一种适用于储能硐库混凝土围岩的高湿界面处理胶及其制备方法与流程

本发明属于防护材料，尤其是涉及一种适用于储能硐库混凝土围岩的高湿界面处理胶及其制备方法。

背景技术：

1、压缩空气储能（caes）作为一种大规模、长时储能技术，在地下储能硐库建设中得到了广泛关注。储能硐库通常采用围岩-混凝土衬砌复合结构，其中混凝土围岩作为承载主体，其表面需要铺设密封内衬或进行防护修复处理。在施工和使用过程中，混凝土围岩与后续施工层（如密封内衬的粘接胶层、修复砂浆层等）之间的界面粘结性能，直接关系到硐库的结构稳定性、密封性和长期服役安全性。

2、然而，储能硐库混凝土围岩的界面处理面临一系列严峻的技术挑战。首先，地下硐库环境通常具有极高的相对湿度，围岩表面长期处于潮湿甚至渗水状态。水分的存在会严重影响常规界面处理材料在混凝土表面的浸润、铺展和固化反应，导致界面粘结强度显著下降。研究表明，界面潮湿度与粘结强度呈反比关系；随着潮湿程度的增加，环氧树脂等常用材料与混凝土界面的粘结强度逐渐降低。另外，深埋地下硐库混凝土衬砌普遍存在渗水、高湿环境，地下水携带硫酸盐、氯盐、碱金属离子，容易在胶-混凝土界面发生盐析结晶，产生结晶膨胀应力，诱发界面鼓泡、微裂纹甚至脱层漏气；硐室属于密闭受限空间，通风条件差，普通环氧底涂存在溶剂挥发、小分子胺逸出形成胺雾，带来职业健康风险。

3、现有潮湿基面环氧材料存在多项技术短板：（1）多数产品要求混凝土基面含水率10%以下、无明水，难以直接在持续渗水基面可靠固化；（2）密闭环境下，部分无溶剂产品仍存在小分子游离胺迁移挥发，产生胺雾危害作业人员；（3）普通环氧缺少抗盐析离子络合机制，地下盐离子富集环境下易点状起泡失效；（4）传统环氧固化窗口受温湿度扰动剧烈，难以适配储能硐库大面积分段流水施工。因此，亟须研发一种适配储能硐库高湿渗水盐蚀环境的界面处理胶。

技术实现思路

1、本发明的目的在于克服上述现有技术中的不足，提供一种适用于储能硐库混凝土围岩的高湿界面处理胶。该高湿界面处理胶通过在双酚f型环氧树脂中引入二缩水甘油甲基膦酸酯、端羧基丁腈、核壳橡胶、以及有机-无机锚固改性料实现深层植根锚固，搭配疏水组分形成阻水透汽平衡结构，结合流变触变体系兼顾渗透施工与仰面抗流挂性能；结合酮亚胺+改性腰果酚醛胺的双固化体系，实现干湿基面容错固化、无胺雾污染，适配储能硐库大面积分段流水施工节奏，并大幅提升硐库围岩界面耐湿耐盐、抗疲劳、气密粘接性能，保障储能硐库长期稳定气密服役，解决了现有界面处理胶无法适配储能硐库高湿渗水盐蚀环境的问题。

2、为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种适用于储能硐库混凝土围岩的高湿界面处理胶，其特征在于，包括a组分和b组分，所述a组分和b组分的质量比为100:（35~60）；所述a组分由以下质量份数的成分组成：双酚f型环氧树脂45~65份，二缩水甘油甲基膦酸酯2~6份，端羧基丁腈2~3份，核壳橡胶8~12份，有机-无机锚固改性料6~12份，疏水改性组分3~8份，流变触变调节剂2~5份；所述b组分由以下质量份数的成分组成：酮亚胺35~55份，改性腰果酚醛胺30~50份，固化促进剂2~8份。

3、本发明的a组分通过以双酚f型环氧树脂为主体交联骨架，为胶层提供基础强度与稳定性，二缩水甘油甲基膦酸酯与基体树脂协同交联，可主动络合混凝土析出的碱金属离子，从根源抑制盐析结晶与界面鼓泡缺陷，提升湿面界面稳定性；引入端羧基丁腈与核壳橡胶形成复合增韧体系，均匀分散于树脂基体中协同增韧，大幅改善交联网络韧性与变形适应性，二者进一步与有机-无机锚固改性料协同，在混凝土表层形成3mm~8mm植根式深层锚固结构，大幅提升界面粘接强度；增韧体系则通过软硬相结构耗散温压交变应力，协同实现“高强锚固、抗裂抗疲劳”的双重效果，疏水改性组分与流变触变调节剂在a组分中形成功能协同，提高施工性能；

4、b组分中酮亚胺与改性腰果酚醛胺构成互补型双固化体系，酮亚胺提供湿气响应固化能力，适配高湿渗水基面，改性腰果酚醛胺保障干燥环境充分交联，实现全湿度区间稳定固化，同时二者协同降低游离小分子胺挥发，消除密闭硐室胺雾污染；同时固化促进剂与双固化体系协同，精准调控整体交联速率，适配现场施工节奏与成型质量；本发明通过a、b组分精准配比交联，使基体、抑盐组分、增韧锚固组分、疏水功能组分、流变调控组分与低挥发固化体系形成多级协同耦合，全面提升胶层界面锚固强度、耐盐湿性能、抗疲劳性能与施工性能，显著改善储能硐库潮湿围岩界面防护效果，保障储能硐库长期稳定气密服役。

5、上述的一种适用于储能硐库混凝土围岩的高湿界面处理胶，所述有机-无机锚固改性料由纳米硅溶胶和双硅烷复配而成，所述双硅烷由环氧基硅烷与长链烷基硅烷按照质量比（2~4）:1复配而成，所述纳米硅溶胶占有机-无机锚固改性料总质量的40%~60%。

6、本发明通过采用纳米硅溶胶和双硅烷复配为有机-无机锚固改性料，纳米硅溶胶可渗入混凝土毛细孔隙，与水化产物反应构建无机锚固位点；环氧基硅烷作为偶联桥梁，实现纳米硅溶胶与双酚f型环氧树脂基体的化学键接，改善无机相与有机树脂的相容性；同时长链烷基硅烷引入疏水链段，优化胶料对湿基面的浸润能力，抑制水分向界面侵入；三者协同，在混凝土界面形成有机-无机交错的植根式锚固结构，大幅提升潮湿盐蚀环境下的界面粘接强度与服役稳定性。

7、上述的一种适用于储能硐库混凝土围岩的高湿界面处理胶，所述疏水改性组分由端环氧基硅油和c12-c14烷基缩水甘油醚复配而成，所述端环氧基硅油占疏水改性组分总质量的45%~65%。

8、上述的一种适用于储能硐库混凝土围岩的高湿界面处理胶，所述流变触变调节剂由疏水型气相二氧化硅与c12-c14烷基缩水甘油醚复配而成，所述疏水型气相二氧化硅占流变触变调节剂总质量的40%~60%。

9、本发明通过设计端环氧基硅油与c12-c14烷基缩水甘油醚复配的疏水改性组分，可形成微相分离结构，实现阻水、透汽平衡，杜绝渗透压起泡与水汽剥离缺陷；设计疏水型气相二氧化硅与c12-c14烷基缩水甘油醚复配的流变触变调节剂，赋予体系剪切变稀特性，兼顾基面渗透性能与顶板、侧壁仰面抗流挂施工性能。

10、上述的一种适用于储能硐库混凝土围岩的高湿界面处理胶，所述改性腰果酚醛胺的制备方法为：将腰果酚型酚醛胺进行真空蒸馏脱除游离胺，然后与聚醚改性脂环胺、环氧加成改性芳胺扩链剂复配得到；所述改性腰果酚醛胺中聚醚改性脂环胺的质量占比为10%~20%，环氧加成改性芳胺扩链剂的质量占比为3%~10%。

11、本发明改性腰果酚醛胺分子量大、游离胺少，与酮亚胺复配后，进一步减少小分子胺挥发，满足地下密闭硐室无胺雾施工要求。

12、上述的一种适用于储能硐库混凝土围岩的高湿界面处理胶，所述固化促进剂为胺-环氧加合物、曼尼希型促进剂、以及取代脲促进剂中的一种或两种以上。

13、本发明还公开了一种制备上述的适用于储能硐库混凝土围岩的高湿界面处理胶的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

14、步骤一、将双酚f型环氧树脂投入反应釜在40℃~55℃搅拌，依次投入二缩水甘油甲基膦酸酯、疏水改性组分混合均匀，然后投入端羧基丁腈和核壳橡胶并升温至55℃~65℃搅拌混溶，随后降温至35℃~45℃，加入有机-无机锚固改性料和流变触变调节剂高速分散，冷却后得到a组分；

15、步骤二、将酮亚胺投入反应釜并搅拌，依次加入改性腰果酚醛胺和固化促进剂搅拌均匀，过滤后得到b组分；

16、步骤三、将a组分和b组分混合搅拌均匀得到高湿界面处理胶。

17、上述的方法，步骤一中所述高速分散的转速为1200r/min~1800r/min。

18、上述的方法，步骤三中所述高湿界面处理胶的细度≤60μm。

19、上述的方法，步骤三中所述高湿界面处理胶的使用方法为：将高湿界面处理胶薄涂在混凝土围岩衬砌表面形成底涂，在底涂表干后二次涂布高湿界面处理胶形成成膜层，在成膜层表干后4h~12h内，铺贴不锈钢箔；所述薄涂的涂布量为0.30kg/m2~0.50kg/m2，所述二次涂布的涂布量为0.50kg/m2~0.70kg/m2，所述不锈钢箔的厚度为0.05mm~0.12mm。

20、本发明通过采用先薄涂底涂、干燥后二次涂布成膜层的施工方式，底涂控制涂布量0.30kg/m2~0.50kg/m2，使胶料充分渗入混凝土毛细孔隙，有机-无机锚固改性料在孔隙内形成植根式锚固位点，提升界面结合强度；底涂干燥后再以0.50kg/m2~0.70kg/m2进行二次涂布，可避免单次厚涂造成的表层封孔、内部湿气供给不足引发的固化不完全问题；二次涂布形成连续完整防护胶膜，充分发挥增韧、疏水防护作用，同时流变触变体系保障硐库侧壁、顶板仰面施工不流挂；且避免涂布量过高易产生大的固化收缩内应力，过低则无法形成完整防护屏障。

21、本发明与现有技术相比具有以下优点：

22、1、本发明采用酮亚胺+改性腰果酚醛胺复配双固化体系，实现湿度容错互补，宽湿度区间均可稳定固化：高湿环境下酮亚胺水解发挥主要固化作用，干燥环境下由改性腰果酚醛胺主导交联，避免单一酮亚胺干态固化差、单一酚醛胺在过水湿面易泛白的现象，能够适配硐库局部渗水、局部干燥的不均匀基面；且酮亚胺固化产物耐水解性能优良，改性腰果酚醛胺赋予交联网络一定柔性，二者共同提升固化胶层耐盐湿、抗界面开裂的综合性能，同时固化速率依靠配比可调，具备环境容错能力，适配储能硐库大面积分段流水施工节奏；同时，改性腰果酚醛胺可不依靠水汽直接参与反应，即使胶层厚度较大，也能够缓解酮亚胺厚涂内部水汽匮乏导致的固化不完全，提升胶层整体交联均匀度。

23、2、本发明通过采用有机-无机梯度植根式锚固+流变触变调节剂，实现渗透-成膜一体化：纳米硅溶胶+双硅烷复配体系，低黏度状态下渗入混凝土毛细孔3mm~8mm，在孔壁原位生成硅氧烷网络，和水泥水化产物c-s-h形成共价键，实现植根式锚固封孔；流变体系实现同一材料的薄涂低黏渗透、厚涂触变成膜，不需要更换材料，底层做锚固，面层作为粘接基座；同时，双硅烷复配既实现混凝土界面键合，又构建疏水微区，克服单一硅烷长期水浸化学键水解失效的问题。

24、3、本发明采用二缩水甘油甲基膦酸酯与疏水改性组分相互协同，共同构建兼具抗盐析离子防护与疏水-水汽缓释功能的交联网络：二缩水甘油甲基膦酸酯可络合混凝土析出的碱金属盐离子，抑制盐析结晶源头；疏水改性组分在体系内形成微相分离结构，阻挡液态水与盐离子向界面侵入；二者协同精准调控交联网络自由体积，实现阻液态水、可控缓释水蒸气的平衡效果，既不会因封闭度过高造成界面水汽压积聚而引发整体剥离，也不会因透气能力过高削弱介质阻隔性能，从机理层面同时抑制渗透压起泡、水汽压剥离两类界面失效。

25、4、本发明的施工容错性强，能够简化储能硐库现场工序；施工时基面无需烘干，仅排除持续大流量涌水即可施工；对于残留少量可溶性盐的盐析基面无需彻底除盐，能够依靠配方内部络合组分耐受残余盐离子。

26、下面通过实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。