水性环氧灌浆材料的性能的研究.pdfVIP

水性环氧灌浆材料的性能研究 张维欣1 张亚峰2’3 徐字亮2一 邝健政L2一 (1 中国科学院广州化学研究所广东广州510650； 2 中国科学院广州化学灌浆工程有限公司 广东广州510070； 3 广东省化学灌浆工程技术研究开发中心 广东广州 510650) 摘要制备了低粘度的衣康酸环氧酯树脂，研究了溶剂、含水量、共聚组分对衣康酸环氧酯树脂水 溶性灌浆材料的影响。通过添加一种侧链上含有强亲水基团的水溶性组分，解决了材料的干缩问题。 并探讨了水性材料在低温下的稳定性。 关键词 衣康酸水性环氧环保型 目前，化学灌浆解决了许多建筑土木工程技术难题，被称作是土木工程的“医 生”，但是本身的毒性和对环境的危害性一直受到人们的批评。化学灌浆材料影响和污 染环境的途径主要存在于两个方面：其一，浆液固化前毒性；其二，灌浆材料聚合后 随着时间、环境等因素而导致的老化和分解而形成的有害物质的扩散等。随着环保意 识的逐渐增强，人们在问：大量地使用化学灌浆材料会不会对环境造成无法弥补的伤 害(如当地的地下水资源)?这些含毒性物质的浆材，对施工人员和研发工作者身体健 康是否会造成长期潜在威胁?这些都引起了人们的忧虑，因此无挥发有机溶剂或水溶 性材料日益被重视。20世纪60年代以丙烯酰胺为主剂、水为溶剂的堵水防渗化学灌浆 材料，因其低粘度和优异的渗透能力，且固结后为不溶于水的弹性体，被广泛地用于 细微裂隙岩石和细砂层的防渗灌浆。直到1974年日本应用丙烯酰胺化学灌浆造成水质 环境污染后，许多国家才相继限制使用此种灌浆材料。丙烯酰胺浆材被禁用，促进了 丙烯酸盐的研究，丙烯酸盐是一种性能与丙烯酰胺相似的灌浆材料，但其毒性远比丙 烯酰胺低得多。1980年美国开始用丙烯酸盐(Ac一400)来代替丙烯酰胺浆材。但是丙 烯酸盐类浆材由于本身性能的局限，如聚合体和固砂体的抗压强度低，一般只有0．3一 O．9MPa，只能做到防渗和堵漏，对于结构整体性的恢复起不到任何作用；虽然利用丙 烯酸钙的拮抗作用降低了浆液的毒性，但是作为主体之一的丙烯酸镁的毒性(加轴= 化，对环境仍然存在威胁。 石红菊等人率先制备了水溶性环氧灌浆材料，该材料与传统的防渗堵漏灌浆材 料——丙烯酰胺、丙烯酸盐相比，丙烯酰胺、丙烯酸盐的浆液粘度为1．2—2mPa·s。 体的压缩强度为o．4—1．3MPa，比前两者要高。本实验室在此基础上进一步研制出综 合性能更加优异的水性环氧灌浆材料，制备了一种价格低廉、来源广泛的环保型堵水 作者简介：张维欣(1980一)，男，山东临沂人，现为中国科学院广州化学研究所在读研究生，2005年 入学。 灌浆材料，希望通过这种绿色灌浆材料实现堵水防渗功能，同时能够对基体整体结构 的恢复起到一定的作用。 1实验部分 1．1 实验与仪器 环氧树脂828，工业品；衣康酸(1A)，工业品；氨水，分析纯；过硫酸铵，分析 纯；三乙醇胺，分析纯；旧标准砂；NDJ一4型旋转式粘度计，SANs微机控制电子万 能试验机CMl7503，上海雷磁精密数显酸度计PHs一25C型。 1．2 水溶性衣康酸环氧酯树脂的合成 参照文献[5]新型水溶性环氧灌浆材料的制备方法。 1．3水溶性衣康酸环氧酯树脂灌浆材料的制备 以中和后的树脂为主剂，按表1的比例配制得到水溶性衣康酸环氧酯树脂灌浆材 料。 表1 浆液的组成和配比 组分名称 作用 原料配比 水溶性衣康酸环氧酯树脂(80％～90％) 主剂 100份 水溶性共聚组分 提高强度 0—15份 三乙醇胺 促进剂 l一3份 过硫酸铵 引发剂 2—5份 铁氰化钾 缓凝剂 0～O．16份 水 溶剂