化学灌浆-环保型环氧灌浆材料

新型环保型环氧灌浆材料

一、前言

化学灌浆是一个专业性很强的范涛，主要是指利用化学材料配置成的真溶液为主体材料的灌浆方法，有渗透能力强、可灌性好、材料性能广泛、适用性强、固化性能灵活可控等优点。相比其他国家，我国在这方面的一些研究起步较晚，但自20世纪50年代开始，我国在灌浆技术方面的研究和工程应用发展迅速、规模较大，目前化学灌浆已经成为我国现代工程技术不可或缺的一个组成部分。特别是近几年在水电行业（大坝、堤防、水库、电站）应用广泛（大坝渗漏处理、混凝土裂缝处理、坝基软弱地基处理等）且规模较大。例如锦屏一级水电站坝基地质缺陷处理工程，是目前世界上最大的地质缺陷处理工程，处理方法采用的是水泥-化学复合灌浆，化学灌浆采用的是由深圳市帕斯卡系统建材有限公司供应的PSI-5系环氧灌浆材料。化学灌浆解决了许多工程难题，取得了良好的效益。

目前环氧树脂类化学灌浆材料因其渗透能力强、可灌性好、操作时间可控、工程适应能力强、力学性能良好、耐久性能优良而成为目前主流化学灌浆材料。而目前国内的环氧树脂类灌浆材料大部分环保性能较差，施工时对施工人员及环境有一定的影响，国外的环氧树脂类灌浆材料虽然环保性能优异，但可灌性较差。因此，研发即具优异的力学性能又兼具良好的环保性能的化学灌浆材料成为了目前化学灌浆行业的首要难题，为解决这一难题，深圳市帕斯卡系统建材有限公司组织了专业研发团队，耗时3年，不断试验，最终研发出了帕斯卡®PSI-555系列环保型环氧灌浆材料，并成功应用于观音岩水电站坝基地质缺陷处理工程。该材料即具备优异的力学性能及浆材操作性能等糠醛丙酮系改性环氧的所有优点，并展现出环氧树脂类材料的超长耐久性特点。且在浆液的环保性能、安全性、材料与工况适应性、工人作业环境等方面获得根本性改善，PSI-555不含糠醛。PSI-555系列环保型环氧灌浆材料，无论是固化前亦或固化后的固结体均符合食品级环境卫生安全标准。

二、新型环保型环氧灌浆材料的特性

1、浆材及其固化物的环保性能

PSI-555系列环保型环氧灌浆材料（以下简称PSI-555）浆液透明无色（或淡黄色）、无刺激性气味、无毒。实属真正意义上的环境友好型灌浆材料。因其出色的环保性能，令化学灌浆施工作业环境更加轻松，特别是在较封闭的环境下施工时，避免了一般化灌材料的刺激性气味导致的施工人员的不适感，极大地改善了灌浆施工环境及工人作

业卫生安全。它是迄今化学灌浆材料发展上的一次重要技术革新：PSI-555兼具了最严格的环保性能及最优异的浆材操作性能与固化物力学性能于一体。PSI-555克服了欧美、日本等国家产品之可灌性差、渗透性不好、操作时间短等弱点（但产品环保性能优良）；又彻底解决了国内产品普遍存在的环保性能不够理想的问题。PSI-555浆液及其固化物均符合食品级环境卫生安全标准。

2、浆液特质物性

PSI-555是由透明的改性环氧树脂（A液）及透明的固化剂（或淡黄色B液）组成，施工时按比率混合。PSI-555完全继承了糠醛丙酮系改性环氧灌浆材料的浆液灌注特性，对环氧的固化过程、与介质的接触角、亲水性、憎水性、水下内聚性等性能予以平衡改进后形成的一种高渗透、高性能的环保型环氧灌浆材料。PSI-555环保型环氧灌浆材料具亲水性兼憎水性，其比重、粘度略大于水，内聚力强，能与水形成稳定界面。具有特优的浸润能力与超强渗透性。PSI-555良好的可灌性为一些渗透性差的弱岩或泥化岩层处理以及大体积混凝土深层细微裂缝灌浆等难点问题，提供了有利的材料性能方面的先决条件。

3、浆液操作性能

PSI-555根据工况条件需要，通过浆液A、B组份配合比调整，可实现不同的操作时间及固化时间，浆液的可操作时间具有宽幅（配比区间）可调性。只要是在限定的配比区间内，以任意配比混合A、B两组份，其固化物均能符合固化物力学性能要求，而浆液可操作时间与固化时间的长短则随工程需要作出相应调整。

4、浆液固化物力学性能

PSI-555 环保型改性环氧灌浆材料完整保留了糠醛丙酮系（PSI-500系列）的力学性能优异特征以及环氧树脂的超长耐久性特征；PSI-555 有关力学性能参见附表1 及附表 2 。固化物或结石（经psi-555改性后的弱岩介质）具有极高的强度、弹模量、声波指标以及抗渗强度。

5、浆液水下固化性能

PSI-555环保型环氧浆材在干、湿环境，特别是在有压力水条件下，同样显示出浆材在水下优异的操作性能与超强内聚力。PSI-555水下固化后的力学性能远优于国家标准指标要求及市场上常见产品的性能指标，与干燥环境下的PSI-555固化物力学性能相差不大。潮湿条件或水环境下浆材固化物与受灌介质（岩石、砂、混凝土等）粘接力强。

6、浆液的环境温度适应性能

PSI-555对环境温度的适应性强，在高温及低温环境下（-20℃至+50℃）均能正常固化，能广泛适用于各类断层破碎带及泥化夹层等地质缺陷加固补强、基础防渗补强及混凝土裂隙灌浆。

7、（固化物）体积变化率

浆材固化后，固化物的体积尺寸变化率约为1%（+/-）。无论是在干燥环境还是水下环境中，不会出现体积尺寸涨缩。更不会发生固化物干缩以致影响到化学灌浆后的工程防渗质量等现象。PSI-555固化物在高水头压力下，能够避免地下水的渐进性冲蚀问题（与粘接强度也有关联），不会在水中水解（哪怕是缓慢水解）。PSI-555始终保持固化物体积尺寸高度稳定，对于化学灌浆后质量的可靠性（加固与防渗），灌浆效果均发挥至关重要的作用。

8、不仅能“填充”裂隙，还能浸润-渗透-使受灌岩层实现“改性加固”（泥化弱岩、砂层等）

不同于许多纯防渗类灌浆材料仅能实现裂隙填充作用，PSI-555通过浸润-渗透-使受灌岩层实现“改性加固”，提高受灌岩层的强度等力学性能和抗渗要求。

9、浆材质量与灌浆后质量效果判定具有科学、完整、可靠、直观的检验与检测方法

环氧树脂类浆材的材料质量检测按照国家行业标准实施，灌后质量效果采用现场取芯、声波、弹模、压水抗渗等系统科学的检测方法与检验方法。PSI-555系改性环氧灌浆材料及其应用已经形成了一套普遍认同的科学、完整、可靠、直观的材料与工艺及灌浆工程质量检测与检验方法。为该类型化灌材料及工艺的甄别提供了有效工具，环氧类灌浆材料的广泛应用起到保驾护航的作用。

10、环氧类化灌材料固化物耐久性

环氧树脂类灌浆材料具有超过60年应用历史，具有卓越的耐久特性，其耐久性远超过其他类型有机灌浆材料。这与浆液固化后形成超大分子量（百万分子量级）以及十分牢固的立体分子结构有关。固化后的环氧树脂不会在水中或含（酸、碱、盐、微生物、重金属、微辐射）的水环境中长期浸泡而发生固化物的部分流失，也不会发生可逆反应而导致已固化材料的降解或溶解。环氧树脂类灌浆材料在其应用环境中，不会随着时间的推移而出现固化物的流失而减少其固有的使用寿命。