XT—丙烯酸盐灌浆材料研究与应用

XT—丙烯酸盐灌浆材料研究与应用
宾斌2,3 李业琛1,2,3  邝健政1,2,3陈雪亮1,2,3
(1.中科院广州化学研究所,广东广州市 510650;2.中科院广州化灌工程有限公司,广东广州市 510070;3.广东省化学灌浆工程技术研究开发中心,广东广州市,510650)
 
摘要:本文针对湿混凝土裂缝及丙烯酸盐材料的特点,选用丙烯酸盐作为主剂,在材料中加入XT添加剂并改变引发体系,成功研制出了一种高弹、高韧及一定粘接力的适合于湿混凝土裂缝防渗堵漏的XT—丙烯酸盐灌浆材料。
关键词:丙烯酸盐 防渗堵漏 裂缝 混凝土
 
    20世纪60年代以丙烯酰胺为主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,作为永久性工程的防渗化学灌浆材料。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,许多国家如日本、美国相继限制使用此种材料。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。丙烯酸盐灌浆材料作为丙烯酰胺灌浆材料的替代产品开始受到广泛重视,1980年美国开始用丙烯酸盐(AC-400)来代替丙烯酰胺浆材。我国研究丙烯酸盐作为灌浆材料始于70年代,广州化学研究所对高浓度的丙烯酸盐浆液作了一些室内试验,80年代中期水利水电科学研究院以丙烯酸镁为主剂研制了AC-MS灌浆材料。此后,长江科学院针对三峡工程的防渗要求,在总结国内外化学灌浆经验的基础上,以引力场和拮抗作用成功研制出黏度较低(仅1.5~2.8cP)、不含颗粒成分、浆液毒性轻微、凝胶无毒、可灌入细微裂隙的丙烯酸盐灌浆材料。该项技术于20世纪80年代应用于江西万安水电站大坝基础防渗灌浆,并取得了较好的防渗效果。不过,丙烯酸盐灌浆材料作为一种优良的防渗材料,很少应用到湿混凝土裂缝的防渗堵漏方面。
    一般而言,湿混凝土裂缝有如下特点:湿混凝土裂缝中存在细水流,具有一定的水压;湿混凝土裂缝宽度因外界条件如温度,荷载变化而变化等;针对这些特点,要求我们的材料能够与水混溶并能够在水中固化;要求材料自身有较好的伸缩性,能够在冷冻或干湿循环多次后不被破坏;要求材料对裂缝表面有较好的粘接力等。当前使用的丙烯酸盐灌浆材料的主剂含有大量的钙、镁质与混凝土中材质相近,相互间具有较好的亲和力,但是在混凝土中没有水的情况下,丙烯酸盐灌浆材料固结体失水干缩,在修补过的裂缝中产生空隙;或因伸缩性不好,使材料本身开裂,致使混凝土重新渗漏水。
中科院广州化灌工程有限公司化灌工程中心李业琛等研究员经过多年的工程实践与实验,针对丙烯酸盐应用于湿混凝土裂缝防渗堵漏中存在的一系列问题,研制了一种适用于湿混凝土裂缝防渗堵漏的XT—丙烯酸盐灌浆材料。李业琛等研究员针对丙烯酸盐材料应用于混凝土裂缝所存在的缺陷,从丙烯酸盐的聚集态方面考虑,通过加入添加剂XT及变换引发体系,改变了丙烯酸盐聚合后的聚集态,得到了一种固化后具有高弹、高韧及较高粘接力的XT—丙烯酸盐灌浆材料。
1  材料
1.1 丙烯酸盐灌浆材料的基本组成

组成
质量百分数
XT—的丙烯酸盐水溶液(约40%)(不含双丙烯酰胺)
100
引发剂水溶液(溶质占0.8%)
50
促进剂水溶液(溶质占0.8%)
50

1.2 基本物理性能
    主剂外观:淡黄色液体;
    密度:1.15~1.20g/cm3
    黏度:<1cP;
    固结体:白色弹性体;
    固化时间:可根据需要在30s~20min之间可调。
2 固结体性能均在长春科新W3020万能试验机上测试)
2.1 基本力学性能
    固砂体抗压强度:>0.6MPa(24小时,湿养护),>6MPa(三天,常温干养护)。
    拉伸性能:断裂伸长率:>200%。
2.2 干缩失水后的性能
    由于丙烯酸盐含有大量的钙镁质与混凝土中材质相近,导致丙烯酸盐浆材与混凝土裂缝的粘接力比丙凝浆材要强。未加入添加剂XT的丙烯酸盐材料固化反应不均匀,弹性、韧性不好,表面粘接力不强,出现图1B、C所示的两种情况。丙烯酸盐灌浆材料固结体开裂出现在裂缝表面或材料内部,易于再次出现渗漏水。XT—丙烯酸盐灌浆材料固化后表面发粘,具有较好的弹性、韧性,在丙烯酸盐固结体干缩时,如下图1A所示,在XT—丙烯酸盐灌浆材料固结体失水干缩过程中,是自身的干瘪收缩,而不会再次出现裂缝,当有水汽存在时,会吸水膨胀,这样被修补过的裂缝就难以再次产生渗水现象,达到解决渗漏水的堵止目的。
图1
3 工程应用
①楼房管道渗水。 某房在新建两年后,板间水管道破裂,水流到在两个管口处,在两个管口处,出现严重渗漏(如图2),之前业主请人采用丙凝与水泥水玻璃两种材料相结合进行管口修补后,半年后又出现管口渗漏,并致房屋发霉。现采用XT-丙烯酸盐灌浆材料进行处理,至今约一年,无任何渗水现象。

图2
②地下工程的渗水与治理。 图为某新建地铁盾构片的管片间漏水,水压较大,采用水泥浆+XT-丙烯酸盐灌浆材料复合灌浆工法。水泥浆+XT-丙烯酸盐灌浆材料混合后能够在瞬间固化,并固结成为较高强度的固结体,并立刻将水压封止住,XT-丙烯酸盐灌浆材料可在其中起到加速固化,并具有防渗止水作用。

图3
 
③大坝止水。图为韶关某大坝,在修建后出现严重渗漏水,采用聚氨酯灌浆材料与丙烯酸盐灌浆材料两种材料灌浆止水,至今约有三个月,暂未见渗透水现象。

 
图4
④厕所间、浴室的渗水漏水治理。已采用丙烯酸盐灌浆材料对多个厕所间、浴室进行修复。
 
    作者介绍:宾斌(1982—),男,湖南衡阳人,硕士,主要从事方向为地基与基础处理,构筑物、地下工程的结构和材料研究与应用。

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