CN101265048B - 丙烯酸盐灌浆液及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种丙烯酸盐灌浆液，包括A液和B液，以丙烯酸盐为主要材料，A液和B液的组分以重量份计算的配合比为：A液：丙烯酸盐水溶液40-50份，丙烯酸酯交联剂5-7份，促进剂0.5-5份，碱金属氢氧化物添加剂0.4-0.5份，水1.5-3份；B液：引发剂0.3-0.6份，碱金属氢氧化物添加剂1-1.5份，水40-50份。使用时先制备A液和B液，在现场将A液和B液等体积常温混合而成凝胶。本发明用丙烯酸酯做交联剂，浆液中不含酰胺基团，不会污染环境，添加碱金属氢氧化物，使本发明在水中有一定的膨胀能力，可进一步提高防渗效果。

Description

丙烯酸盐灌浆液及其制备方法 

技术领域

本发明涉及一种建筑防渗、堵漏用的灌浆材料，特别是一种有机灌浆材料及其制备方法。 

背景技术

丙烯酸盐灌浆加固土壤始于上世纪40年代，用的是丙烯酸钙。由于当时丙烯酸不能大量生产和上世纪50年代出现了丙烯酰胺化学灌浆材料，丙烯酸盐灌浆材料的研究、开发和应用进展缓慢。1974年，日本应用丙烯酰胺化学灌浆材料引起环境污染后，丙烯酸盐灌浆材料受到人们的重视。1980年美国研发出AC-400丙烯酸盐化学灌浆材料，固含量38～42％的丙烯酸盐单体混合物水溶液的毒性，大鼠经口LD₅₀接近5000毫克/公斤，按毒性分类，接近实际无毒。1986年我国水利水电科学研究院研发出AC-MS丙烯酸盐化学灌浆材料，其主剂(浓度12％)的毒性，小鼠经口LD₅₀＝2300毫克/公斤，属于低毒。1990年前后长江科学院研发出新的丙烯酸盐化学灌浆材料，丙烯酸盐浓度为12％的浆液其毒性，大鼠经口LD₅₀为12160毫克/公斤，属于实际无毒。但是无论是美国的AC-400、水利水电科学研究院的AC-MS，还是长江科学院的丙烯酸盐化学灌浆材料，使用的交联剂都是N，N’-次甲基双丙烯酰胺，是一种具有中等毒性的化合物，大鼠经口LD₅₀＝390毫克/公斤，其中酰胺基团的毒性具有积累性，更使人感到不安。 

发明内容

本发明的目的是提供一种丙烯酸盐灌浆液，要解决传统灌浆液所采用的交联剂具有毒性，不利于环境保护的技术问题；并能够进一步提高灌浆液的防渗效果。 

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案： 

这种丙烯酸盐灌浆液，包括A液和B液，其特征在于：上述A液以丙烯酸盐为主要材料，上述A液和B液的组分以重量份计算的配合比如下： 

A液：丙烯酸盐水溶液40-50份； 

丙烯酸酯交联剂                  5-7份； 

促进剂                          0.5-5份； 

碱金属氢氧化物添加剂            0.4-0.5份； 

水                              1.5-3份； 

B液：引发剂             0.3-0.6份； 

碱金属氢氧化物添加剂    1-1.5份； 

水                      40-50份。 

上述丙烯酸盐水溶液为丙烯酸镁水溶液、1，6-己二醇二丙烯酸盐水溶液、正丁基-2-氰丙烯酸盐水溶液、丙烯酸钙水溶液、异丁-2-2氰丙烯酸盐水溶液、丙烯酸钠水溶液、甲基丙烯酸盐水溶液、丙烯酸铵水溶液、聚甲基丙烯酸盐水溶液或聚丙烯腈水溶液。 

上述丙烯酸酯交联剂可为丙烯酸甲酯、二丙烯酸酯、三丙烯酸酯、四丙烯酸酯、丙烯酸丁酯、聚丙烯酸甲酯、聚甲基丙烯酸甲酯或聚丙烯酸乙酯。 

上述促进剂可为三乙醇胺、氯化亚锡、硫代硫酸钠、连二硫酸钠、硫酸亚铁、环烷酸钴、异锌酸钴、乙二醇单甲醚溶液或β-二甲基氨基丙腈。 

上述引发剂可为过硫酸铵、过硫酸钾、过硫酸钠、过氧化甲乙酮或过氧化环乙酮。 

上述碱金属氢氧化物添加剂可为氢氧化锂、氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化铷、氢氧化铯或氢氧化钫。 

上述B液中可以含有占总重量0-9‰的铁氰化钾缓凝剂水溶液，铁氰化钾缓凝剂水溶液的固含量为10％。 

一种权利要求1或2所述丙烯酸盐灌浆液的制备方法，将A液和B液混合而成，其特征在于：先制备A液和B液，在现场将A液和B液等体积常温混合而成凝胶。 

上述B液中可以加铁氰化钾缓凝剂水溶液，加量是0-9‰。 

与传统技术相比本发明具有以下特点和有益效果 

本发明去掉了传统配方中具有中等毒性的交联剂N，N’-次甲基双丙烯酰胺，经过试验研究，用丙烯酸酯做交联剂，使浆液中不含酰胺基团。本发明中的丙烯酸盐(英文Acrylate)，简称为“AC”。新的丙烯酸盐灌浆液AC-II(丙烯酸盐含量为20％)，经北京大学公共卫生学院毒理系检测为实际无毒，大鼠经口LD50为8850毫克/公斤，不会污染环境，排除了人们的后顾之忧； 

经过试验研究，添加碱金属氢氧化物或称硷金属氢氧化物，使本发明的丙烯酸盐灌浆液AC-II生成的凝胶在水中有一定的膨胀能力，其中含量20％的浆液生成的凝胶在水中的膨胀量为30％～50％，含量10％的浆液生成的凝胶在水中的膨胀量为120％～150％，进一步提高防渗效果。 

本发明灌浆材料的性能如下： 

1、丙烯酸盐浆液 

外观：液体； 

AC含量：分10％、20％两种； 

密度：分别为1.04克/毫升、1.08克/毫升； 

pH值：7-9； 

黏度：经委托中国建筑材料科学研究院国家建筑材料测试中心按GB12007.4-1989方法测试，分别为1.7mPa.s、2.3mPa.s； 

凝胶时间：可以控制； 

毒性：经北京大学公共卫生学院毒理学系按国家环境保护总局(2004)《化学品测试方法》(化学品毒性测试方法)检测为实际无毒； 

2、凝胶 

外观：玉白色(加有缓凝剂的为淡黄色或淡红色)有弹性的凝胶； 

溶解性：不溶于水； 

稳定性：在相对湿度100％的地下条件下，凝胶可以多年保持不变； 

胀缩性：在水中无侧限、自由状态条件下体积能膨胀，有利防渗、抗渗；在干燥的环境中会失水收缩，遇水又会吸水膨胀； 

渗透系数：经委托中国建筑材料科学研究院国家建筑材料测试中心按SL237-1999规程测试，分别为1.3×10^-10cm/s、7.6×10^-10cm/s； 

固砂体无侧限湿抗压强度：经委托中国建筑材料科学研究院国家建筑材料测试中心按美国ASTM D4219-02标准检测，AC浓度10％时，固砂体无侧限湿抗压平均强度为0.22MPa；AC浓度20％时，固砂体无侧限湿抗压平均强度为0.47MPa； 

耐久性：生成凝胶，高分子聚合体分子结构稳定，能耐久。 

本发明的灌浆料具有以下几点优点： 

(1)浆液中不含N，N’-次甲基双丙烯酰胺； 

(2)浆液实际无毒； 

(3)新的交联剂是液体，与其他成分混合配制成浆液时不需要加热。传统的交联剂是固体，配制成浆液时需要加热溶解； 

(4)浆液生成凝胶在水中有比较大的膨胀能力，有利于提高防渗效果； 

(5)浆液中不含固体颗粒，黏度低，流动性好，可以注入渗水的细微裂隙，无须很高的灌浆压力； 

(6)浆液的凝胶时间可以调节，有利于控制灌浆范围； 

(7)浆液凝胶后生成的高分子聚合体，渗透系数低，试验证明为10^-10cm/sec.数量级，防渗堵漏效果好； 

(8)浆液凝胶后生成的高分子聚合体有弹性，在水中还有一定的膨胀性，在裂隙中能承受高水头的挤压； 

(9)浆液凝胶后生成的高分子聚合体结构稳定，耐久性好。 

本发明的灌浆液可应用于以下建筑工程的防渗、堵漏领域： 

a、矿井、巷道、隧洞、涵管止水； 

b、混凝土渗水裂隙的防渗堵漏； 

c、混凝土结构缝止水系统损坏后的维修； 

d、坝基岩石裂隙防渗帷幕灌浆； 

e、坝基砂砾石孔隙防渗帷幕灌浆； 

f、土壤加固； 

g、喷锚支护。 

具体实施方式

实施例一，一种丙烯酸盐灌浆液，包括A液和B液，A液以丙烯酸盐为主要材料，A液和B液的组分以重量份计算的配合比如下： 

A液：1，6-己二醇二丙烯酸盐水溶液        41份； 

聚丙烯酸甲酯交联剂                      5份； 

促进剂硫代硫酸钠                        5份； 

添加剂氢氧化钠                          0.75份； 

水                                      1.6份； 

B液：引发剂过氧化甲乙酮                 0.4份； 

添加剂氢氧化钠                          1.25份； 

水                                      45份。 

上述丙烯酸盐灌浆液的制备方法为：先制备A液和B液，在现场将A液和B液等体积常温混合而成凝胶。如果需要缩短凝胶时间，可增加促进剂的用量。 

实施例二，一种丙烯酸盐灌浆液，包括A液和B液，A液以丙烯酸盐为主要材料，A液和B液的组分以重量份计算的配合比如下： 

A液：丙烯酸钠水溶液                     44份； 

丙烯酸甲酯交联剂                      6份； 

促进剂三乙醇胺                        0.5份； 

添加剂氢氧化钾                        0.4份； 

水                                    2份； 

B液：引发剂过硫酸铵                   0.5份； 

添加剂氢氧化钾                        1.25份； 

水                                    44.85份。 

另外，B液中还含有占总重量5‰的铁氰化钾缓凝剂水溶液，铁氰化钾缓凝剂水溶液的含固量为10％。 

上述丙烯酸盐灌浆液的制备方法为：先制备A液和B液，在现场将A液和B液等体积常温混合而成凝胶。如果需要延长凝胶时间，可在B液中添加铁氰化钾缓凝剂水溶液，加量是0-9‰之间的任意数值。 

实施例三，一种丙烯酸盐灌浆液，包括A液和B液，A液以丙烯酸盐为主要材料，A液和B液的组分以重量份计算的配合比如下： 

A液：聚甲基丙烯酸盐水溶液        50份； 

丙烯酸丁酯交联剂                 5.5份； 

促进剂乙二醇单甲醚溶液           1.2份； 

添加剂氢氧化钠                   0.4份； 

水                               1.5份； 

B液：引发剂过硫酸钾              0.4份； 

添加剂氢氧化钠                   1份； 

水                               40份。 

上述丙烯酸盐灌浆液的制备方法为，先制备A液和B液，在现场将A液和B液等体积常温混合而成凝胶。 

碱金属氢氧化物的制备方法，可将碱金属氯化物水溶液提供给阳极室并从阴极室抽出碱金属氢氧化物水溶液。 

Claims (5)

1.一种丙烯酸盐灌浆液，包括A液和B液，其特征在于：A液以丙烯酸盐为主要材料，上述A液和B液的组分以重量份计算的配合比如下：

A液：丙烯酸盐水溶液     40-50份；

丙烯酸酯交联剂          5-7份；

促进剂                  0.5-5份；

碱金属氢氧化物添加剂    0.4-0.5份；

水                      1.5-3份；

B液：引发剂             0.3-0.6份；

碱金属氢氧化物添加剂    1-1.5份；

水                      40-50份；

上述丙烯酸盐水溶液为丙烯酸镁水溶液、1，6-己二醇二丙烯酸盐水溶液、正丁基-2-氰丙烯酸盐水溶液、丙烯酸钙水溶液、异丁-2-2氰丙烯酸盐水溶液、丙烯酸钠水溶液、甲基丙烯酸盐水溶液、丙烯酸铵水溶液、聚甲基丙烯酸盐水溶液或聚丙烯腈水溶液；

上述丙烯酸酯交联剂是丙烯酸甲酯、二丙烯酸酯、三丙烯酸酯、四丙烯酸酯、丙烯酸丁酯、聚丙烯酸甲酯、聚甲基丙烯酸甲酯或聚丙烯酸乙酯；

上述促进剂为三乙醇胺、氯化亚锡、硫代硫酸钠、连二硫酸钠、硫酸亚铁、环烷酸钴、异锌酸钴、乙二醇单甲醚溶液或β-二甲基氨基丙腈；

上述引发剂为过硫酸铵、过硫酸钾、过硫酸钠、过氧化甲乙酮或过氧化环乙酮。

2.根据权利要求1所述的丙烯酸盐灌浆液，其特征在于：上述碱金属氢氧化物添加剂是氢氧化锂、氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化铷、氢氧化铯或氢氧化钫。

3.根据权利要求1所述的丙烯酸盐灌浆液，其特征在于：上述B液中含有占总重量0-9‰的铁氰化钾缓凝剂水溶液，铁氰化钾缓凝剂水溶液的固含量为10％。

4.一种权利要求1所述丙烯酸盐灌浆液的制备方法，将A液和B液混合而成，其特征在于：先制备A液和B液，在现场将A液和B液等体积常温混合而成凝胶。

5.根据权利要求4所述的丙烯酸盐灌浆液的制备方法，其特征在于：上述B液中加铁氰化钾缓凝剂水溶液，加量是0-9‰。