聚氨酯注浆材料的工程特性与软弱砂层加固性能研究

发布时间：2020-06-18 01:58

【摘要】：地下工程如地铁隧道、矿道等施工过程中,往往会出现工程性质不良、种类不同的软弱地层,一旦处理不当将会影响施工质量,更有甚者会对原有的建筑物的安全构成威胁。因此实际施工过程中,经常通过注浆加固技术并辅助以相关支护设施来保障施工以及后续隧道工程投入运行的安全性。聚氨酯注浆材料以异氰酸酯、羟基化合物发生聚合反应制备的预聚体为主剂,并通过灌浆注入地基等结构,与土壤、矿物质等颗粒结合生成具有一定粘结力、弹性、强度且不溶于水的固结体的浆液材料,被广泛应用于地下工程的防水堵漏、地基加固等。本文以聚氨酯注浆材料的工程特性为出发点,将其应用于砂土试样的加固中,详细研究聚氨酯浆材对软弱砂层的加固性能,为其实际用于地下工程的施工建设提供设计参数。本篇论文的主要研究思路和结论如下:(1)使用预聚体法,制备出了高性能环保型聚氨酯注浆材料。以二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)和高亲水性聚醚多元醇为主剂配合一定剂量的助剂,合成一系列的性能各异的环保型聚氨酯注浆材料。通过改变稀释剂、催化剂、缓凝剂等助剂的用量,分析它们对浆材性能的影响。通过试验可以得出相对合适的稀释剂用量以及催化和缓凝效果更优的催化剂和缓凝剂类别。(2)通过室内注浆加固试验,研究聚氨酯对砂土试样的加固程度,以及丙酮作为稀释剂对固砂体强度的影响。同时将固砂体置于酸性、碱性、中性三种不同的溶液中,以探究固砂体在pH不同的水环境中的抗压强度变化趋势。通过试验发现,固砂体在不同水环境中的强度会有不同程度的降低,但整体强度并未完全丧失。(3)在实际工程中往往需要结合不同的场地条件,配制出相应的改性混合聚氨酯浆液。本文以碳酸钙粉末、粉煤灰两种无机材料出发,探究它们对聚氨酯浆材的改性效果,以及相应固砂体经历水解以后的强度变化趋势。通过试验发现,这两种无机物质对聚氨酯浆材的改性效果不同,因此适用场地亦不相同。(4)聚氨酯浆材难以在实际工程中广泛应用的一个重要原因在于,其价格昂贵,工程造价是水泥浆材的十几倍。针对这一缺点,本文通过共混的方式,制备水泥—聚氨酯复合注浆材料,旨在克服聚氨酯成本高、施工工艺复杂的缺点,又可克服水泥作为注浆材料在渗透性能和施工操作时的不足之处。但试验发现,水泥浆材虽然能增加聚氨酯浆材固砂体的强度,但混合后的浆材的可注性亦会受限。
【学位授予单位】：太原理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TQ317;U455.49;TU94

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本文编号：2718511