一种具有低烟气毒性和高力学强度的反应型注浆加固材料及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种具有低烟气毒性和高力学强度的反应型注浆加固材料及其制备方法，属于矿用高分子注浆加固材料领域。本发明专利技术的反应型注浆加固材料由A组分和B组分按1:1的体积比反应固化得到，组成成分包括硅酸盐水溶液、反应稳定剂、反应促进剂、多异氰酸酯、成膜助剂、增强剂，得到的反应型注浆加固材料具有低烟气毒性和高力学强度的特点：材料的烟气毒性等级可达准安全一级，抗压强度可达60Mpa，阻燃性能可实现离火1s自熄，安全性能高、稳定性好；同时还具备粘度低、渗透能力强、扩散半径大的特点；另外该材料的制备方法简单、容易操作，可以进一步降低加固材料的制备成本。

A reactive grouting reinforcement material with low smoke toxicity and high mechanical strength and its preparation method

【技术实现步骤摘要】
一种具有低烟气毒性和高力学强度的反应型注浆加固材料及其制备方法
本专利技术属于注浆加固材料领域，具体涉及一种具有低烟气毒性和高力学强度的反应型注浆加固材料及其制备方法。
技术介绍
反应型注浆加固材料是一类在施工过程中材料需通过发生化学反应，才能起到粘结、增强、充实、稳固等效果的注浆材料。据统计，现场用量大的反应型注浆加固材料主要有以下三种：水玻璃-水泥浆注浆加固材料、聚氨酯注浆材料和硅酸盐改性聚氨酯注浆材料。但是在实际的使用过程中发现上述三种材料都具有相应的不足之处，具体如下：(1)水玻璃-水泥浆注浆加固材料在施工时需要现场制备水泥浆，由此导致施工现场的粉尘以及制备得到的材料具有较差的渗透性和韧性；(2)聚氨酯注浆材料的力学性能优异，但在施工过程中遇到水会发生发泡现象、放热温度高，且施工时还会释放出刺激性的气体，另外聚氨酯注浆材料一般含有卤素类的阻燃剂，一旦大体积注浆材料蓄热发生高温冒烟或着火，含有卤素的阻燃剂燃烧后会生成有害气体卤化氢，使得工人佩戴的呼救器失效，进而引发人员伤亡。为了解决上述反应型注浆加固材料存在的问题，本专利技术首要目的在于提供一种具有高力学强度和低烟气毒性的反应型注浆加固材料及其制备方法。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的之一在于提供一种具有低烟气毒性和高力学强度的反应型注浆加固材料；本专利技术的目的之二在于提供一种具有低烟气毒性和高力学强度的反应型注浆加固材料的制备方法。为达到上述目的，本专利技术提供如下技术方案：1、一种具有低烟气毒性和高力学强度的反应型注浆加固材料，所述材料由A组分和B组分按1:1的体积比组成，按重量份计，所述A组分包括：硅酸钠盐水溶液70～90份、反应稳定剂10～30份和反应促进剂0.1～0.8份；按重量份计，所述B组分包括：多异氰酸酯70～90份、成膜助剂5～15份和增强剂5～20份。优选的，所述硅酸盐水溶液为钠水玻璃，所述钠水玻璃的波美度为30～50、模数为1.8～3.5。优选的，所述多异氰酸酯为多亚甲基多苯基多异氰酸酯或甲苯二异氰酸酯中的任意一种或两种。优选的，所述反应稳定剂为聚乙二醇、环氧丙烷、乙二醇或丁二醇中的任意一种或几种。优选的，所述成膜助剂为油酸甲酯、菜油酸甲酯或尼龙酸甲酯中的任意一种或几种。优选的，所述反应促进剂为脂肪族多胺。更优选的，所述脂肪族多胺包括但不限于三乙二胺、三乙烯二胺、环己胺、双(二甲基胺基乙基)醚、二烷基醇胺或三烷基醇胺。优选的，所述增强剂为有机硅烷偶联剂。优选的，所述有机硅烷偶联剂包括但不限于美国迈图公司A-1102、南京曙光化工集团有限公司SGSi-1110或SG-Si900。2、上述反应型注浆加固材料的制备方法，所述方法包括以下步骤：(1)制备A组分：按照重量份数计，取反应稳定剂10～30份和反应促进剂0.1～0.8份，搅拌，混合均匀后加入硅酸盐钠水溶液70～90份，搅拌使其混合均匀，得到A组分，密封包装待用；(2)制备B组分：按照重量份数计，取多异氰酸酯70～90份、成膜助剂5～15份和增强剂5～20份加入反应釜中搅拌使其混合均匀，得到B组分，密封包装待用；(3)固化：按照等体积比将密封包装的A组分和B组分混合，搅拌使其混合均匀，固化即可得到所述一种低烟气毒性和高力学强度的反应型注浆加固材料。本专利技术的有益效果在于：1、本专利技术公开了一种具有低烟气毒性和高力学强度的反应型注浆加固材料，制得的反应型注浆加固材料烟气毒性等级可达准安全一级；同时材料具有压缩性能优异、稳定性好、安全性高的特点，抗压强度可达60Mpa，阻燃性能可实现离火1s自熄；并且还具有粘度低、渗透能力强、扩散半径大的特点。将本专利技术制得的反应型注浆加固材料应用于煤矿顶底板加固、巷道加固、隧道加固等领域，可以减少单位工程的注浆加固材料的使用量和净化操作环境，以达到推动工程注浆材料的升级改造的目的。2、本专利技术还提供了一种具有低烟气毒性和高力学强度的反应型注浆加固材料的制备方法，制备方法简单、容易操作，可以进一步降低加固材料的制备成本。本专利技术的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本专利技术的实践中得到教导。本专利技术的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。具体实施方式以下通过特定的具体实例说明本专利技术的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本专利技术的其他优点与功效。本专利技术还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本专利技术的精神下进行各种修饰或改变。需要说明的是，以下实施例在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。实施例1首先按照表1中的重量份数分别制备A组分和B组分，然后将等体积的A组分和B组分混合固化即可得到一种具有低烟气毒性和高力学强度的反应型注浆加固材料。表1不同材料的组成成分制备方法为：(1)制备A组分：按照重量份数计，取反应稳定剂、反应促进剂和硅酸盐水溶液，搅拌使其混合均匀，得到A组分，密封包装待用；(2)制备B组分：按照重量份数计，取多异氰酸酯、成膜助剂和增强剂加入反应釜中，搅拌使其混合均匀，得到B组分，密封包装待用；(3)固化：按照等体积比将密封包装的A组分和B组分混合，搅拌使其混合均匀，常温下固化即可得到所述一种低烟气毒性和高力学强度的反应型注浆加固材料。实施例2测试实施例1中制备的材料的压缩性能、稳定性、安全性、粘度、渗透能力、扩散半径，并与现有技术中的水玻璃-水泥浆注浆加固材料、聚氨酯注浆材料以及硅酸盐改性聚氨酯注浆材料进行对比，其结果如表2所示。表2不同注浆加固材料的性能比较由表2中的性能可以看出通过本专利技术制备的反应型注浆加固材料具有压缩性能优异(可达60Mpa以上)，稳定性好(稳定性均为良好)、安全性高(材料产烟毒性可达ZA1级、1s内离火自熄)的特点，并且还具有粘度低(A组分和B组分粘度均在325mPa.s以下)、渗透能力强、扩散半径大(渗透快，扩散半径可达4m)的特点。将其应用于煤矿顶底板加固、巷道加固、隧道加固等领域，可以减少单位工程的注浆加固材料的使用量和净化操作环境，已达到推动工程注浆材料的升级改造的目的。最后说明的是，以上实施例仅用以说明本专利技术的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本专利技术进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本专利技术的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本专利技术的权利要求范围当中。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种具有低烟气毒性和高力学强度的反应型注浆加固材料，其特征在于，所述材料是由A组分和B组分按1:1的体积比组成，/n按重量份计，所述A组分包括：硅酸盐水溶液70～90份、反应稳定剂10～30份和反应促进剂0.1～0.8份；/n按重量份计，所述B组分包括：多异氰酸酯70～90份、成膜助剂5～15份和增强剂5～20份。/n

【技术特征摘要】
1.一种具有低烟气毒性和高力学强度的反应型注浆加固材料，其特征在于，所述材料是由A组分和B组分按1:1的体积比组成，
按重量份计，所述A组分包括：硅酸盐水溶液70～90份、反应稳定剂10～30份和反应促进剂0.1～0.8份；
按重量份计，所述B组分包括：多异氰酸酯70～90份、成膜助剂5～15份和增强剂5～20份。


2.根据权利要求1所述反应型注浆加固材料，其特征在于，所述硅酸盐水溶液为钠水玻璃，所述钠水玻璃的波美度为30～50、模数为1.8～3.5。


3.根据权利要求1所述反应型注浆加固材料，其特征在于，所述多异氰酸酯为多亚甲基多苯基多异氰酸酯或甲苯二异氰酸酯中的任意一种或两种。


4.根据权利要求1所述反应型注浆加固材料，其特征在于，所述反应稳定剂为聚乙二醇、环氧丙烷、乙二醇或丁二醇中的任意一种或几种。


5.根据权利要求1所述反应型注浆加固材料，其特征在于，所述成膜助剂为油酸甲酯、菜油酸甲酯或尼龙酸甲酯中的任意一种或几种。


6.根据权利要求1所述反应型...

【专利技术属性】
技术研发人员：许向彬，刘青，周亭，王斌斌，张青松，刘标懿，吴磊，李时宜，屈凡瑞，张川，沈莉，樊淑兰，
申请(专利权)人：中煤科工集团重庆研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：重庆;50