一种高速铁路混凝土桥面防水层快速修复材料及其制备方法与流程

背景技术：

1、铁路混凝土桥梁基于耐久性设计，其建造过程中均需在桥面设置防水层，以避免雨水渗入导致桥梁结构加速损伤和破坏，是提高桥梁结构耐久性的重要技术手段。

2、我国铁路混凝土桥梁普遍使用卷材或涂料防水，相对而言，涂料作为防水层没有卷材的搭接难、粘接密贴差、细节处理效果不理想等缺点，且采用高性能涂料已是铁路混凝土桥面防水的发展趋势。我国在前期高速铁路建设中，借鉴国外经验也广泛使用高性能防水涂料，但由于施工天气、施工质量等原因在后期运维过程中，发现部分防水层逐步出现了黄变、破损、乃至剥落的病害。

3、我国目前运营中铁路的维修工作主要集中在窗口期即夜间0:00-4:00进行，通过作业门楼梯上道维修。可以利用的有效维修时间短，除去上下作业门检查等流程，真正的施工时间可能只有不到3小时，且大型的机械设备无法通过作业门运至桥面的施工现场，给桥面防水层病害的维修带来了困难。现有的高速铁路桥梁相关防水层技术标准、材料主要针对新建铁路项目，一般由底涂层、防水层和面涂层构成，其防水体系构造复杂，各工序间施工间隔周期长，如底涂层一般要求表面干燥后才能进行防水层施工，短则2小时，长则4小时以上，难以实现在一个窗口期内施工完成，而多个窗口期施工，各工序间隔时间长，涂层涂刷后可能会面临雨露、灰尘、杂物的影响，给防水层质量带来极大的隐患。且现有的桥面防水层材料在窗口期内施工效率低，不利于桥面防水病害的维修工作进行。

4、cn102746783a公开了一种双组分彩色环保弹性高分子水工防护涂料，该涂料由ab两种独立组分在施工现场配置使用，a组分包括聚醚多元醇和异氰酸酯，b组分包括树脂混合物、液体助剂和粉质填料。所使用的原料均无毒无害，具有防水、防腐、耐磨性优异的特点，与混凝土基层高渗透粘结，可以延长使用寿命。

5、cn109439177a公开了一种混凝土桥面用无溶剂型聚氨酯防水涂料，包括a组分和b组分，其中a组分包括20-80份二异氰酸酯类化合物、20-50份二元醇聚合物、0.01-0.1份催化剂和5-20份封端剂，所述b组分为固化剂。所述涂料具有优良的力学性能和耐动态碾压性能，满足有砟轨道的使用，可以有效防止漏水点的产生。

6、cn107418408a公开了一种铁路有砟轨道桥梁混凝土路面用甲基丙烯酸树脂改性聚氨酯防水涂料，该涂料由a组分和b组分按照4-6：1混合，a组分组成为羧基甲基丙烯酸树脂30-50份、活性甲基丙烯酸树脂30-50份、n,n-二甲基对甲苯胺0.5-2份、防沉淀助剂0.5-2份、颜料5-20份、填料10-20份、润湿分散剂0.5-1份、消泡剂0.5-1份、紫外线吸收剂0.1-0.5份、光稳定剂0.1-0.5；b组分组成为六亚甲基二异氰酸酯三聚体10-20份、乙酸丁酯10-20份、过氧化苯甲酰1-3份。所述防水涂料可以很好附着在混凝土基面上，不容易剥落脱离，还具有良好的力学性能。

7、基于此，有必要对现有的防水体系构造、防水层材料进行改进以适应窗口期维修的需要。

技术实现思路

1、为了解决上述现有技术的问题，本发明提供一种高速铁路混凝土桥面防水层快速修复材料及其制备方法。

2、本发明的目的在于，提供一种高速铁路混凝土桥面防水层快速修复材料及其制备方法，所提供的防水层材料其防水体系构造简单，施工便捷周期短，施工无需大型设备支撑，施工效率高，满足在铁路运营的窗口期进行桥面防水病害维修的需要。

3、本发明的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的：根据本发明的第一方面，提供了一种高速铁路混凝土桥面防水层快速修复材料，按质量份数由100份的a料和100-150份的b料组成，其中：

4、所述a料按质量份数由以下材料组成：生物基多元醇15-23份，聚天门冬氨酸酯树脂42-48份，填料21-29份，基材润湿剂0.3-0.9份，溶剂5-15份，催化剂0.1-0.4份；

5、所述b料按质量份数由以下材料组成：异氰酸酯25-35份，聚碳酸酯多元醇50-58份，聚醚多元醇3-8份，溶剂5-15份。

6、优选地，按质量份数其特征在于，按质量份数由100份的a料和110-120份的b料组成，其中：

7、所述a料按质量份数由以下材料组成：生物基多元醇18-20份，聚天门冬氨酸酯树脂44-46份，填料24-26份，基材润湿剂0.4-0.6份，溶剂9-11份，催化剂0.2-0.3份；

8、所述b料按质量份数由以下材料组成：异氰酸酯28-32份，聚碳酸酯多元醇53-56份，聚醚多元醇4-6份，溶剂8-12份。

9、优选地，所述生物基多元醇为蓖麻油衍生物多元醇，所述生物基多元醇为vertellus公司的m-280，官能度3-5，羟值260-300mg koh/g。

10、优选地，所述聚天门冬氨酸酯树脂由15.1-25.5份的拜耳nh1420和21-29份的拜耳nh1520组成。

11、优选地，所述填料为硅灰石粉。

12、优选地，所述基材润湿剂为毕克byk-333。

13、优选地，所述溶剂为乙酸丁酯。

14、优选地，所述催化剂为异辛酸铋。

15、优选地，所述异氰酸酯为环己烷二亚甲基二异氰酸酯。

16、优选地，所述聚碳酸酯多元醇的分子量为2000-4000，所述聚碳酸酯多元醇为聚碳酸亚丙酯二醇。

17、优选地，所述聚醚多元醇的分子量为300-700，所述聚醚多元醇为季戊四醇聚氧化丙烯四醇。

18、根据本发明的第二方面，提供一种上述高速铁路混凝土桥面防水层快速修复材料的制备方法，包括如下步骤：

19、s1：a料的制备，将生物基多元醇、聚天门冬氨酸酯树脂、填料依次加入到高速分散机中，设定搅拌速度为1000-2000r/min，搅拌30-60min，然后通过研磨设备进行研磨至取样检测细度30μm以下，将研磨后的物料加入反应釜中设定搅拌速度为60-100r/min，升温至105-115摄氏度，进行真空脱水2-3小时，真空度小于等于-0.095mpa，脱水完成后取样检测水分含量0.05％以下，然后降温至30-40摄氏度，再依次加入基材润湿剂、溶剂、催化剂，调整搅拌速度为40-60r/min，搅拌90-120min，搅拌完成后过滤去掉杂质得到a料；

20、b料的制备，将聚碳酸酯多元醇、聚醚多元醇加入到反应釜中，设定搅拌速度为60-100r/min，升温至105-115摄氏度，进行真空脱水2-3小时，真空度小于等于-0.095mpa，脱水完成后取样检测水分含量0.05％以下，降温至80-90℃，然后加入异氰酸酯，搅拌速度为40-60r/min，保温80-90℃反应2小时，取样检测nco值合格后降温至30-40摄氏度，加入溶剂，继续搅拌90-120min过滤去掉杂质，得到b料；

21、s2：将步骤s1中制备的a料和b料在15-35℃的环境中，按照质量比100：100-150混合，优选按照质量比100：109-119混合，更优选按照质量比100：110-115混合，混合后直接施工至已预处理干净的桥面混凝土基面上，自然状态下养护7天以上即得到桥面防水层。

22、其中本发明所用的蓖麻油衍生物多元醇具有优良的黏附性、防潮耐水、耐化学品等性能；所用基材润湿剂byk-333具有降低涂料表面张力，增加对混凝土基材的润湿性等性能；所用溶剂乙酸丁酯具有毒性低，溶解性好，对混凝土基材渗透性强等性能；通过以上各组分的搭配协同作用，使得本发明的防水层粘接强度优异，无需底涂即能满足桥面防水技术条件的粘接要求。

23、本发明还使用了聚碳酸亚丙酯二醇，兼具聚醚多元醇的耐水解性能和聚酯多元醇的高物理力学性能，具有优良的耐候性、耐水解性和耐磨性；本发明所用的聚天门冬氨酸酯树脂具有大量的仲氨基，与异氰酸酯的反应活性适中，且生成的脲基具有强极性，有利于材料内氢键的生成，提高材料的物性；本发明所用的季戊四醇聚氧化丙烯四醇具有对称的空间立体结构的四个羟基，具有增强硬度、材料强度、改善干燥性能的作用；本发明所用的环己烷二亚甲基二异氰酸酯具有刚性的环状结构，是将苯二亚甲基二异氰酸酯的苯环氢化后得到，进一步改善了其耐黄变性，使得涂层对光稳定，不变黄，且耐候性优异，涂层具有强韧性；通过以上各组分的搭配协同作用，使得本发明的防水层具有优良的物理力学性能和耐候性能，无需面涂即满足桥面防水技术条件的防水层物性要求和面涂层的耐候保护性能。

24、本发明的防水层材料与现有的高速铁路混凝土桥面防水层相比，防水体系构造是将底涂层、防水层和面涂层三层简化为一层，通过配方各组分的搭配协同，本发明防水层兼具底涂层的高粘接性、高渗透性，防水层的高物理力学性能和面涂层的高耐候性。材料性能优异，施工工艺便捷，能满足已运营铁路窗口期维修的使用要求。

25、本发明的有益效果在于：

26、本发明的高速铁路混凝土桥面防水层快速修复材料，通过各组分的搭配协同，使得本发明三合一的防水层兼具底涂层的高粘接性、高渗透性，防水层的高物理力学性能和面涂层的高耐候性。材料性能优异，施工工艺便捷，能满足已运营铁路窗口期维修的使用要求。经验证，采用本发明制备的防水层粘接强度大于4.0mpa，拉伸强度大于25mpa，断裂伸长率大于400％，酸、碱、盐、热、湿热、紫外处理后拉伸强度和断裂伸长率保持率均大于90％，1500h人工气候加速老化后涂层无明显变色和粉化，无起泡、无裂纹。