防水建筑材料研究分析论文
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化学灌浆材料又称防水浆材,其与防水卷材、防水涂料、防水腻子或胶泥、橡塑止水带或金属止水带等同属防水建筑材料范围.而所不同处则是化学灌浆材料具有如下特性:
①它是溶液,而且是真溶液.应永不分层,无沉淀;
②粘度很低,有些浆材粘度甚至接近水;
③固化或胶凝时间可人为控制;
④可用泵灌入裂缝,充填裂隙,堵截渗漏水,具有原位修复止水结构或单独构建防渗帷幕之功能,特别适用于地下隐蔽工程;
⑤固化或胶凝时体积收缩很小;
⑥固化物或胶凝体本身不渗水;
⑦固化物或胶凝体耐久性良好.上述特点和功能是我们通常熟习的防水建筑材料所不具备也无法替代的,正因如此,化学灌浆材料在防水工程上具有特殊的重要性,并以此成为防水建筑材料中不可或缺的重要成员
2.常用化灌浆材的分类
目前国内常用的化学灌浆材料按其性能与用途大致分为两大类,六大品种系列,上百种品牌.第一类是防渗止水型,这包括水玻璃、丙烯酸盐、聚氨酯和木质素浆材四大品种系列.第二类是补强加固型,这包括环氧树脂与甲基丙烯酸甲酯浆材两大品种系列.其中水玻璃浆材又可分碱性与酸性两大品种,聚氨酯浆材又可分油溶性、水溶性与弹性三大品种,环氧树脂浆材又可分为非活性稀释剂、活性稀释剂及呋喃树脂三大品种.必须指出,在第一类型中的水玻璃浆材也能用于补强加固工程,只是强度较低;在第二类型中的环氧树脂浆材也能用于防渗止水工程,只是单价偏高.现将国内用量较大的环氧树脂和聚氨酯浆材品牌及研发单位列于下表1和表2.
表1.国内常用环氧浆材品牌及研发单位
浆材品牌SK-1JXHK中化-798CW
研发单位中国水科院天津基础公司杭州华东院科研所广州中科院化学所长江科学院
表2.国内常用聚氨酯浆材品牌及研发单位
浆材品牌
PMLWHWTZS发单位天津大学华东院科研所华东院科研所上海隧道公司
3.主要用途及应用部门
由于化灌浆材具有前述七大特性,故化学灌浆浆材和技术特别适用于工程建设中的堵漏止水、帷幕防渗、基础加固和裂缝修补四个方面.从现在来看,化学灌浆的应用领域主要在水电、建筑、采矿和交通四个行业,具体应用领域大体如下
①大坝、水库、涵闸等基础防渗帷幕和基础加固；
②大堤、渠道、渡槽等的防渗堵漏及加固;
③核电站等的封闭止水防渗[1]和基础加固;
④地下建筑物(如地铁、人防、隧道等)的防渗、堵漏止水、基础加固和裂缝的补强加固;
⑤矿山、工厂有毒废渣、废水和城市垃圾场等截渗工程的防渗帷幕;
⑥矿井建设中的涌水堵漏、流沙治理及对软弱地层加固、稳定的预灌浆;
⑦石油钻井开采中的堵漏止水、钻孔护壁加固和驱油;
⑧桥基加固及桥体裂缝补强;
⑨机场跑道和停机坪、公路和铁路特殊路段的软弱地层加固、防渗和混凝土裂缝补强加固;
⑩江河海港港工建筑物(如码头、船闸、防波堤等)的基础防渗和加固
4.国内化灌浆材应用概况
化学灌浆材料在防水材料中虽属小品种,但随我国基础建设的发展应用量在逐年增加,年用量己远超万吨,现仅根据2004年沿海八城市12个企业或公司粗略统计的用量就有6635T,见表3.同时,在各部门中化学灌浆材料的应用也因工程要求不同而有所不同,有所选
表3.沿海八城市12家企业或公司2004年用浆量粗略统计
浆材种类水玻璃聚氨酯环氧丙烯酸盐
用量(T)/年4000220042015
择差别.如地下建筑业及地铁建筑防水多选用聚氨酯浆材;采矿部门止水和交通部门修复路基多选用廉价的水玻璃浆材;水电部门修筑大坝多选用丙烯酸盐做防渗帷幕和选用环氧浆材加固坝基;文物保护部门则选用甲基丙烯酸甲酯浆材来修复文物建筑等.化学灌浆材料在大型工程中应用量是很大的.葛洲坝电站一期工程护坦止水系统渗漏事故的修复,一次用弹性聚氨酯浆材20余吨;上海地铁4号线塌方冒水事故仅止水一项用聚氨酯浆材就达102吨;三峡工程近几年防渗堵漏和地基加固应用各种化学灌浆材料570多吨,见表4;广东一家化灌企业
表4.三峡工程化灌浆材应用概况
浆材名称CW环氧LW+HW聚氨酯丙烯酸盐
主要用途地基加固止水堵漏防渗帷幕
浆材用量(T)32018070
去年仅在桂、粤、湘公路修复工程的路基加固防渗中就用了水玻璃浆材2000吨以上,由此可见一斑
5.国内化灌浆材研究概况
我国化学灌浆事业是解放后开创的,经50余年发展,成绩斐然[2].这与一些产业部门和部份大专院校培养了一批从事化学灌浆技术的研究队伍密切相关.随着我国基础建设的发展,防水化灌浆材应用量逐年上升,浆材开发与应用的研究也在逐步增多.以近五年为例,在科技期刊杂志库捡索中化学灌浆的研究论文约有323篇,其中浆材研究与应用占240篇,见表5.由
表5.近五年国内化灌浆材研究与应用捡索概况
浆材环氧聚氨酯水玻璃丙烯酸盐丙凝甲凝木质素篇数1127327111052
%46.730.411.24.64.22.10.8
表5可见,从研究论文数量排序讲,前三位是环氧树脂浆材、聚氨酯浆材和水玻璃浆材,而
实际应用中则正相反,水玻璃浆材多于聚氨酯浆材,而聚氨酯浆材又多于环氧树脂浆材.从研究与应用所获成果水平来看也较高,世人瞩目的三峡工程化学灌浆的成果就是例子.该工程在
①应用国内研制的无毒丙烯酸盐浆材,替代有毒并有致癌可疑的丙凝浆材,首次建造大坝化学防渗帷幕[3];
②选用CW环氧浆材和水泥—化学复合灌浆技术,加固软弱泥化断层破碎带;和
③采用包括化学浆材在内的五层防渗止水措施,处理好泄水闸迎水面多条混凝土活缝上[4]都达到了国际先进水平.这其中三峡工程的高水头混凝土活缝处理,一直是中外媒体关注的焦点
6.化灌浆材与环境保护
化学材料中常含少量有毒害的化合物,用于防水的化学灌浆材料也不例外,因此研究与应用化灌浆材的人员一定要提高环保意识,做好防止污染的工作.积多年从事研究与应用防水化灌浆材工作的经验,特提出如下选择与应用化灌浆材,防止污染的四条原则[5]:
①能用水泥浆材解决工程防渗加固问题的绝不用化灌浆材;
②在满足工程防水设计基本要求的前提下,选用化灌浆材应首选无环境污染的水玻璃浆材;
③选用其它防水化灌浆材应选用无公害产品,并注意不要任意扩大应用范围及用量;
④对含有毒化合物的化灌浆材建议停用、禁用,尽快研究寻找替代用品.譬如以丙烯酰胺为主剂组成的丙凝浆材、以糠醛为稀释剂的环氧浆材、以甲醛为主要成份的脲醛树脂浆材等,其所含丙烯酰胺、甲醛有致癌可疑,而糠醛对人的神经中枢有害,己被联合国有关组织正式列入12种禁用、限用化合物名单.上述三种浆材应属禁用、限用范围
化学灌浆材料由于具有独特的优良性能使之成为防水建筑材料中不可或缺的重要成员之一.其在我国的研究、生产与应用都在不断发展.应用化学灌浆材料要注重环境保护.相信化灌浆材今后在我国水电、交通、建筑、采矿等行业应用前景一定是很宽广的.