[發明專利]一種土石壩加固用高聚物基復合材料及其制備方法

在審

• 申請號: 202010063323.0
• 申請日: 2020-01-20
• 公開（公告）號: CN111233406A
• 公開（公告）日: 2020-06-05
• 發明（設計）人: 楊才千;潘婷;馬雯波;趙艷兵
• 申請（專利權）人: 湘潭大學;南京夢聯橋材料科技有限公司
• 主分類號: C04B28/06
• 分類號: C04B28/06;C04B111/72
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 沈進

本發明提供了一種土石壩加固用高聚物基復合材料及其制備方法，通過如下重量份的原材料制備而成：聚氨酯樹脂，1.8份～4.5份；水泥，0份～18份；干素土，180份；水，40.5份～43.2份。本發明提供的高聚物基復合材料根據不同的配比既具有良好的早期力學性能，也具有優良的后期力學性能、耐久性好、快速止水堵漏等特點，采用聚氨酯和水泥的組合，與現有的水泥基土石壩處理材料相比，大幅提高了其與既有土石壩的協調變形性能和抗開裂性能以及早期強度，加固實施（10?15）分鐘便具有較高的強度和止水堵漏作用，適用于土石壩以及各類土石質邊坡的裂縫與滲漏等病害修復和止水堵漏。

技術領域

本發明屬于土石壩與土石邊坡的加固技術領域，尤其涉及一種土石壩加固用高聚物基復合材料及其制備方法。

背景技術

土石壩是指由當地土料、石料、或混合料、經過鋪土、整平、碾壓等工序填筑而成的擋水壩。是目前應用最為廣泛的一種壩型。由于土石料間的聯結強度低、抗剪能力小、顆粒間的孔隙大等原因，故在運用中易發生裂縫、滲漏、護坡破壞等現象。從土石壩的安全檢查情況表明，工程普遍存在如下幾個主要問題：①壩體單薄、壩頂寬度不夠、壩坡偏陡。有的水庫土壩壩高達15m以上，而背水坡比僅為1：1.5，壩頂寬僅有3m；②壩體填土質量差，土體松散，壩體滲透性較強，繞壩滲漏嚴重，高水位時，背水坡多出現牛皮漲，甚至管涌、流土的現象；③護坡質量差。迎水坡多為干砌石護坡，背水坡為草皮護坡。④有相當部分土壩背水坡無任何形式的反濾排水設施，加上壩體單薄、壩坡偏陡，壩體浸潤線普遍偏高；⑤放水涵管及開關設備問題。小型水庫放水涵管結構形式多為瓦管、漿砌石方涵、或少筋混凝土管等，管徑多在30～100cm;放水開關設備多為轉動門蓋或斜放管。因當時物質條件和施工技術條件所限，涵管普遍存在蜂窩、老化、不均勻沉陷、斷裂、破裂等現象，因而引至涵管內外滲漏、淘空、跌窩、放水開關啟閉不靈，有的開啟不了或開啟后關不了或關閉后漏水嚴重，斜放管普遍存在沉陷、裂縫、破裂、缺口，管口密封性差，滲漏量大等問題。

現有的改性土材料主要分為黏土漿、水泥漿以及化學漿等三種。在壩身和非巖性土石壩的加固操作中，一般采用的是黏土漿或者是黏土水泥漿，對巖基破壞比較大時一般都是采用的水泥漿，來增強加固處理的技術效果。當基壩的滲漏現象比較嚴重時，通常采用的是化學漿。黏土漿、水泥漿往往達不到強度要求，改善工作面地質環境的效果，且沒有形成一套成熟的各漿液成分的實驗配比數據，一般的化學漿往往對生態環境造成污染。

申請號為CN201710030302.7公開了一種防滲抗蝕水泥-粘土固化漿液，原料組成為：普通粘土、高嶺土、水泥、活性氧化硅、工業廢渣、石灰、早強劑、有機類穩定劑和水。此發明在粘土-水泥漿液中加入固化劑、早強劑、穩定劑后，使粘結較差的粘土漿液成為一種具有凝結時間短、抗沖蝕能力強、流動性好且施工簡單而廉價的防滲抗蝕粘土固化漿液，但此漿液組份太多，密度過大，因此滲透性不良，不利于灌漿。

根據以上情況，針對土石壩及土石邊坡發生管涌和流土等問題，需要研發出一種形成深滲透、強度適中的新型加固材料，防止加固材在土體表面累積，在土體表面加固層和未加固層之間形成硬殼，長時間后會造成土體表面加固層整體開裂、甚至脫落；同時不能破壞地質環境且對生態環境產生污染。

發明內容

針對上述技術問題，本發明提供一種土石壩加固用高聚物基復合材料及其制備方法。本發明針對土石壩及土石邊坡易發生管涌和流土等問題對其進行改良，主要為了防滲堵漏，并改善其剛度和脆性。本發明公開的土石壩加固用高聚物基復合材料水泥加固土與現有的土石壩及水泥基土石邊坡處理材料相比，提高了其強度和穩定性；與單純有機物灌漿材料相比，提高了其早期強度和穩定性。

本發明提供一種土石壩加固用高聚物基復合材料，包括干素土、聚氨酯、水泥和水，其中各成分重量份為：聚氨酯樹脂為1.8份～4.5份、水泥為0份～18份、干素土為180份、水為40.5份～43.2份。

優選的，水泥為9份～18份。