關(guān)鍵詞：化學(xué)灌漿、防水、堵漏、加固、耐久性

 

1、化學(xué)灌漿的特殊性

1.1、      化學(xué)灌漿材料的通性

第一、良好的滲透性和擴(kuò)散性：化學(xué)灌漿材料是由化學(xué)材料配制而成的真溶液，在使用的過程中，無(wú)顆粒，無(wú)沉降現(xiàn)象，此特殊性是其區(qū)別于水泥基顆粒性灌漿材料顯著的特點(diǎn)，這種特性使其灌入地層或縫隙內(nèi)時(shí)，具有更好的滲透性能和擴(kuò)散性能。

第二、良好的可控性能：化學(xué)灌漿材料由化學(xué)材料配制而成，其膠凝特性、物理力學(xué)性能等特性可通過調(diào)整各組份的配比來(lái)調(diào)節(jié)，此特性比水泥基灌漿材料更容易控制，且更容易精確的調(diào)整；通過各組份的化學(xué)反應(yīng)以及和其它材料的復(fù)合反應(yīng)，凝膠時(shí)間長(zhǎng)短可精確調(diào)整。

1.2、      化學(xué)灌漿材料的差異性

   
　　化學(xué)灌漿材料的差異性能主要是其固化特性不同及固化后的物理力學(xué)性能的不同，具體表現(xiàn)在抗壓強(qiáng)度高低的不同、粘接強(qiáng)度的不同、剛性材料與彈性材料的不同等，這些性能的差異，決定了在工程建設(shè)的不同場(chǎng)合，根據(jù)不同用途，應(yīng)該選用不同的化學(xué)灌漿材料。

2、學(xué)灌漿材料的特殊的功能，使顆粒灌漿材料不易解決的工程問題得以輕易解決

　　在建筑工程中出現(xiàn)越來(lái)越多以前很少遇到或無(wú)法解決的問題，化工工業(yè)的發(fā)展，化學(xué)灌漿工藝的不斷成熟，使很多人們以前難以解決的問題能夠得以解決。例如基礎(chǔ)的補(bǔ)強(qiáng)，基坑支護(hù)的堵漏，地下室、堤壩的防滲堵漏，混凝土構(gòu)件的補(bǔ)強(qiáng)加固等，均可采用化學(xué)灌漿的工藝，并可以取得很好的效果。

2.1、化學(xué)灌漿在加固領(lǐng)域的應(yīng)用

2.1.1、化學(xué)灌漿在永久工程加固中的應(yīng)用

　　采用灌漿方法進(jìn)行工程加固是普遍的手段，加固常用的灌漿材料是水泥基灌漿材料，但是，由于水泥基材料屬顆粒性灌漿材料，因此，作為滲透性灌漿材料，只能應(yīng)用于孔隙較大、裂隙較寬的場(chǎng)合，當(dāng)可灌性達(dá)不到要求時(shí)，人們不得不采用一些物理方法來(lái)達(dá)到加固目的，包括劈裂灌漿、壓密灌漿、高壓噴射灌漿、深層攪拌等，雖然這些方法得到了廣泛的應(yīng)用，并且取得了很好的加固效果，但是，由于施工工藝、施工設(shè)備的限制，加之水泥基灌漿材料的物理力學(xué)性能應(yīng)用于某些加固工程時(shí)，達(dá)不到預(yù)期效果，化學(xué)灌漿的特殊性能和效果，決定了采用化學(xué)灌漿材料加固的必須性。

（1）、結(jié)構(gòu)性混凝土裂縫的灌漿加固

　　混凝土裂縫隨處可見，是建筑物的主要病害之一。由于裂縫的存在，可能導(dǎo)致滲水、凍融、混凝土侵蝕、鋼筋銹蝕以及混凝土碳化等一系列問題，影響建筑物的耐久性甚至影響建筑物的正常使用，應(yīng)及時(shí)進(jìn)行修補(bǔ)、加固處理。處理混凝土裂縫常用的方法是灌漿法，因?yàn)楣酀{法與表面處理法具有根本的區(qū)別，前者是表里兼治的方法，而后者則是僅僅治表，沒有治里。所以，加固結(jié)構(gòu)性混凝土裂縫時(shí)，首先應(yīng)該選用灌漿法進(jìn)行處理，然后再進(jìn)行涂抹或碳纖維加固等其它表面處理的方法。采用灌漿法處理混凝土裂縫時(shí)，首先要求加固材料具有一定的強(qiáng)度，且對(duì)混凝土具有很好的粘接性能，而關(guān)鍵的還是灌漿材料在裂隙中的滲透性能，而粘接性能和滲透性能是水泥基灌漿材料很難達(dá)到的，而環(huán)氧類和高強(qiáng)聚氨酯類化學(xué)灌漿材料，卻很容易的滿足所有要求，例如環(huán)氧類灌漿材料對(duì)混凝土的粘接強(qiáng)度大于混凝土的抗拉強(qiáng)度，并可以根據(jù)要求配制出和混凝土強(qiáng)度相當(dāng)甚至更高抗壓強(qiáng)度的化學(xué)灌漿材料。因此，采用化學(xué)灌漿法進(jìn)行結(jié)構(gòu)混凝土加固成為必然的選擇，此種情況存在于水工建筑物、工業(yè)及民用建筑物等，具有普遍的代表性。

（2）、混凝土微細(xì)裂縫的加固處理：混凝土微細(xì)裂縫的存在，破壞了混凝土結(jié)構(gòu)的完整性，影響混凝土的耐久性，此類需要處理的裂縫包括施工冷縫、施工結(jié)合縫，深度較深的、貫穿性的溫度縫、龜裂縫等，這些裂縫因?yàn)檩^窄，只有溶液性的化學(xué)灌漿材料才能夠滲透。具代表性的是水工混凝土的施工冷縫，大多發(fā)生在早期大壩，貫穿于上下游，滲漏量雖小，但主要是冬季容易造成凍融破壞，此種裂縫，既使是溶液型的化學(xué)灌漿材料也要采用粘度極低的灌漿材料，在較高的壓力情況下，進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間的滲透灌漿，才能達(dá)到目的，而水泥類顆粒材料是根本無(wú)法灌入的，此類裂縫的防滲、加固，采用化學(xué)灌漿手段才是惟一的方法。

（3）、特殊地基問題的解決：細(xì)微裂隙及透水性較小的斷層破碎帶、泥化夾層等，采用水泥灌漿進(jìn)行處理時(shí)，水泥漿“失水回濃”，達(dá)不到防滲標(biāo)準(zhǔn)和地基應(yīng)有的抗剪強(qiáng)度，但是，采用高壓化學(xué)灌漿，通過滲透、劈裂、擠密等共同作用，防滲加固效果良好，采用化學(xué)灌漿方法，解決特殊地基問題，已經(jīng)在國(guó)內(nèi)外多個(gè)工程中得到應(yīng)用。

2.1.2、化學(xué)灌漿在臨時(shí)工程加固中的應(yīng)用

　　化學(xué)灌漿在臨時(shí)加固工程中的應(yīng)用主要是地下工程的開挖、基坑開挖過程中的加固，通過對(duì)粉細(xì)砂地層、砂層的固結(jié)，提高地層的支護(hù)能力，較噴射灌漿、深層攪拌等施工方法，具有施工簡(jiǎn)便等特點(diǎn)，適用性強(qiáng)。例如，在地下開挖的過程中，采用水玻璃漿液進(jìn)行預(yù)注漿加固處理，即可達(dá)到支護(hù)要求，又由于固結(jié)強(qiáng)度不高，有利于工程的開挖，比水泥基高壓噴射灌漿、深層攪拌形成的固結(jié)體，優(yōu)越性能顯而易見；又如，在基坑支護(hù)開挖的過程中，發(fā)生涌砂、涌水現(xiàn)象，采用化學(xué)灌漿法進(jìn)行處理，已經(jīng)在很多的工程實(shí)例中獲得成功，這同樣要?dú)w結(jié)到化學(xué)灌漿材料良好的滲透性及可控制性。

2.2、化學(xué)灌漿在防水、堵漏領(lǐng)域的應(yīng)用

2.2.1、細(xì)微裂隙的滲漏處理、混凝土微細(xì)裂縫的滲漏處理

　　在細(xì)微裂隙及透水性較小的斷層破碎帶、泥化夾層等的處理過程中，水泥漿很難注入，達(dá)不到防滲標(biāo)準(zhǔn)，而采用丙凝、丙烯酸鹽、環(huán)氧樹脂等低粘度化學(xué)灌漿材料，則可以較好解決了類似的疑難問題。如壩基基礎(chǔ)、施工冷縫、隧道和地下巷道的滲漏等。

2.2.2、砂層、粉細(xì)砂層的防滲處理

　　由于特殊的地域條件，我國(guó)西南、西北等地區(qū)的許多待建或在建的工程位于深厚覆蓋層上，有些工程覆蓋層甚至深達(dá)幾百米，當(dāng)覆蓋層很深而不便挖除或挖除很不經(jīng)濟(jì)時(shí)，應(yīng)采用灌漿法、防滲墻或類似于混凝土防滲墻的混凝土灌注排樁來(lái)進(jìn)行處理。根據(jù)目前的施工工藝，100m以內(nèi)的防滲，可以通過防滲墻進(jìn)行有效的解決，而超過100m的覆蓋層，從經(jīng)濟(jì)角度考慮，采用灌漿法是目前比較可行的防滲手段。覆蓋層灌漿常用的漿材是顆粒性水泥粘土漿，對(duì)砂層、粉細(xì)砂層是無(wú)法灌進(jìn)的，當(dāng)此種地層很深時(shí)，采用高壓噴射灌漿或深層攪拌等工藝也無(wú)法完成，采用化學(xué)灌漿，就成為此種地層防滲處理的有效手段。例如，下坂地水利樞紐工程，冰磧層厚度80～148m,巖性復(fù)雜，結(jié)構(gòu)松散，有大孤石及塊石架空現(xiàn)象，并含有易液化的透鏡體夾砂層。通過試驗(yàn)證明，存在的砂層透鏡體、細(xì)砂夾塊石地層的鉆灌施工，平均單位干料注入量?jī)H10~120Kg/m。為此采用了適當(dāng)加大灌漿壓力的方法進(jìn)行灌漿。邊排I 序孔灌漿壓力由原設(shè)計(jì)1.5Mpa，提高到2.0~2.5Mpa，高提升到3.0MPa，平均單位干料注入量增大到120~1060Kg/m，但是仍遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于其它地層的注入量，且由于采用的是全孔灌漿，也存在其它位置劈裂的可能性。實(shí)際上，對(duì)密實(shí)砂層的顆粒性材料灌漿，只不過是一種劈裂、壓密的過程，很難形成完全的防滲體，要徹底防止此種砂層的滲漏，采用溶液性的化學(xué)灌漿，才是解決此類問題的根本辦法。

2.2.3、變形縫、伸縮縫滲漏的處理

　　對(duì)于混凝土活縫和工程伸縮縫止水、變形縫破壞的修補(bǔ)，需要具有彈性的材料，通常采用錨固橡膠板或灌注彈性密封材料的方法，由于水泥基的灌漿材料不具有伸縮縫應(yīng)有的彈性，所以，不應(yīng)應(yīng)用于此類缺陷的修補(bǔ)，但是，采用具有優(yōu)異變形能力的丙凝、丙烯酸鹽、水溶性聚氨酯、彈性環(huán)氧灌漿材料，較采用錨固的方法，具有施工方便，有效等優(yōu)點(diǎn)，應(yīng)該優(yōu)先考慮。

2.2.4、大漏量、高流速水流防滲堵漏處理

   
　　對(duì)于大漏量、高流速水流的滲漏封堵，需要凝膠快的堵漏材料，采用水泥水玻璃雙液灌漿、丙烯酸鹽水泥雙液灌漿，凝膠時(shí)間可調(diào)節(jié)到短短幾秒，并具有一定強(qiáng)度，能抵御一定水流的沖擊，并可控制灌漿的范圍，在達(dá)到堵漏目的的同時(shí)，節(jié)省很多的灌漿材料和時(shí)間。

3、化學(xué)灌漿的缺陷

　　化學(xué)灌漿與水泥灌漿相比，其缺點(diǎn)包括：施工不便，需要較多的輔助材料及設(shè)備、需要較專業(yè)的施工人員、造價(jià)高、耐久性差、有一定毒性及對(duì)環(huán)境有一定影響等。這些問題，隨著化學(xué)工業(yè)的進(jìn)步，灌漿技術(shù)的提高，正在逐步得以改善和解決。例如，相繼開發(fā)出的低毒性環(huán)氧漿材、取代丙凝的低毒丙烯酸鹽漿材等。但是，有時(shí)人們會(huì)因某些材料的毒性、某些工程的失敗，而否定化學(xué)灌漿技術(shù)，產(chǎn)生片面的甚至錯(cuò)誤的結(jié)論，從而對(duì)化學(xué)灌漿產(chǎn)生誤解。

4、影響化學(xué)灌漿進(jìn)一步推廣的因素

4.1、化學(xué)灌漿材料的毒性及對(duì)環(huán)境的影響

   
　　長(zhǎng)期以來(lái)，人們接觸到的無(wú)機(jī)材料大多無(wú)味、易清理，由于多數(shù)化學(xué)灌漿材料存在刺激性的氣味，粘在身上，又不容易清除，因此，平時(shí)對(duì)化學(xué)材料不太了解的人們，在聽到化學(xué)物質(zhì)泄漏引起傷人事件，化學(xué)武器的威力無(wú)等消息時(shí)，通常會(huì)聯(lián)想到，化學(xué)的東西肯定有毒，因此，對(duì)化學(xué)的東西會(huì)產(chǎn)生恐懼心理。殊不知，我們現(xiàn)在已經(jīng)生活在化學(xué)品世界中，想一想我們吃的食品、喝的飲料中含有化學(xué)添加劑，我們用的塑料制品等等，很多都是由化工材料合成的。同樣化學(xué)灌漿材料中，環(huán)氧類材料，已經(jīng)大量應(yīng)用于與飲用水有關(guān)的玻璃鋼內(nèi)襯儲(chǔ)水池，聚氨酯類生產(chǎn)的海綿制品，與人們也早就親密接觸，有代表意義的是“丙烯酰胺”（丙凝）制品在注射式豐胸上的應(yīng)用實(shí)例。目前在注射式豐胸手術(shù)中被廣泛使用的材料是“聚丙烯酰胺水凝膠”。人們?cè)谠u(píng)價(jià)此種材料時(shí)說：這是一種由碳、氫、氧、氮四種元素組成的合成物，其形態(tài)穩(wěn)定，不會(huì)被人體直接吸收，術(shù)后乳房終生不變形，不萎縮，不老化，對(duì)人體無(wú)毒副作用。它首先在歐美發(fā)達(dá)國(guó)家流行開后，迅速傳入我國(guó)，目前已獲得包括我國(guó)在內(nèi)的多個(gè)國(guó)家發(fā)明專利。其代表產(chǎn)品，進(jìn)口為烏克蘭生產(chǎn)的“英捷爾法勒”，國(guó)產(chǎn)為吉林富華生產(chǎn)的“奧美定”。針對(duì)聚丙烯酰胺凝膠產(chǎn)品在使用中出現(xiàn)的問題，國(guó)家藥品監(jiān)督管理局開展了多方面調(diào)研，多次組織有關(guān)專家進(jìn)行論證，沒有發(fā)現(xiàn)產(chǎn)生毒副作用，產(chǎn)生的不良反應(yīng)，可能的原因是手術(shù)技術(shù)問題，為此，國(guó)家藥品監(jiān)督管理局特發(fā)出緊急通知：自２００３年１月１日起，注射式豐乳材料——親水性聚丙烯酰胺凝膠，將只限在具有整形外科手術(shù)條件的三甲以上醫(yī)院使用。從這個(gè)實(shí)例，加之我們已經(jīng)廣泛應(yīng)用的環(huán)氧類、聚氨酯類等高分子聚合物聚合后是無(wú)毒的，并且，性能是非常穩(wěn)定的，也就是說，聚合后的聚合物對(duì)環(huán)境沒有影響。而我們所要做的，就是要在聚合物聚合前減少聚合物單體的擴(kuò)散，同時(shí)在使用中，避免和有毒單體的直接接觸，此外正確認(rèn)識(shí)化學(xué)品的毒性也很重要。拿我們目前認(rèn)為毒的化學(xué)灌漿材料“丙凝”來(lái)說，“丙凝”的主要原料是丙烯酰胺，是生產(chǎn)聚丙烯酰胺的原料，動(dòng)物試驗(yàn)證明丙烯酰胺具有致癌作用。2002年4月，瑞典科學(xué)家發(fā)現(xiàn)某些食品經(jīng)高溫烹制后，其丙烯酰胺含量有所增加。增加幅度大的是淀粉類食品，如土豆和谷類。這一發(fā)現(xiàn)引起大家的廣泛重視。世界衛(wèi)生組織（WHO）和美國(guó)食品藥物管理局都呼吁科學(xué)界繼續(xù)擴(kuò)大并深入對(duì)丙烯酰胺的研究，包括丙烯酰胺在食品中形成的原因、對(duì)人體健康的影響、及降低食品中丙烯酰胺的方法。目前比較認(rèn)可的結(jié)論是：“丙毒”毒性確定，致癌作用不明。丙烯酰胺的化學(xué)毒性是肯定的，它有中度毒性，人接觸多了肯定是要中毒的，其標(biāo)準(zhǔn)為：每天每人暴露量不能超過每公斤體重0.5微克(相當(dāng)于1克丙烯酰胺均分給4萬(wàn)個(gè)體重都為50公斤的人)，否則就有可能引起中毒。老鼠的致死量是每公斤0.7克。人中毒的癥狀是紅斑、脫皮、眩暈、四肢無(wú)力、神經(jīng)損傷。2002年，WHO就曾公布，針對(duì)油炸薯?xiàng)l、薄脆餅、烤豬肉與水果甜點(diǎn)上的棕色脆皮以及大量油煎油炸快餐食品所進(jìn)行的化驗(yàn)表明，有的食品“丙毒”含量超標(biāo)400倍，這標(biāo)準(zhǔn)指的就是化學(xué)中毒標(biāo)準(zhǔn)，建議停止食用烹炸的淀粉食品，而實(shí)際上我們又有多少人去采納這一建議呢。再想一想生產(chǎn)毒藥企業(yè)的工人，使用農(nóng)藥的農(nóng)民兄弟，化學(xué)工作者等等，化學(xué)灌漿所接觸的毒性就不算問題了，而我們所要做得就是使用過程中的防護(hù)及使用過程中保證聚合物單體完全固化，以及開發(fā)、使用低毒、無(wú)毒的化學(xué)灌漿材料，將化學(xué)灌漿的毒害進(jìn)一步的降低。

4.2、化學(xué)灌漿材料的耐久性

　　化學(xué)灌漿的耐久性也是影響人們廣泛應(yīng)用的一個(gè)因素，人們總覺得化學(xué)材料沒有混凝土材料耐久、可靠，可是，當(dāng)我們痛恨白色污染，抱怨它們?nèi)舯惶盥�，將直接占用土地�?000年內(nèi)難以降解，影響土質(zhì)結(jié)構(gòu)；若被焚燒，會(huì)產(chǎn)生有害氣體，污染大氣時(shí)，就會(huì)對(duì)化學(xué)材料的耐久性有更加客觀的認(rèn)識(shí)了。對(duì)化學(xué)材料來(lái)說，老化也是一種正常的化學(xué)反應(yīng)，即以弱鍵開始的化學(xué)反應(yīng)（例如氧化反應(yīng)）為起點(diǎn)，引起一系列復(fù)雜的反應(yīng)。老化的結(jié)果是高分子材料結(jié)構(gòu)發(fā)生變化以及相對(duì)分子量下降，終導(dǎo)致材料性能減退以至無(wú)法使用。這種反應(yīng)可由許多因素引起，例如：熱、紫外光、機(jī)械應(yīng)力、高能輻射，以及一些氣候因素如潮濕、雨、臭氧，環(huán)境酸堿度、微生物等的作用。其中影響大的因素是紫外線照射，因此，人們?cè)谑褂没瘜W(xué)材料時(shí)，一般都加裝了表面防護(hù)層，以防止紫外線照射引起的破壞�；瘜W(xué)灌漿材料大多為高分子化學(xué)材料，是應(yīng)用于地下或混凝土裂縫中，通過巖石或混凝土與外界隔離，因此，減少了外界不利條件對(duì)其耐久性的影響；再者，我們采用的環(huán)氧樹脂、聚氨酯類高分子材料，屬化學(xué)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的高分子材料，具有優(yōu)異的耐久性能，因此耐久性不應(yīng)成為化學(xué)灌漿應(yīng)用的不利因素。

5、結(jié)語(yǔ)

　　化學(xué)灌漿由于其特殊的性能，能更好地解決建筑物復(fù)雜地基的防滲、堵漏及補(bǔ)強(qiáng)加固等方面的難題。當(dāng)采用常規(guī)方法難以處理或處理代價(jià)很大時(shí)，對(duì)存在特殊問題及結(jié)構(gòu)有特殊要求的地基和建筑物進(jìn)行防滲、堵漏、補(bǔ)強(qiáng)加固時(shí)，建設(shè)部門及工程設(shè)計(jì)人員應(yīng)考慮采用化學(xué)灌漿方法。但是，化學(xué)灌漿技術(shù)沒有對(duì)各類特殊的地基問題形成相對(duì)完善的灌漿材料配方及相對(duì)統(tǒng)一的灌漿工藝，也阻礙了化學(xué)灌漿在各領(lǐng)域的普及。隨著《化學(xué)灌漿規(guī)范》及《混凝土裂縫環(huán)氧樹脂注漿漿材》行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)制定，化灌設(shè)備儀器的系列化、成套化、標(biāo)準(zhǔn)化的開發(fā)，以及滲透性強(qiáng)、可注性好、無(wú)污染、固結(jié)體強(qiáng)度較高、凝膠時(shí)間易于控制、價(jià)格便宜和施工方便等綜合性能指標(biāo)高，成本較低的綠色新型灌漿材料開發(fā)，化學(xué)灌漿技術(shù)發(fā)展與應(yīng)用前途必將一片光明。

 

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