En los campos de impermeabilización de edificios, refuerzo de túneles y tratamiento de cimientos, los materiales de lechada de poliuretano se han convertido en la tecnología clave para resolver el problema de las fugas debido a sus propiedades químicas únicas y su adaptabilidad de ingeniería. Como los dos tipos principales de materiales de lechada de poliuretano, existen diferencias esenciales en la estructura molecular, el mecanismo de reacción y los escenarios de aplicación entre los productos solubles en agua-y en aceite-.A partir de la perspectiva de la ciencia de los materiales y combinando las últimas prácticas de ingeniería, este artículo analizará sistemáticamente los límites técnicos y las aplicaciones innovadoras. de los dos.
1. Naturaleza química: las diferencias de diseño molecular entre hidrófilo e hidrófobo
El poliuretano-soluble en agua utiliza poliéter modificado con óxido de etileno como materia prima central, y el contenido de epoxi etano en su cadena molecular generalmente excede el 50%, formando una fuerte estructura hidrófila-activada por agua. Este diseño le da al material una triple capacidad de respuesta: primero, el grupo isocianato se emulsiona dentro de los 30 segundos después de encontrar agua para generar un gel elástico que contiene enlaces de urea, la velocidad de reacción es 8-10 veces más rápido que la solubilidad en aceite; en segundo lugar, el cuerpo consolidado puede absorber agua dos veces y expandirse, la tasa de expansión es de hasta 20 veces, formando una red de obstrucción similar a un hidrogel; finalmente, la tasa de cambio de volumen en el ciclo húmedo y seco alcanza el 15% -25%, lo que puede adaptarse a la deformación dinámica de las grietas.
El producto soluble en aceite-se sintetiza a partir de poliéter de óxido de propileno puro y TDI/MDI. La hidrofobicidad de la cadena molecular hace que su ruta de reacción sea muy diferente: se produce una gran cantidad de dióxido de carbono mediante la reacción del grupo isocianato con agua, y la tasa de formación de espuma puede alcanzar el 1000 %, formando una estructura de espuma de celda cerrada- con una resistencia a la compresión medida de 6-8 Mpa; después del curado, se forma una red dura de poliuretano/poliuretano, con un módulo elástico de más de 200 MPa, que es adecuada para refuerzo estructural; la tasa de absorción de agua del cuerpo consolidado es inferior al 0,5%, la resistencia a ácidos y álcalis es excelente y la tasa de retención de fuerza en un entorno de pH 2-12 supera el 95%.
2. Comparación de desempeño: desde los datos de laboratorio hasta la verificación de ingeniería
En términos del mecanismo de obstrucción por agua, el poliuretano-soluble en agua se basa en un gel rápido para ocupar el espacio de la grieta en el corto plazo, el tiempo de gel se puede ajustar a 5-150 segundos y la presión de hinchamiento a largo plazo-puede alcanzar 0,3 MPa para un sellado continuo. El monitoreo de un proyecto de metro muestra que la tasa de recurrencia de grietas dinámicas en cinco-años en su tratamiento es solo del 8%. Sin embargo, el hinchamiento excesivo puede causar la La resistencia del cuerpo consolidado disminuirá en un 60%-70%, y debe usarse en combinación con materiales rígidos. El poliuretano soluble en aceite llena los poros mediante formación de espuma y expansión, con una expansión múltiplo de 8 a 15 veces, y la presión del gas generada por el dióxido de carbono aumenta el radio de penetración de la lechada de 3 a 5 veces. Los datos de refuerzo del cuerpo de la presa de una central hidroeléctrica muestran que el nivel anti-filtración de la estática lo agrieta Las golosinas durante 28 días pueden alcanzar más de P12. Sin embargo, la alta tasa de formación de espuma puede provocar una disminución en la fuerza de unión, y la fuerza de unión de la capa base húmeda es de solo 0,5 MPa.
En términos de adaptabilidad ambiental, la velocidad de reacción del poliuretano -soluble en agua cae bruscamente por debajo de los 5 grados y es necesario agregar coagulantes de etilenglicol; El poliuretano -soluble en aceite todavía se puede curar a -20 grados, pero la tasa de formación de espuma se reduce en un 40%. La prueba de envejecimiento acelerado mostró que el volumen de poliuretano-soluble en agua cambió en un 25% después de 50 ciclos de congelación-descongelación, mientras que el poliuretano-soluble en aceite fue solo del 3% al 5%. Sin embargo, el alargamiento en la rotura del poliuretano soluble en agua El poliuretano supera el 300%, lo que lo hace más resistente al desplazamiento estructural.
3. Estrategia de selección de ingeniería: más allá del conocimiento tradicional de hidrófilo/hidrófobo
De acuerdo con los reglamentos técnicos recientemente publicados para la aplicación de ingeniería de materiales de lechada de poliuretano, se recomienda utilizar un método de evaluación de cuatro-dimensionales: para el estado de filtración, se selecciona poliuretano-soluble en agua más refuerzo de fibra de vidrio en el caso de irrupción de agua, y se selecciona poliuretano-soluble en aceite más relleno de polvo de silicio en el caso de filtración de agua; para la dinámica de grietas, se utiliza un sistema compuesto 7:3 soluble en agua-/aceite-para grietas dinámicas, y aceite puro-soluble se utiliza para grietas estáticas; para los requisitos de toxicidad ambiental, se selecciona poliuretano-libre de solventes-soluble en agua en áreas de agua potable, y poliuretano-soluble en aceite más retardante de llama en ambientes industriales; por restricciones de costos, se selecciona poliuretano-soluble en aceite más lechada compuesta de cemento a un costo de menos de 200 yuanes por metro de extensión, y el costo es superior a 500 yuanes para elegir poliuretano-soluble en agua modificado con sílice de arroz.
Desde el diseño molecular hasta los métodos de construcción, el desarrollo diferenciado de materiales de lechada de poliuretano-solubles en agua y en aceite-solubles está promoviendo el salto de la reparación pasiva a la protección activa de la tecnología anti-filtraciones y taponamiento.