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化學灌漿材料又稱防水漿材,其與防水卷材、防水涂料、防水膩子或膠泥、橡塑止水帶或金屬止水帶等同屬防水建筑材料范圍.而所不同處則是化學灌漿材料具有如下特性:

①它是溶液,而且是真溶液.應(yīng)永不分層,無沉淀;

②粘度很低,有些漿材粘度甚至接近水;

③固化或膠凝時間可人為控制;

④可用泵灌入裂縫,充填裂隙,堵截滲漏水,具有原位修復(fù)止水結(jié)構(gòu)或單獨構(gòu)建防滲帷幕之功能,特別適用于地下隱蔽工程;

⑤固化或膠凝時體積收縮很小;

⑥固化物或膠凝體本身不滲水;

⑦固化物或膠凝體耐久性良好.上述特點和功能是我們通常熟習的防水建筑材料所不具備也無法替代的,正因如此,化學灌漿材料在防水工程上具有特殊的重要性,并以此成為防水建筑材料中不可或缺的重要成員

2.常用化灌漿材的分類

目前國內(nèi)常用的化學灌漿材料按其性能與用途大致分為兩大類,六大品種系列,上百種品牌.第一類是防滲止水型,這包括水玻璃、丙烯酸鹽、聚氨酯和木質(zhì)素漿材四大品種系列.第二類是補強加固型,這包括環(huán)氧樹脂與甲基丙烯酸甲酯漿材兩大品種系列.其中水玻璃漿材又可分堿性與酸性兩大品種,聚氨酯漿材又可分油溶性、水溶性與彈性三大品種,環(huán)氧樹脂漿材又可分為非活性稀釋劑、活性稀釋劑及呋喃樹脂三大品種.必須指出,在第一類型中的水玻璃漿材也能用于補強加固工程,只是強度較低;在第二類型中的環(huán)氧樹脂漿材也能用于防滲止水工程,只是單價偏高.現(xiàn)將國內(nèi)用量較大的環(huán)氧樹脂和聚氨酯漿材品牌及研發(fā)單位列于下表1和表2.

表1.國內(nèi)常用環(huán)氧漿材品牌及研發(fā)單位

漿材品牌SK-1JXHK中化-798CW

研發(fā)單位中國水科院天津基礎(chǔ)公司杭州華東院科研所廣州中科院化學所長江科學院

表2.國內(nèi)常用聚氨酯漿材品牌及研發(fā)單位

漿材品牌

PMLWHWTZS發(fā)單位天津大學華東院科研所華東院科研所上海隧道公司

3.主要用途及應(yīng)用部門

由于化灌漿材具有前述七大特性,故化學灌漿漿材和技術(shù)特別適用于工程建設(shè)中的堵漏止水、帷幕防滲、基礎(chǔ)加固和裂縫修補四個方面.從現(xiàn)在來看,化學灌漿的應(yīng)用領(lǐng)域主要在水電、建筑、采礦和交通四個行業(yè),具體應(yīng)用領(lǐng)域大體如下

①大壩、水庫、涵閘等基礎(chǔ)防滲帷幕和基礎(chǔ)加固；

②大堤、渠道、渡槽等的防滲堵漏及加固;

③核電站等的封閉止水防滲[1]和基礎(chǔ)加固;

④地下建筑物(如地鐵、人防、隧道等)的防滲、堵漏止水、基礎(chǔ)加固和裂縫的補強加固;

⑤礦山、工廠有毒廢渣、廢水和城市垃圾場等截滲工程的防滲帷幕;

⑥礦井建設(shè)中的涌水堵漏、流沙治理及對軟弱地層加固、穩(wěn)定的預(yù)灌漿;

⑦石油鉆井開采中的堵漏止水、鉆孔護壁加固和驅(qū)油;

⑧橋基加固及橋體裂縫補強;

⑨機場跑道和停機坪、公路和鐵路特殊路段的軟弱地層加固、防滲和混凝土裂縫補強加固;

⑩江河海港港工建筑物(如碼頭、船閘、防波堤等)的基礎(chǔ)防滲和加固

4.國內(nèi)化灌漿材應(yīng)用概況

化學灌漿材料在防水材料中雖屬小品種,但隨我國基礎(chǔ)建設(shè)的發(fā)展應(yīng)用量在逐年增加,年用量己遠超萬噸,現(xiàn)僅根據(jù)2004年沿海八城市12個企業(yè)或公司粗略統(tǒng)計的用量就有6635T,見表3.同時,在各部門中化學灌漿材料的應(yīng)用也因工程要求不同而有所不同,有所選

表3.沿海八城市12家企業(yè)或公司2004年用漿量粗略統(tǒng)計

漿材種類水玻璃聚氨酯環(huán)氧丙烯酸鹽

用量(T)/年4000220042015

擇差別.如地下建筑業(yè)及地鐵建筑防水多選用聚氨酯漿材;采礦部門止水和交通部門修復(fù)路基多選用廉價的水玻璃漿材;水電部門修筑大壩多選用丙烯酸鹽做防滲帷幕和選用環(huán)氧漿材加固壩基;文物保護部門則選用甲基丙烯酸甲酯漿材來修復(fù)文物建筑等.化學灌漿材料在大型工程中應(yīng)用量是很大的.葛洲壩電站一期工程護坦止水系統(tǒng)滲漏事故的修復(fù),一次用彈性聚氨酯漿材20余噸;上海地鐵4號線塌方冒水事故僅止水一項用聚氨酯漿材就達102噸;三峽工程近幾年防滲堵漏和地基加固應(yīng)用各種化學灌漿材料570多噸,見表4;廣東一家化灌企業(yè)

表4.三峽工程化灌漿材應(yīng)用概況

漿材名稱CW環(huán)氧LW+HW聚氨酯丙烯酸鹽

主要用途地基加固止水堵漏防滲帷幕

漿材用量(T)32018070

去年僅在桂、粵、湘公路修復(fù)工程的路基加固防滲中就用了水玻璃漿材2000噸以上,由此可見一斑

5.國內(nèi)化灌漿材研究概況

我國化學灌漿事業(yè)是解放后開創(chuàng)的,經(jīng)50余年發(fā)展,成績斐然[2].這與一些產(chǎn)業(yè)部門和部份大專院校培養(yǎng)了一批從事化學灌漿技術(shù)的研究隊伍密切相關(guān).隨著我國基礎(chǔ)建設(shè)的發(fā)展,防水化灌漿材應(yīng)用量逐年上升,漿材開發(fā)與應(yīng)用的研究也在逐步增多.以近五年為例,在科技期刊雜志庫撿索中化學灌漿的研究論文約有323篇,其中漿材研究與應(yīng)用占240篇,見表5.由

表5.近五年國內(nèi)化灌漿材研究與應(yīng)用撿索概況

漿材環(huán)氧聚氨酯水玻璃丙烯酸鹽丙凝甲凝木質(zhì)素篇數(shù)1127327111052

%46.730.411.24.64.22.10.8

表5可見,從研究論文數(shù)量排序講,前三位是環(huán)氧樹脂漿材、聚氨酯漿材和水玻璃漿材,而

實際應(yīng)用中則正相反,水玻璃漿材多于聚氨酯漿材,而聚氨酯漿材又多于環(huán)氧樹脂漿材.從研究與應(yīng)用所獲成果水平來看也較高,世人矚目的三峽工程化學灌漿的成果就是例子.該工程在

①應(yīng)用國內(nèi)研制的無毒丙烯酸鹽漿材,替代有毒并有致癌可疑的丙凝漿材,首次建造大壩化學防滲帷幕[3];

②選用CW環(huán)氧漿材和水泥—化學復(fù)合灌漿技術(shù),加固軟弱泥化斷層破碎帶;和

③采用包括化學漿材在內(nèi)的五層防滲止水措施,處理好泄水閘迎水面多條混凝土活縫上[4]都達到了國際先進水平.這其中三峽工程的高水頭混凝土活縫處理,一直是中外媒體關(guān)注的焦點

6.化灌漿材與環(huán)境保護

化學材料中常含少量有毒害的化合物,用于防水的化學灌漿材料也不例外,因此研究與應(yīng)用化灌漿材的人員一定要提高環(huán)保意識,做好防止污染的工作.積多年從事研究與應(yīng)用防水化灌漿材工作的經(jīng)驗,特提出如下選擇與應(yīng)用化灌漿材,防止污染的四條原則[5]:

①能用水泥漿材解決工程防滲加固問題的絕不用化灌漿材;

②在滿足工程防水設(shè)計基本要求的前提下,選用化灌漿材應(yīng)首選無環(huán)境污染的水玻璃漿材;

③選用其它防水化灌漿材應(yīng)選用無公害產(chǎn)品,并注意不要任意擴大應(yīng)用范圍及用量;

④對含有毒化合物的化灌漿材建議停用、禁用,盡快研究尋找替代用品.譬如以丙烯酰胺為主劑組成的丙凝漿材、以糠醛為稀釋劑的環(huán)氧漿材、以甲醛為主要成份的脲醛樹脂漿材等,其所含丙烯酰胺、甲醛有致癌可疑,而糠醛對人的神經(jīng)中樞有害,己被聯(lián)合國有關(guān)組織正式列入12種禁用、限用化合物名單.上述三種漿材應(yīng)屬禁用、限用范圍

化學灌漿材料由于具有獨特的優(yōu)良性能使之成為防水建筑材料中不可或缺的重要成員之一.其在我國的研究、生產(chǎn)與應(yīng)用都在不斷發(fā)展.應(yīng)用化學灌漿材料要注重環(huán)境保護.相信化灌漿材今后在我國水電、交通、建筑、采礦等行業(yè)應(yīng)用前景一定是很寬廣的.