丙烯酸盐灌浆材料在混凝土伸缩缝中的堵水防渗作用.doc

丙烯酸盐灌浆材料—— 在混凝土伸缩缝中的堵水防渗作用 张维欣1，邝健政1，胡文东1，盛乔灵2 (中科院广州化灌工程有限公司，广东广州市510070；华南师范大学，广东广州市( TDI、MDI、PAPI) 反应制得的预聚体为基料,以有机溶剂为稀释剂制备的溶剂型单组分或双组分浆材。粘度在几十到几千mPa·s之间，固结后可形成坚固的弹性体，体积可膨胀至数倍,由于-NCO含量较高，所以固结物的弹性较差[3]。浆液中含有游离的TDI单体，TDI是一种挥发性较强的物质，具有明显的刺激和致敏作用，它的蒸气对人体的毒害较大，如刺激眼粘膜与呼吸系统，引发咳嗽、头痛、哮喘等，TDI的实际危害在于它的慢性毒性，即长期接触对人体造成很大的危害[4]。浆液不溶于水，所以在潮湿面和有水的条件下对混凝土面的粘接性能较差，无法实现完全堵水，一般用来临时封堵大的涌水通道，少量的渗漏无能为力。而且含有大量的有机溶剂，固化后有机溶剂挥发，固结体易收缩，会导致重新渗漏。如五强溪大坝1995年3月至1996年6月,对5#～28#坝段间的15条漏水横缝进行防渗处理时, 根据五强溪工地现场动水灌注试验资料和其他一些工程动水堵漏的经验或教训，最终优选出SM-1聚氨酯TPT浆液配方，供五强溪工程大坝横缝动水堵漏使用[5]。采取以钻孔注浆为主、嵌缝注浆为辅的方法,从坝顶和廊道内对横缝灌入化学材料，处理后初期止漏效果明显,但1998年1月检查发现,经过化学灌浆处理的横缝又全线滴水，经分析,该坝横缝止漏处理方法考虑得比较周到，而化灌材料耐久性较差,仅仅2年时间已经失去止漏的作用[6]。 水溶性聚氨酯灌浆材料是由多异氰酸酯与亲水性的聚醚多元醇反应生成-NCO封端的预聚体，与一些添加剂所组成的单液型化学浆液。该浆液具有良好的亲水性能，水做固化剂，灌浆后对水质无污染，依靠浆液二次发泡的压力推动浆液在裂缝中充填。当前，隧道、地铁、大坝等都大量采用水性聚氨酯灌浆材料进行裂缝或各种施工缝的堵水，但是往往持续不长时间就会重新出现渗漏水，暂时堵水效果较好，但永久防渗效果差，需要大量返工，浪费了大量的资源，这主要是因为水溶性聚氨酯存在如下缺点：①水溶性聚氨酯的粘度一般大于200mpa.s，浆液本身存在的内聚力大于对混凝土表面的铺展作用力（属于宾汉体） 图1 聚氨酯固结体收缩后示意图 ②对于混凝土裂缝来说粘度偏大，只能灌注宽度较大的裂缝，但是地下工程的渗水裂缝一般都较小，因此要加入丙酮、甲苯等稀释，这些惰性的有机溶剂不参与反应，挥发后固结体收缩会导致重新渗漏；③由于浆液遇水反应，凝胶时间难以调节，浆液沿裂缝通道渗透的深度往往不够，为了调节固化时间，通常加入某些酸性物质作缓凝剂，但这类物质遇混凝土、基岩中的碱性物质立即反应，对混凝土结构和钢筋造成腐蚀破坏。④聚氨酯在发泡的过程中如果遇到混凝土表面的水，气泡会破裂形成开孔的发泡体，因此在压力下注入裂缝的聚氨酯浆液形成的发泡体开孔率比较高，在长期的水压下聚氨酯气泡会破裂，重新出现渗漏。 2、 丙烯酸盐的特点 2.1丙烯酸盐的组成及性能 丙烯酸盐堵漏灌浆材料是一种由过量的金属氧化物、氢氧化物和丙烯酸反应生成的丙烯酸盐混合物的水溶液，加入各种所需的组分生成的一种低粘度的灌浆材料。以丙烯酸钙和丙烯酸镁为主体成分，在促进剂和引发剂的作用下，双键发生自由基反应生成线性高分子，在交联剂的作用下，线性分子发生交联生成网格状高分子的凝胶体，水与网格中所含的大量亲水基团相互作用，依靠氢键、分子键作用力等物理作用容纳几倍于自身体积的水。该凝胶体仍然是以C分子为骨架的高分子聚合物，是一种不溶于水的凝胶体。 在固化过程中，浆液存在诱导期，开始时粘度保持不变，开始放热后进入加速聚合阶段，粘度上升，所以在采用丙烯酸盐灌浆的过程中，应考虑到灌浆压力下浆液的渗透深度以及浆液的凝胶时间的相互影响，调整好灌浆压力和凝胶时间应确保浆液能够渗透到缺陷部位。丙烯酸盐的浆液和凝胶体的主要性能如表1： 表1 丙烯酸盐浆液和凝胶体基本性能 凝胶体力学性能（混合后主剂浓度为20%） 序号 项目 性能指标 1 外观 淡黄色透明溶液 2 pH值 6.0～8.0 3 凝胶时间 30s～20min可调 3 浆液密度 1.005～1.105 4 初始粘度/mPa· S（23℃±2℃） 1～6 5 固砂体抗压强度/KPa ≥0.2 6 凝胶体渗透系数/cm.s-1 1.3×10-8 7 抗挤出破坏强度/MPa 0.76 8 遇水膨胀率/% 200 9 断裂伸长率/% 100 10 表面张力mN/m 29.15 11 与混凝土粘接强度远大于自身的内聚力 2.2丙烯酸盐堵水防渗机理 采用灌浆方法解决裂缝的防渗堵漏，应注重裂缝界面状况——防渗堵漏工作机理。按照通常办法，基本可以划分为3种