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防洪工程防渗加固灌浆新材料的研究开发进展
来源:中国纤维网 添加人:service4 添加时间:2021-4-2

     大量病险防洪工程的防渗加固,修建一批新的防洪工程,及研究开发高效快速的抢险技术,已成为我国防洪减灾工程综合治理的当务之急。研究开发成本更低,高效速凝防渗加固灌浆新材料,处理汛期出现的渗漏、开裂等重大险情显得十分重要。

  目前灌浆技术是比较成熟的技术。灌浆材料按其作用可分为防渗堵漏、兼补强材料两种。现在使用最为普遍的是水泥基浆液。日本研制的超细水泥灌浆材料在国内外已广泛应用。化学浆液的发展为解决特殊工程问题及高质量工程提供有效手段。其中国外用的最广泛的是硅酸盐类浆材。水玻璃水泥浆混合的浆液也是用途广泛、使用效果良好的灌浆材料。丙烯酰胺灌浆材料适用於永久性灌浆工程。聚氨酯类灌浆材料是防洪减灾处理重大险情及快速抢险的重要高性能材料。丙烯酸类灌浆材料可用于受振动的建筑物(如地铁)的防渗堵漏,及封堵大量涌水的材料。今后降低成本是防洪工程新材料开发有等突破的重要内容。

  治理水患,防洪减灾在国民经济建设中占有举足轻重的地位。大量病险防洪工程的防渗加固,修建一批新的防洪工程,及研究开发高效快速的抢险技术,已成为我国防洪减灾工程综合治理的当务之急。使用高效速凝防渗加固抢险新材料,无疑是防洪减灾工程取得决定性胜利的基础。

  1.国内外技术发展及国内需求:快速处理汛期出现的渗漏、开裂、流砂、管涌等重大险情,要求灌浆材料应当凝固时间特别短,强度高,操作简单,成本低,动水条件适应性非常好。在已有的技术基础上,采用材料新技术,开发相适应的新材料,或者对传统材料改良,既是我们必须研究开发的关键技术,也是防洪工程综合治理的重要内容。

  2.浆液材料选择的基本要求:浆液材料应粘度低,流动性好,能进入细小裂隙;浆液胶凝时间可在几秒至几小时范围内随意调节,并能准确地控制,浆液一经发生凝胶就在瞬间完成。其次,浆液固化时无收缩规象,粘接强度高;浆液结石体有一定抗压和抗拉强度,不龟裂,抗渗性能和防冲刷性能好;结石体能长期耐酸、碱、盐、生物细菌等腐蚀,耐老化性或耐久性优良。再次,材料来源丰富、价格低廉,浆液配制方便,操作容易。

  3.浆液材料选择的思路:针对不同的土质,需要选择不同的灌浆材料。在裂隙岩层中灌浆一般采用纯水泥浆,在水泥砂浆中掺入少量膨润土;在砂砾石层中或在溶洞中采用粘土水泥浆;在砂层中一般只采用化学浆液,在黄土中采用单液硅化法或碱液法。

  灌浆目的不同,亦有不同的灌浆选择。如为提高地基强度和变形模量,一般可选用以水泥为基本材料的水泥浆、水泥砂浆和水泥水玻璃浆等,或采用高强度化学浆材,如环氧树脂、聚氨酸以及以有机物为固化剂的硅酸盐浆材等。防渗堵漏,可采用粘土水泥浆、粘士水玻璃浆、水泥粉煤灰混合物、丙凝以及无机试剂为固化剂的硅酸盐浆液等。

  4.主要的浆液材料:依据灌浆材料作用可以分为防渗堵漏、兼补强材料两种。

  4.1粒状浆材:粒状浆材是指由水泥、粘土、沥青以及它们的混合物制成的浆液。纯水泥浆、水泥粘土浆和水泥砂浆使用最为普遍,以上又称水泥基浆液。它取材容易、配方简单、价格便宜、不污染环境,故成为国内外所常用的浆液。日本在80年代初首先研制出了超细水泥灌浆材料。研制的干磨超细水泥、湿磨超细水泥相继在国内外的工程中获得广泛应用。

  4.2化学浆液:化学浆液的发展,为解决一些特殊工程问题及获得较高的工程质量,提供了更加有效的手段。在一些特别重要的工程中,其使用亦越来越广泛。

  (1)硅酸盐类:硅酸盐仍然是当前主要的化学浆材,它占目前使用的化学浆液的90%以上。但我国因水玻璃浆材尚未解决其耐久性,使用较少。

  水玻璃熔溶液与水泥浆混合成水玻璃水泥浆液,浆液的凝结时间可在几秒钟到几十分钟内准确地控制。凝固后的结石率高,结石的抗压强度较高,它也是一种用途广泛、使用效果良好的灌浆材料。

  (2)丙烯酰胺灌浆材料:丙烯酰胺凝胶体具有良好的抗渗性,耐久性,适用于永久性灌浆工程,此外它具有高弹性,使用它能适应很大的变形而不开裂。是一种应用十分广泛的防渗堵漏工程材料。丙稀酰胺常和水泥混合使用,它既能使浆液迅速胶凝,堵住涌水,又具有水泥浆的后期高强度。材料固水率高(90%),成本低,是重要的快速抢险新材料。

  (3)聚氨酯类灌浆材料:又称"氰凝"材料。它是以多异氰酸酯和多羟基化合物(聚酷、聚醚)反应而生成的预聚体为主要成分,再加入其它助剂配制而成的。聚氨酯灌浆材料,可分为水溶性和非水溶性两大类。非水溶性聚氨酯又可分为一步法和两步法两种。