[发明专利]一种用于盾构法地铁隧道的阻尼管片

说明书

技术领域

本发明属于材料领域，具体涉及地铁隧道用阻尼管片，尤其涉及一种用于盾构法地铁隧道减振降噪的具有阻尼性能的管片。

背景技术

地铁在给城市出行带来极大便利的同时，也给城市环境带来了一定的振动与噪声污染。城市轨道交通在运行过程中产生的振动和噪声对沿线居民的健康安全、建筑物的保护、精密仪器的正常工作带来了极大的负面影响。控制地铁振动的主要手段之一就是利用阻尼材料制成阻尼结构，来达到减振降噪的目的。目前，阻尼材料从材质上分，主要有橡胶类板材和高分子涂料。橡胶类板材主要是各种橡胶减振衬垫、阻尼橡胶板、橡胶减振器等，施工时需要使用粘合剂将橡胶板黏贴在被处理部位。这些部分通常是比较平整的物面，例如钢板、铝板等。而对于地铁隧道等建筑工程，只能使用阻尼涂料，其中最常见的是石棉沥青阻尼涂料；然而由于其中含有大量沥青、有机溶剂等有害物质，已经被逐渐禁止使用。

为了解决复杂形貌表面阻尼材料的施工问题，喷涂型阻尼材料应运而生；喷涂型阻尼材料利用高分子的粘弹特性，在受到外界振动激励时发生弹性形变而吸收能量。此后，有研究者将碳纳米管、石墨烯等碳基填料加入到喷涂型粘弹阻尼材料当中，利用碳基材料表面与粘弹阻尼材料界面之间的相对滑移而增大能量的损耗。然而碳基材料的掺杂量不宜过大，如果碳基材料含量过多会影响到粘弹型阻尼层的物理性能，使材料的喷涂性能、力学性能、与基材附着力都有所下降。在碳基材料掺杂量较低的情况下，通过界面之间滑移所产生的耗能就变得十分有限，无法大幅度对材料的阻尼性能进行提升。

发明专利申请2015103724071公开了一种“石墨烯改性聚氨酯-环氧树脂水性阻尼涂料的制备方法”。该方法先用化学氧化法制备了氧化石墨烯；然后以4,4’-二苯基甲烷二异氰酸酯和聚四氢呋喃为单体，丁酮为溶剂，二丁基二月桂酸锡为催化剂，以1,4-丁二醇和2,2-双(羟甲基)丙酸为扩链剂，1-甲基-2-吡咯烷酮为溶剂制备聚氨酯预聚体。最后加入环氧树脂形成互穿聚合物网络，去离子水做乳化剂，并加入氧化石墨烯，超声使其分散，旋蒸去除溶剂，从而得到石墨烯改性的聚氨酯-环氧树脂。虽然该方法以石墨烯为填料对聚氨酯-环氧树脂互穿聚合物网络进行改性，不但结合了聚氨酯和环氧树脂的优点，而且同时引进了石墨烯优异的力学性能，提高了涂料的阻尼性能、拉伸强度、以及热稳定性。然而，该方法的主要目的是提高涂料的力学性能，防止涂料的开裂。从提高阻尼性能的角度来说，其存在的问题为：其阻尼性能主要来自于石墨烯表面与互穿网络聚合物之间在受到外界激励时所产生的相对滑移而消耗能量；而由于该发明中石墨烯为单层石墨结构，且体积含量较少，因此所产生的阻尼性能也十分有限；如果石墨烯体积含量过多则会破坏聚合物互穿网络结构的连续性，反而使涂料的力学性能有所下降。因此，该方法制备涂料的阻尼效果非常有限。

发明专利申请200910017943.4公开了“一种喷涂聚氨酯-脲阻尼减振降噪材料”。所述喷涂型聚氨酯-脲阻尼减振降噪防护材料由等体积的A、R两组分组成，经高压撞击混合设备混合后喷涂到混凝土底材上，瞬间就形成一层性能优异的阻尼减振降噪防护涂层。所述A组分为异氰酸酯与聚合物多元醇生成的半预聚体；R组分为端氨、羟基聚醚、二胺类扩链剂和助剂形成的混合物。该材料具有固化速度快、粘弹性好、强度大、阻尼减振降噪性能优异等优点,能够在复杂、恶劣环境条件下高效率施工；其阻尼损耗因子为≥0.05，断裂伸长率为≥400％，撕裂强度为≥45KN/m，冲击强度为50Kg。然而，其阻尼性能仍然不足以满足地铁隧道用阻尼材料的要求。

在地铁的施工工艺中，盾构法是一种全机械化的施工方法，具有施工速度快、洞体质量稳定、对周围建筑物影响较小等特点，在软土地基段施工中具有明显的优势。施工过程当中，在开挖面进行土体开挖的同时，将预制好的混凝土管片进行拼装，形成隧道结构。为了防止四周围岩发生向隧道内的塌方，需要向盾尾空隙进行注浆，以避免地表沉降。目前，盾构法地铁隧道施工中，通常采用的减振降噪方法为减振扣件、梯形轨枕、橡胶减振器、钢弹簧浮制板等手段。然而，这些减振手段施工工艺较为复杂，不同程度上都会延长地铁隧道的建设周期，并且因距离轮轨较近会造成严重的波磨现象，使钢轨严重变形，需要定期进行打磨维护，不但增加了大量的人力物力，同时还对地铁的行车安全造成重大隐患。研究发现，减振手段距离轮轨越近，越容易产生波磨现象。

发明内容