PEP-高強堵漏補強加固灌漿材料的研發

艾文才

(天津天大天海新材料有限公司 天津300072)

PEP-高強堵漏補強加固灌漿材料的研發

艾文才

(天津天大天海新材料有限公司 天津300072)

當前，城市軌道交通建設如火如荼，地鐵作為城市軌道交通建設的重要組成部分，無論是混凝土結構的站體還是盾構，都存在不同程度的滲漏水問題。傳統的聚氨酯灌漿堵水材料具有快速堵水的優勢，但是固結體機械強度低，耐老化性能差，干燥環境下易收縮，已遠遠不能滿足當前的工程建設需要，因此急需研發一種既能迅速堵水，形成固結體后又兼具優異機械強度和耐老化性能的灌漿材料，以滿足日益增長的城市軌道交通建設的需求。介紹了PEP-高強堵漏補強加固灌漿材料的研發過程。

城市軌道交通 地鐵 特種環氧樹脂 改進劑 互穿網絡 抗壓強度 抗拉強度 粘接強度 堵水

0 引 言

地鐵一般由兩部分組成，即用于上下客人的地鐵站體和用于運輸的盾構線。這兩部分同屬地下混凝土結構，前者一般是明開挖施工，混凝土現澆筑完成，后者則為工廠預制盾構管片，運到現場通過盾構技術拼裝完成。但不論如何施工，都會出現滲漏水問題。眾所周知，地鐵工程是涉及百年大計的隱蔽工程，滲漏水問題的治理不單單是簡單的堵水，更注重長期可靠性，因此，堵水材料必須兼具高機械強度和耐老化等特點。

1 現 狀

傳統的堵水材料一般為聚氨酯化學灌漿材料，最大特點是堵水快，其堵水原理為：①漿液注入前是穩定的低粘度液體；②漿液遇水立即發生化學反應，最終生成不溶于水的凝膠體；③漿液遇水反應產生二氧化碳氣體，使漿液邊膨脹邊凝固，形成其他反應漿液所沒有的二次滲透現象，因而比其他化學灌漿材料有更大的滲透半徑和固結體積比，漿液能滲透到滲漏基面的深層部位。盡管優點顯著，但是其存在致命缺陷，即：形成的凝膠體松軟、強度低，干燥狀態下易收縮，耐老化性能差。

2 新材料的研發

2.1 特種環氧樹脂的選用

環氧樹脂是指分子結構中含有多個環氧基的高分子化合物，如：—CH(O)CH—，這種“三元環”很容易開環，有很強的反應性。我們選擇的環氧樹脂，其分子結構中不但含大量的環氧基，還含有多種官能團，如：羥基—OH、苯環等。其在催化劑、固化劑作用下發生開環反應，交聯成網狀結構，同時與多種官能團立體交聯成多維網狀結構，交聯后的固結體保證了優異的機械性能。

2.2 改進劑的選用

在改進劑中引入了不飽和聚氨酯樹脂及其他添加劑，其分子結構中含異氰酸根—NCO，這就保證了其作為傳統化學灌漿材料快速堵水的效果。其堵水反應簡易方程式如下：

除此之外，異氰酸根—NCO還能與環氧樹脂中的環氧基—CH(O)CH—互穿交聯，形成互穿網絡結構，因此進一步提高了其固結體的機械性能及耐老化特點。

2.3 材料配方及現場施工試驗

在滿足快速堵水效果的前提下，不但要使灌漿后的固結體兼具優異的機械性能，還要滿足現場易操作要求。經過大量工程試驗，不斷調整配方，最終形成了目前的“PEP-高強堵漏補強加固灌漿材料”，材料組成如表1所示。

表1 PEP-高強堵漏補強加固灌漿材料基本組成Tab.1 Components of PEP-High Strength Plugging Reinforcement Grouting Material

該材料是一種雙組分材料，由特種環氧樹脂和改進劑通過現場混配(混配重量比＝1∶1)構成，經高壓灌注到滲水通道或縫隙中。材料能在干燥、潮濕以及完全水下環境條件中使用，漿液初始粘度低、滲透性高，因此其滲透半徑大，能夠灌入細微的混凝土裂縫、施工縫及蜂窩等縫隙中。漿液中改進劑的存在，致使其遇水后會迅速發生化學反應，形成微膨脹的固結體，粘接、鑲嵌、堵塞滲水通道或縫隙，從而起到快速堵水作用。漿液中特種環氧樹脂的存在，使其本身與改進劑相互交聯，形成互穿網絡結構的固結體，具有更優異的機械性能。因此該灌漿材料既具有堵水效果又兼具補強加固的作用。

3 性能指標(見表2)

表2 PEP-高強堵漏補強加固灌漿材料性能指標Tab.2Performance indexes of PEP-High Strength Plugging Reinforcement Grouting Material

4 結 語

該灌漿材料的研發，從實驗室→小試→中試→量產，歷經了兩年多的時間。為了適應市場需求，生產商編制了《PEP-高強堵漏補強加固灌漿材料企業標準》在政府網站上公示，產品送檢至天津市建筑材料產品質量監督檢測中心，已經取得了合格的檢驗報告。目前，該產品已經在地鐵建設施工中得以應用。相信這種混凝土缺陷修復材料，不論是在當前的地鐵領域還是在未來的城建領域、水工領域、民建領域都將大有用武之地。■

［1］ 魏濤，李珍. 三峽工程化學灌漿技術[M]. 武漢：長江出版社，2008.

［2］ 汪在芹，胡鐵橋，李珍，等. 化學灌漿技術創新與發展[M]. 長沙：中南大學出版社，2014.

［3］ 鄧敬森. 原位化學灌漿加固概論[M]. 北京：中國水利水電出版社，2009.

Research of PEP-High Strength Plugging Reinforcement Grouting Material

AI Wencai

(Tianjin University Tianhai New Material Co.，Ltd.，Tianjin 300072，China)

Today，the construction of urban rail transit is growing vigorously．As an important part of the construction， subway is being annoyed by leakage of water in both concrete structured station and shield．As traditional polyurethane grouting material has been far from meeting the needs of the current project construction，it is urgent to develop a kind of grouting material which can not only quickly block water，but also has the mechanical strength and ageing resistance，so as to meet the increasing demand of urban rail construction．The research of a PEP-high strength plugging reinforcement grouting material was introduced.

city rail transit；subway；special epoxy；improver；interpenetrating network；compression strength； tensile strength；bonding strength；water plugging

TQ323.5

A

1006-8945(2016)06-0038-02

2016-05-08