Di bidang kedap air bangunan, perkuatan terowongan, dan perawatan pondasi, material grouting poliuretan telah menjadi teknologi utama untuk mengatasi masalah kebocoran karena sifat kimianya yang unik dan kemampuan beradaptasi tekniknya. Sebagai dua jenis material grouting poliuretan yang umum, terdapat perbedaan mendasar dalam struktur molekul, mekanisme reaksi, dan skenario aplikasi antara produk yang-larut dalam air dan-larut dalam minyak. Mulai dari perspektif ilmu material dan menggabungkan praktik teknik terkini, artikel ini akan menganalisis secara sistematis batasan teknis dan aplikasi inovatif dari keduanya.
1. Sifat kimia: perbedaan desain molekul antara hidrofilik dan hidrofobik
Poliuretan-yang larut dalam air menggunakan polieter termodifikasi etilen oksida sebagai bahan baku inti, dan kandungan epoksi etana dalam rantai molekulnya biasanya melebihi 50%, membentuk struktur terpicu air hidrofilik yang kuat. Desain ini memberikan bahan respons tiga kali lipat: pertama, gugus isosianat diemulsi dalam waktu 30 detik setelah bertemu air untuk menghasilkan gel elastis yang mengandung ikatan urea, laju reaksinya adalah 8-10 kali lebih cepat dari kelarutan minyak; kedua, badan konsolidasi dapat menyerap air dua kali dan mengembang, laju pemuaiannya mencapai 20 kali lipat, membentuk jaringan penyumbatan seperti hidrogel; Terakhir, laju perubahan volume pada siklus basah dan kering mencapai 15% -25%, yang dapat beradaptasi dengan deformasi dinamis retakan.
Produk-yang larut dalam minyak disintesis dari polieter propilen oksida murni dan TDI/MDI. Hidrofobisitas rantai molekul membuat jalur reaksinya sangat berbeda: sejumlah besar karbon dioksida dihasilkan oleh reaksi gugus isosianat dengan air, dan laju pembusaan dapat mencapai 1000%, membentuk struktur busa sel tertutup dengan kekuatan tekan terukur 6-8Mpa; setelah proses pengawetan, jaringan poliuretan/poliuretan keras terbentuk, dengan modulus elastisitas lebih dari 200MPa, yang cocok untuk perkuatan struktur; tingkat penyerapan air dari tubuh konsolidasi kurang dari 0,5%, dan ketahanan asam dan alkali sangat baik, dan tingkat retensi kekuatan di lingkungan pH 2-12 melebihi 95%.
2. Perbandingan kinerja: dari data laboratorium hingga verifikasi teknik
Dalam hal mekanisme penyumbatan air, poliuretan-yang larut dalam air mengandalkan gel cepat untuk menempati ruang retakan dalam jangka pendek, waktu gel dapat disesuaikan hingga 5-150 detik, dan tekanan pembengkakan jangka panjang dapat mencapai 0,3MPa untuk penyegelan terus menerus. Pemantauan terhadap proyek kereta bawah tanah menunjukkan bahwa tingkat kekambuhan retakan dinamis selama lima-tahun dalam penanganannya hanya 8%.Namun, pembengkakan yang berlebihan dapat menyebabkan kekuatan badan konsolidasi berkurang 60%-70%, dan perlu digunakan dalam kombinasi dengan bahan kaku. Poliuretan yang larut dalam minyak mengisi pori-pori melalui pembusaan dan pemuaian, dengan kelipatan pemuaian 8-15 kali, dan tekanan gas yang dihasilkan oleh karbon dioksida meningkatkan radius penetrasi bubur sebanyak 3-5 kali. Data perkuatan badan bendungan pembangkit listrik tenaga air menunjukkan bahwa tingkat anti rembesan dari retakan statis yang ditanganinya 28 hari bisa mencapai di atas P12. Namun, laju pembusaan yang tinggi dapat menyebabkan penurunan kekuatan ikatan, dan kekuatan ikatan lapisan dasar basah hanya 0,5MPa.
Dalam hal kemampuan beradaptasi terhadap lingkungan, laju reaksi poliuretan yang larut dalam air turun tajam di bawah 5 derajat , dan koagulan etilen glikol perlu ditambahkan; Poliuretan-yang larut dalam minyak masih dapat diawetkan pada suhu -20 derajat, namun laju pembentukan busa berkurang sebesar 40%. Uji penuaan yang dipercepat menunjukkan bahwa volume poliuretan yang larut dalam air berubah sebesar 25% setelah 50 siklus pembekuan-pencairan, sedangkan poliuretan yang larut dalam minyak hanya sebesar 3%-5%.Namun, perpanjangan putus dari poliuretan yang larut dalam air poliuretan melebihi 300%, membuatnya lebih tahan terhadap perpindahan struktural.
3. Strategi seleksi teknik: melampaui kognisi tradisional hidrofilik/hidrofobik
Menurut peraturan teknis yang baru dirilis untuk aplikasi teknik bahan grouting poliuretan, disarankan untuk menggunakan metode evaluasi empat-dimensi: untuk keadaan rembesan, penguat poliuretan yang larut dalam air ditambah serat kaca dipilih jika terjadi aliran masuk air, dan pengisian bubuk poliuretan plus silikon yang larut dalam minyak dipilih jika terjadi rembesan air; untuk dinamika retakan, sistem komposit yang larut dalam air/minyak dengan perbandingan 7:3 digunakan untuk retakan dinamis, dan sistem komposit yang larut dalam minyak murni digunakan untuk retakan statis; untuk persyaratan toksisitas lingkungan, poliuretan yang larut dalam air-bebas pelarut dipilih di area air minum, dan poliuretan yang larut dalam minyak dan penghambat api dipilih di lingkungan industri; karena kendala biaya, grouting komposit poliuretan plus semen yang larut dalam minyak dipilih dengan biaya kurang dari 200 yuan per meteran ekstensi, dan biayanya lebih tinggi dari 500 yuan untuk memilih poliuretan yang larut dalam air yang dimodifikasi dengan silika beras.
Dari desain molekuler hingga metode konstruksi, pengembangan bahan grouting poliuretan yang-larut dalam air dan-larut dalam minyak mendorong lompatan dari perbaikan pasif ke perlindungan aktif teknologi anti-rembesan dan penyumbatan.