CN1031094A - 高渗透性呋喃-环氧化学灌浆材料 - Google Patents

Abstract

本发明是以环氧树脂、丙酮、糠醛为主剂，可成倍 加大溶剂用量，通过加入碱性增渗剂和硅烷类增强剂 降低浆材接触角，从而获得具有优异渗透性能和良好 力学性能的呋喃—环氧系列的浆材。本浆材还具有 固结体收缩性小，耐水性、耐老化性能好、低毒、固结 体无污染。浆材配制工艺简单一次配成，可供大规模 施用的优点。适用于工业、民用建筑、道路桥梁、地下 硐室、港口、码头及文物保护方面，尤其对高层建筑地 基与水电大坝基础的加固效益更为显著。

Description

本发明属呋喃-环氧体系的加固补强型化学灌浆材料。

目前，化学灌浆材料用于防渗堵漏已卓有成效。一些粘结强度较高，力学性能优异的化学灌浆材料用于建筑物的结构补强，也可获得较好的效果。但是，水电大坝建设中经常遇到的低渗透性（渗透系数K＜10^-6厘米/秒）的破碎带和软弱夹层需要化学灌浆的方法补强加固甚至改性，以代替传统的开挖回填混凝土的办法提高其强度和弹性模量，达到缩短工期，节省投资的目的，以往则是一直未解决的难题。这个难题的关键在于以往的化学灌浆材料即使粘度很小者也未能灌入这种低渗透性地层。环氧树脂在五十年代末作为化学灌浆材料以来，已广泛地用于处理混凝土裂缝、固结岩体裂隙和油井固砂等方面，尽管这种浆材力学性能和耐久性好。但存在着发热量大，粘度上升快、性脆等弱点，更无法灌入上述的低渗透地层。P.L.Rosimilia等人U.S.2.839，487，（C.A.Vol53 P4797d）Compositions Comprising Furfural-kentone-amino Reaetion Products and Epoxy Resins.指出糠醛、丙酮单体在碱性催化下可以发生反应，其生成物和环氧树脂配合使用，能够改善环氧树脂的性能。但是这样生成的糠叉丙酮树脂再与环氧树脂进行二次配浆虽减少了浆材早期发热量大和提高浆材固结体的韧性，却依然未能提高浆材的渗透性以解决灌入上述低渗透性软弱夹层的难题。

本发明的目的旨在研制一种既具有高渗透性能又有良好力学性能、价格低于一般环氧浆材的呋喃-环氧体系的化学灌浆材料。这种材料能灌入低渗透性的破碎带和软弱夹层并使其加固改性，这种浆材命名为“中化-798”。

本发明是通过环氧、糠醛、丙酮、胺类体系中加入与环氧树脂相溶性好的碱性增渗剂和硅烷增强剂以减小浆材的接触角和适当降低浆材的表面张力（见表1）。从而提高浆材的渗透性能（见表2），并使糠醛、丙酮参与浆材体系的化学反应。因此在糠醛、丙酮的配比

表1    加入碱性增渗剂对浆材的接触角和表面张力的影响

表1

（与一般环氧浆材相比）成倍增加的情况下仍保持良好的力学性能和具有收缩性小的优点。（见表3）

表3    本发明的浆材中加入硅烷增强剂对力学性能的影响

因此，本发明的浆材既不同于糠叉丙酮改性环氧树脂灌浆材料，又不同于环氧树脂、糠醛、丙酮、胺类简单混合的浆材。与前者比较无须先合成糠叉丙酮与环氧树脂二次配制，而且粘度小。与后者比较不仅固结体收缩性小，还可以大量增加糠醛、丙酮的用量而保持良好的力学性能。与前后两者材料对比，更大的区别在于具有优异的渗透性能，能灌入极低渗透性（K≤10^-8厘米/秒）的地层。而前后两者均不能灌入。

本发明的主要特征是在环氧树脂中可配以大大超过一般环氧浆材中配比的糠醛、丙酮。并加入碱性增渗剂和硅烷增强剂，用胺类作固化剂一次配制而成，单液灌注。其配比为：（重量份数）

环氧树脂    100    碱性增渗剂    0.5-3

丙酮    50-200    胺类    10-20

糠醛    10-150    硅烷增强剂    0.5-3

本发明突出的特点是：

1.加入碱性增渗剂使浆材的接触角减小并适当降低浆材的表面张力，从而提高了浆材的渗透性能。

2.与同类的环氧浆材比较本发明浆材使用的糠醛、丙酮量可以随需要而成倍增大并保持良好的力学性能。同时浆材的价格也低于一般环氧浆材和糠叉丙酮改性环氧浆材。

3.本发明浆材中的糠醛和丙酮参与化学反应，不仅改善了浆材固结体的韧性而且减少收缩性。

本发明配方中的碱性增渗剂，是与环氧树脂相溶性好，可以减小浆材接触角作用的碱性物质或碱性混合物，胺类是单一的含有至少两个以上胺基的脂肪胺也可以是这种胺再加一定份量的具有促进固化作用的胺组成的混合胺。

本发明的浆材与其他化学灌浆材料性能的对比见表4。

从表4中可见，其它浆材只能灌入K≤10^-4厘米/秒的地层。而本发明的浆材却可以灌入K＝10^-8厘米/秒的地层。可见渗透性能优异。而且价格也大大低于其他环氧类型浆材。此外，本发明的浆材还具有耐水、耐老化性能好、低毒、固结体无污染、原料国产易购等优点，浆材的配方各组份可以随被处理工程的地质条件和技术要求作相应调节，有较大的适用范围，同时浆材的配制工艺简单，一次配成单液灌注。适于大规模施工，可用于工业与民用建筑、道路、桥樑、地下硐室、港口码头与大坝裂缝的修补加固，对高层建筑地基与水电大坝软弱破碎基础的加固，其经济效益更为显著。本发明浆材已在国内几个水电大坝基础加固工程试验获得成功，现已在青海龙羊峡水电站大坝G4劈理带作大规模施工应用，得到国内外专家的好评。

实施例一

龙羊峡水库为黄河上游多年调节的大型水库，是我国目前最大的一个水电站，由于左坝肩存在G4劈理带，如不处理蓄水后会影响大坝安全，根据地质条件和设计部门提出的要求，我们选用了如下配方进行灌浆处理加固试验，成功后现已大规模施工应用。（重量份）

环氧树脂    100    乙氧基·钠碱性增渗剂    1～2

丙酮    50～70    苯胺甲基三乙氧基硅烷    1～2

糠醛    60～85

二乙烯三胺    10～20

（注）：本实施例所提配方，因根据地层条件及施工中出现情况调正，故有一定的范围。

三轴试验测定值 ＊＊：孔内测试值

岩心取样经切片进行偏光显微镜及电镜测试表明浆液能灌入0.06～0.001毫米的裂隙中。

实施例二

位于安徽省清江上的陈村水电站，最大坝高76.5米，正常蓄水位119.0米，但由于大坝基础下面存在F32断层建时未作处理，为此水库一直被限制蓄水位在117.0米运行。蓄水量只能达到设计要求的55%，我们选用下列配方，（重量份）进行加固处理试验。

环氧树脂    100    多乙烯多胺    10～20

丙酮    64    γ-胺丙基三乙氧基硅烷    1～2

糠糠    8    乙氧基·钠碱性增渗剂    1～2

效果表：

＊安徽省水利水电设计院提供类比值

＊＊孔内测试值

Claims (6)

1、一种以环氧树脂、丙酮、糠醛为主剂的呋喃-环氧化学灌浆材料，其特征为添加常规剂量至大剂量的丙酮、糠醛和碱性增渗剂、硅烷类增强剂并配以胺类作为固化剂一次配成。

2、根据权利要求1所述的浆材，其特征为环氧树脂组份为一定值时，其它组份量根据工程情况和技术要求在一个范围进行调整，使浆材保持良好的力学性能，本浆材的配方如下（重量份数）：

环氧树脂  100  胺类  10～20

丙酮  50～200  碱性增渗剂  0.5～3

糠醛  10～150  硅烷类增强剂  0.5～3

3、根据权利要求1中所述的碱性增渗剂，其特征是它与环氧树脂相溶性好，是一种具有减小浆材接触角作用的碱性物质或碱性混合物。

4、根据权利要求1所述的胺类，可以是单一的含有至少两个以上胺基的脂肪胺，也可以是这种胺再加一定份量的具有促进固化作用的胺组成的混合胺。

5、根据权利要求1中所述的丙酮、糠醛可以根据需要成倍增大用量，并可参与浆材反应之中。

6、根据权利要求1至4所述的浆材，其特征为可以广泛地应用于民用建筑和工业建筑中，尤其适用于高层建筑和水电大坝中复杂的软弱夹层的加固处理。