[發明專利]一種地鐵隧道混凝土快速搶修材料及其制備方法和應用

在審

• 申請號: 201710479782.5
• 申請日: 2017-06-22
• 公開（公告）號: CN107162562A
• 公開（公告）日: 2017-09-15
• 發明（設計）人: 楊全兵
• 申請（專利權）人: 同濟大學
• 主分類號: C04B28/34
• 分類號: C04B28/34;E21D11/10
• 代理公司: 上?？剖⒅R產權代理有限公司31225
• 代理人: 劉燕武

技術領域

本發明涉及建筑特種材料領域，尤其是涉及一種地鐵隧道混凝土快速搶修材料及其制備方法和應用。

背景技術

隨著我國經濟發展迅速,城市化進程加快,城市人口大量增長,各類交通工具日漸普及，市區道路結構性缺陷以及道路資源低效率分配利用的問題不斷出現，交通擁堵問題日益嚴重，為解決這些問題，將交通工程轉為地下成為首選方案。由于地鐵不受氣候條件的影響和安全快捷的運輸特點，已成為許多大城市公共客運交通網絡的骨干。自19世紀60年代倫敦第一條地鐵建成以來，許多國家的城市軌道交通得到了蓬勃發展。我國城市的軌道交通建設從上世紀60年代北京地鐵開始，隨著國民經濟的持續增長以及城市規模的不斷擴大，至今已有北京、上海、廣州等十多個城市陸續修建地鐵和輕軌線路。實踐證明，地鐵的運營對于緩解城市的交通壓力起到巨大的作用，因此，近年來，我國將有二十余個城市將建設軌道交通線路。

由于工程的特殊性，地鐵隧道混凝土處于潮濕和地下水流經的環境中，不僅面臨著比地面更嚴重的碳化環境和地下水的壓力滲透作用，還受到地下水中存在的各種腐蝕性介質的侵蝕，同時還受荷載、列車振動、雜散電流等影響，很大程度上加劇了對混凝土的侵蝕作用。因此，相對于其它建設工程，地鐵隧道混凝土由于遭受侵蝕而導致混凝土耐久性劣化的問題顯得尤為突出，并且直接關系到地鐵混凝土結構的安全和使用年限。

地鐵工程屬于國家級重點工程，所謂地鐵是百年工程指的是地鐵土建結構工程的設計使用壽命為100年。經若干年運營后，由于各種侵蝕而導致地鐵盾構隧道混凝土的病害情況日益嚴重，嚴重影響地鐵的正常運營及安全，因此，對地鐵盾構隧道混凝土病害的修復已成為迫在眉睫的問題。

鑒于地鐵的特點，地鐵混凝土病害的修復只能夜間進行，每天給予的維護時間很短，往往在4h內要把全部修復程序完成，因此要求修補材料凝結硬化快、強度高，施工工藝簡便快捷，其施工完畢后1～2h強度就能滿足恢復地鐵運營的最低要求，以免影響車輛的正常運營。另外，在對地鐵頂部病害的修復時，特別要求修補材料與地鐵管片混凝土之間的粘結強度高、發展快，以免脫落影響列車的安全運營。

目前，地鐵最常用的快速修補材料包括硫鋁酸鹽水泥、改性硅酸鹽水泥等無機材料，以及環氧樹脂、丙烯酸等有機高分子材料。傳統的有機高分子材料具有凝結硬化快，粘結強度高，但與地鐵管片混凝土的彈性模量和熱膨脹系數相差大、不匹配，易產生粘結界面疲勞開裂與脫落；無機快速搶修材料的特性正好相反。本發明的正是為了克服快速修補材料的缺點，綜合有機、無機材料的優點而提出的。

發明內容

本發明的目的就是為了克服上述現有技術存在的缺陷而提供一種地鐵隧道混凝土快速搶修材料及其制備方法和應用。

本發明的目的可以通過以下技術方案來實現：

一種地鐵隧道混凝土快速搶修材料，包括以下質量份數的組分：磷酸鹽水泥100份，硅鋁酸鹽礦物1-20份，硼酸1-10份，外加劑0.01-0.04份。

作為優選的實施方案，所述的磷酸鹽水泥為磷酸銨鎂水泥，從杭州修路人科技股份有限公司直接購得，為其配制修復王砂漿ZG01產品所用的磷酸鹽水泥。

作為優選的實施方案，所述的硅鋁酸鹽礦物為偏高嶺土、礦渣粉中的一種或兩種的復合。所述的硅鋁酸鹽礦物的比表面積為300～500m²/kg。

作為優選的實施方案，所述的硼酸為粉劑產品，其純度≥95％。

作為優選的實施方案，所述的外加劑為茶皂素。

地鐵隧道混凝土快速搶修材料的制備方法，包括以下具體步驟：按比例稱取磷酸鹽水泥、硅鋁酸鹽礦物、硼酸和外加劑，置于混料機中混合，即得到目的產品。

地鐵隧道混凝土快速搶修材料用于修復地鐵病害。

作為優選的實施方案，其應用方法具體為：

(1)取快速搶修材料，與水、砂石攪拌充分，配成搶修料；

(2)對地鐵病害進行修復施工前，將損壞的混凝土層清理干凈，不需對表面進行撒水濕潤處理，再涂抹步驟(1)配成的搶修料，施工完后，不需要特殊養護如撒水和加溫等，根據工程需要，靜置1h左右，即完成修復，從而開放地鐵運營。

作為上述優選的實施方案的更優選，步驟(1)中快速搶修材料與水的質量比為1：(0.1-0.18)。

與現有技術相比，本發明的搶修材料具有以下優點：

(1)強度高、發展快，且后期強度繼續增長；

(2)與地鐵管片混凝土之間的粘結強度高；