浅谈水利水电工程固结灌浆浆液材料的运用

浅谈水利水电工程固结灌浆浆液材料的运用
固结灌浆是防渗补强加固的一种重要手段。

随着防渗对加固工程的品质要求不断增多，具有高性能与应用价值的浆液材料的开发与运用也尤其重要。

本文基于目前灌浆材料的基本情况和存在的问题，系统对其种类、性能和在水利水电工程固结方面进行简要的描述。

标签：水利水电工程；固结；灌浆；浆液材料
引言
固结灌浆的对工程进行加固的方法最早出现于19世纪初，在以水利水电工程为代表的各类地质工程中，就是大量采用灌浆施工技术而实现防渗加固目的。

灌浆施工主要依据液压、气压或电动化学原理，把浆液灌入到结构的裂缝中，在含水岩层、混凝土或松散土层中凝结后，可以改善这些结构的力学等物理性能，从而达到防渗补强加固的目的。

1、常用灌浆材料的种类及其特点
灌浆材料有不同的分类方法，常见的分类方法按成分的不同一般可分为无机型、有机型和有机-无机复合型三大类。

1.1 无机型灌浆材料。

无机型灌浆材料具具有强度高，耐久性好，无毒，无味，材料来源方便，价格低廉等优点。

无机灌浆材料在固结工程方面的应用广泛，包括超细水泥、改性水泥、碱性胶凝和水玻璃与水泥复合材料都是这种无机型材料运用的典范。

其中以超细水泥灌浆材料（MFC-GM）最为常见。

最早的超细水泥是70年代初日本研制出的MC-500产品，该产品主要是通过波特兰水泥和粒化高炉矿渣（4∶1 ）混合而成的。

其浆液稳定性好，流动性好，并在固结时很少析水，甚至不析水，防渗水平高，可灌性可与化学浆液相比较，并且其结石强度大大高于化学浆液，并还具有无污染，不老化，价格低的优点。

超细水泥的成分除了钙、硅、铝、铁的氧化物外，，还复合了一定量的高分子添加剂。

超细水泥的最大特点就是颗粒粒径非常小，有的还能达到次纳米级别。

与一般水泥相比，超细水泥的性能得到了很大的提升，流动性、渗透性和强度都有很大的突破。

另外，与有机型灌浆浆液比，无机型浆液的强度高，持久性好，并且不会老化。

1.1.1 超细水泥灌浆材料的物理性能
下表列出了几种品牌超细水泥灌浆材料的物理性能，其中列出了常见的MFC- GM9000、MFC- GM8000和MFC- GM7000三种型号超细水泥的相关数据。

1.1.2 MFC- GM 的强度性能
超细水泥与普通水泥在组成上的主要不同点是在制备过程中加入了一些性能调节剂。

正是这行性能调节剂使得超细水泥具有普通水泥没有的优点。

其中，超细水泥在相同水灰比时较普通硅酸盐水泥具有更高的强度。

下表列出了超细水泥灌浆材料的强度性能。

1.2 有机型灌浆材料。

有机型灌浆材料具有凝结缓慢的特点，所以有很好的穿透能力。

但是，有机物也会给环境造成破坏，使用有机化学材料因而在很多国家遭到反对。

因此，从生态环保的角度出发，低毒无害有机灌浆材料的研发和推广是未来发展的方向。

1.2.1 丙烯酰胺类灌浆材料。

丙烯酰胺又名丙凝，美国名AM.9，日本名SS30R。

这类材料的制作，是在主剂丙烯酰胺中，掺杂配合促进剂等助剂，混合配制成的防渗材料。

这种浆液的优势在于保证渗透性能和固结性能的同时，可由人工调控改善防渗性能和凝胶时间，也正因此，丙凝被业界认为是最好的防渗堵漏材料。

1.2.2 丙烯酸盐类灌浆材料。

丙烯酸盐类灌浆材料的制作方法一般是将丙烯酸盐（钙盐和镁盐）等主剂，与交联剂、引发剂等掺杂剂，混配成水溶性浆液。

加入交联剂后就生成不溶于水的聚合物。

丙烯酸盐灌浆材料主要有粘度低、可灌入細微裂隙、凝胶渗透系数低、不含颗粒成分、胶凝时间可以控制、抗挤出能力强等优点。

但是，这种材料凝胶强度较低，价格较高，而且稳定性也不好控制。

1.2.3 聚氨酯类灌浆材料。

聚氨酯主要是由多羟基化合物与多异氰酸酯聚合而生成的一种高分子材料。

，聚氨酯类灌浆材料对工程结构中的细缝起到防水堵漏作用，广泛应用于水利水电、桥梁和矿井等结构中，是加固补强的好材料。

聚氨酯灌浆材料有两种，包括水溶性聚氨酯和油溶性聚氨酯，其中，水溶性聚氨酯浆液的作用主要是防水堵漏，而油溶性聚氨酯浆液的作用则是加固补强。

常用的水溶性聚氨酯有Hw和Lw两种。

HW由氨酚脂、环氧乙烷及甘露醇聚醚603#或604#聚合而成，主要性能是强度较高、弹性差、黏度较低、可灌性较好。

LW 是由异氰酸脂、环氧乙烷及环氧丙烷聚合而成，具有较大的弹性及遇水膨胀的特性，缺点则是黏度较大。

2、结语
不同种类的灌浆材料具有不同特点，选择合适的灌浆材料是水利水电工程等固结结构的关键因素。

在选择灌浆材料时，不仅要从性能上入手，还应该考虑到材料的经济效益和生态效应，灌浆材料的价格、毒性和污染等都是因素也很重要。

此外，开发和推广性能更加优良的新型灌浆材料，改善灌浆工艺，实现固结灌浆技术的信息化和标准化都将是未来工程固结技术的研究重点。

参考文献：
[1]邱海涛，刘伟群.超细水泥灌浆料在水泥混凝土路面裂缝修补中的应用[J].
建材与装饰，2007.9：209-211.
[2]马哲，庞浩，杨元龙，徐宇亮.化学灌浆材料的研究进展综述[J].广州化学，2014.3：9-13.
[3]王红霞，王星，何廷树，李宪军.灌浆材料的发展历程及研究进展[J].混凝土，2008.10：30-33.。