规模使用创造了条件。技术研发人员：李树忱,李洛宁,袁超,周慧颖,韩勇,王曼灵,彭科峰,王啸天受保护的技术使用者：山东大学技术研发日：技术公布日：2024/6/5