艾文才

(天津天大天海新材料有限公司 天津300072)

PEP-高強(qiáng)堵漏補(bǔ)強(qiáng)加固灌漿材料的研發(fā)

艾文才

(天津天大天海新材料有限公司 天津300072)

當(dāng)前，城市軌道交通建設(shè)如火如荼，地鐵作為城市軌道交通建設(shè)的重要組成部分，無(wú)論是混凝土結(jié)構(gòu)的站體還是盾構(gòu)，都存在不同程度的滲漏水問題。傳統(tǒng)的聚氨酯灌漿堵水材料具有快速堵水的優(yōu)勢(shì)，但是固結(jié)體機(jī)械強(qiáng)度低，耐老化性能差，干燥環(huán)境下易收縮，已遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足當(dāng)前的工程建設(shè)需要，因此急需研發(fā)一種既能迅速堵水，形成固結(jié)體后又兼具優(yōu)異機(jī)械強(qiáng)度和耐老化性能的灌漿材料，以滿足日益增長(zhǎng)的城市軌道交通建設(shè)的需求。介紹了PEP-高強(qiáng)堵漏補(bǔ)強(qiáng)加固灌漿材料的研發(fā)過(guò)程。

城市軌道交通 地鐵 特種環(huán)氧樹脂 改進(jìn)劑 互穿網(wǎng)絡(luò) 抗壓強(qiáng)度 抗拉強(qiáng)度 粘接強(qiáng)度 堵水

0 引 言

地鐵一般由兩部分組成，即用于上下客人的地鐵站體和用于運(yùn)輸?shù)亩軜?gòu)線。這兩部分同屬地下混凝土結(jié)構(gòu)，前者一般是明開挖施工，混凝土現(xiàn)澆筑完成，后者則為工廠預(yù)制盾構(gòu)管片，運(yùn)到現(xiàn)場(chǎng)通過(guò)盾構(gòu)技術(shù)拼裝完成。但不論如何施工，都會(huì)出現(xiàn)滲漏水問題。眾所周知，地鐵工程是涉及百年大計(jì)的隱蔽工程，滲漏水問題的治理不單單是簡(jiǎn)單的堵水，更注重長(zhǎng)期可靠性，因此，堵水材料必須兼具高機(jī)械強(qiáng)度和耐老化等特點(diǎn)。

1 現(xiàn) 狀

傳統(tǒng)的堵水材料一般為聚氨酯化學(xué)灌漿材料，最大特點(diǎn)是堵水快，其堵水原理為：①漿液注入前是穩(wěn)定的低粘度液體；②漿液遇水立即發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，最終生成不溶于水的凝膠體；③漿液遇水反應(yīng)產(chǎn)生二氧化碳?xì)怏w，使?jié){液邊膨脹邊凝固，形成其他反應(yīng)漿液所沒有的二次滲透現(xiàn)象，因而比其他化學(xué)灌漿材料有更大的滲透半徑和固結(jié)體積比，漿液能滲透到滲漏基面的深層部位。盡管優(yōu)點(diǎn)顯著，但是其存在致命缺陷，即：形成的凝膠體松軟、強(qiáng)度低，干燥狀態(tài)下易收縮，耐老化性能差。

2 新材料的研發(fā)

2.1 特種環(huán)氧樹脂的選用

環(huán)氧樹脂是指分子結(jié)構(gòu)中含有多個(gè)環(huán)氧基的高分子化合物，如：—CH(O)CH—，這種“三元環(huán)”很容易開環(huán)，有很強(qiáng)的反應(yīng)性。我們選擇的環(huán)氧樹脂，其分子結(jié)構(gòu)中不但含大量的環(huán)氧基，還含有多種官能團(tuán)，如：羥基—OH、苯環(huán)等。其在催化劑、固化劑作用下發(fā)生開環(huán)反應(yīng)，交聯(lián)成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，同時(shí)與多種官能團(tuán)立體交聯(lián)成多維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，交聯(lián)后的固結(jié)體保證了優(yōu)異的機(jī)械性能。

2.2 改進(jìn)劑的選用

在改進(jìn)劑中引入了不飽和聚氨酯樹脂及其他添加劑，其分子結(jié)構(gòu)中含異氰酸根—NCO，這就保證了其作為傳統(tǒng)化學(xué)灌漿材料快速堵水的效果。其堵水反應(yīng)簡(jiǎn)易方程式如下：

除此之外，異氰酸根—NCO還能與環(huán)氧樹脂中的環(huán)氧基—CH(O)CH—互穿交聯(lián)，形成互穿網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，因此進(jìn)一步提高了其固結(jié)體的機(jī)械性能及耐老化特點(diǎn)。

2.3 材料配方及現(xiàn)場(chǎng)施工試驗(yàn)

在滿足快速堵水效果的前提下，不但要使灌漿后的固結(jié)體兼具優(yōu)異的機(jī)械性能，還要滿足現(xiàn)場(chǎng)易操作要求。經(jīng)過(guò)大量工程試驗(yàn)，不斷調(diào)整配方，最終形成了目前的“PEP-高強(qiáng)堵漏補(bǔ)強(qiáng)加固灌漿材料”，材料組成如表1所示。

表1 PEP-高強(qiáng)堵漏補(bǔ)強(qiáng)加固灌漿材料基本組成Tab.1 Components of PEP-High Strength Plugging Reinforcement Grouting Material

該材料是一種雙組分材料，由特種環(huán)氧樹脂和改進(jìn)劑通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)混配(混配重量比＝1∶1)構(gòu)成，經(jīng)高壓灌注到滲水通道或縫隙中。材料能在干燥、潮濕以及完全水下環(huán)境條件中使用，漿液初始粘度低、滲透性高，因此其滲透半徑大，能夠灌入細(xì)微的混凝土裂縫、施工縫及蜂窩等縫隙中。漿液中改進(jìn)劑的存在，致使其遇水后會(huì)迅速發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，形成微膨脹的固結(jié)體，粘接、鑲嵌、堵塞滲水通道或縫隙，從而起到快速堵水作用。漿液中特種環(huán)氧樹脂的存在，使其本身與改進(jìn)劑相互交聯(lián)，形成互穿網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的固結(jié)體，具有更優(yōu)異的機(jī)械性能。因此該灌漿材料既具有堵水效果又兼具補(bǔ)強(qiáng)加固的作用。

3 性能指標(biāo)(見表2)

表2 PEP-高強(qiáng)堵漏補(bǔ)強(qiáng)加固灌漿材料性能指標(biāo)Tab.2Performance indexes of PEP-High Strength Plugging Reinforcement Grouting Material

4 結(jié) 語(yǔ)

該灌漿材料的研發(fā)，從實(shí)驗(yàn)室→小試→中試→量產(chǎn)，歷經(jīng)了兩年多的時(shí)間。為了適應(yīng)市場(chǎng)需求，生產(chǎn)商編制了《PEP-高強(qiáng)堵漏補(bǔ)強(qiáng)加固灌漿材料企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)》在政府網(wǎng)站上公示，產(chǎn)品送檢至天津市建筑材料產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢測(cè)中心，已經(jīng)取得了合格的檢驗(yàn)報(bào)告。目前，該產(chǎn)品已經(jīng)在地鐵建設(shè)施工中得以應(yīng)用。相信這種混凝土缺陷修復(fù)材料，不論是在當(dāng)前的地鐵領(lǐng)域還是在未來(lái)的城建領(lǐng)域、水工領(lǐng)域、民建領(lǐng)域都將大有用武之地?！?/p>

［1］ 魏濤，李珍. 三峽工程化學(xué)灌漿技術(shù)[M]. 武漢：長(zhǎng)江出版社，2008.

［2］ 汪在芹，胡鐵橋，李珍，等. 化學(xué)灌漿技術(shù)創(chuàng)新與發(fā)展[M]. 長(zhǎng)沙：中南大學(xué)出版社，2014.

［3］ 鄧敬森. 原位化學(xué)灌漿加固概論[M]. 北京：中國(guó)水利水電出版社，2009.

Research of PEP-High Strength Plugging Reinforcement Grouting Material

AI Wencai

(Tianjin University Tianhai New Material Co.，Ltd.，Tianjin 300072，China)

Today，the construction of urban rail transit is growing vigorously．As an important part of the construction， subway is being annoyed by leakage of water in both concrete structured station and shield．As traditional polyurethane grouting material has been far from meeting the needs of the current project construction，it is urgent to develop a kind of grouting material which can not only quickly block water，but also has the mechanical strength and ageing resistance，so as to meet the increasing demand of urban rail construction．The research of a PEP-high strength plugging reinforcement grouting material was introduced.

city rail transit；subway；special epoxy；improver；interpenetrating network；compression strength； tensile strength；bonding strength；water plugging

TQ323.5

A

1006-8945(2016)06-0038-02

2016-05-08