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1.防水建筑材料的重要成員

化學(xué)灌漿材料又稱防水漿材,其與防水卷材、防水涂料、防水膩?zhàn)踊蚰z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(xué)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(shí)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(dú)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(shí)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(diǎn)和功能是我們通常熟習(xí)的防水建筑材料所不具備也無法替代的,正因如此,化學(xué)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(guó)內(nèi)常用的化學(xué)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(bǔ)強(qiáng)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(bǔ)強(qiáng)加固工程,只是強(qiáng)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(jià)偏高.現(xiàn)將國(guó)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(guó)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(guó)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(xué)所長(zhǎng)江科學(xué)院

表2.國(guó)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(xué)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(xué)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(bǔ)四個(gè)方面.從現(xiàn)在來看,化學(xué)灌漿的應(yīng)用領(lǐng)域主要在水電、建筑、采礦和交通四個(gè)行業(yè),具體應(yīng)用領(lǐng)域大體如下

①大壩、水庫(kù)、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(bǔ)強(qiáng)加固;

⑤礦山、工廠有毒廢渣、廢水和城市垃圾場(chǎng)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(duì)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(hù)壁加固和驅(qū)油;

⑧橋基加固及橋體裂縫補(bǔ)強(qiáng);

⑨機(jī)場(chǎng)跑道和停機(jī)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(bǔ)強(qiáng)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(guó)內(nèi)化灌漿材應(yīng)用概況

化學(xué)灌漿材料在防水材料中雖屬小品種,但隨我國(guó)基礎(chǔ)建設(shè)的發(fā)展應(yīng)用量在逐年增加,年用量己遠(yuǎn)超萬噸,現(xiàn)僅根據(jù)2004年沿海八城市12個(gè)企業(yè)或公司粗略統(tǒng)計(jì)的用量就有6635T,見表3.同時(shí),在各部門中化學(xué)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(jì)

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(jià)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(hù)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(xué)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(hù)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(hào)線塌方冒水事故僅止水一項(xiàng)用聚氨酯漿材就達(dá)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(xué)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(guó)內(nèi)化灌漿材研究概況

我國(guó)化學(xué)灌漿事業(yè)是解放后開創(chuàng)的,經(jīng)50余年發(fā)展,成績(jī)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(xué)灌漿技術(shù)的研究隊(duì)伍密切相關(guān).隨著我國(guó)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(kù)撿索中化學(xué)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(guó)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(shí)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(xué)灌漿的成果就是例子.該工程在

①應(yīng)用國(guó)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(xué)防滲帷幕[3];

②選用CW環(huán)氧漿材和水泥—化學(xué)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(xué)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(dá)到了國(guó)際先進(jìn)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(diǎn)

6.化灌漿材與環(huán)境保護(hù)

化學(xué)材料中常含少量有毒害的化合物,用于防水的化學(xué)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(shí),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(yàn),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(jì)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(kuò)大應(yīng)用范圍及用量;

④對(duì)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(duì)人的神經(jīng)中樞有害,己被聯(lián)合國(guó)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(xué)灌漿材料由于具有獨(dú)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(guó)的研究、生產(chǎn)與應(yīng)用都在不斷發(fā)展.應(yīng)用化學(xué)灌漿材料要注重環(huán)境保護(hù).相信化灌漿材今后在我國(guó)水電、交通、建筑、采礦等行業(yè)應(yīng)用前景一定是很寬廣的.