摘要：树脂锚固剂在锚固粘结材料中是应用最广泛的一种，它的主要由不饱和聚酯树脂、固化剂、促进剂以和一定的比例的填料形成的一种类似药卷状的粘结材料。树脂锚固剂主要特点在于施工过程中使用较为方便，牢固之后具有较高的强度以及具有较长的保质期，广泛的应用于矿山巷道顶板支护、隧道工程、筑路桥梁工程以及建筑工程当中，起到非常重要的作用。与此同时，在水电工程预应力锚固加固、井筒安装以及支护当工程当中，是一种非常重要的材料，本文结合生产工作实际对树脂锚固剂的具体固化原理以及在生产应用过程中出现的问题和解决方法进行分析和研究，以供参考。
关键词：树脂锚固剂；固化原理；常见问题；解决办法
引言
树脂锚固剂不但可以在矿井的顶板锚固施工、隧道工程以及铁路道钉锚固方面发挥着重要的作用，还可以进一步对结构物的稳定性进行快速强化。它的主要功能就是固定，因为树脂锚固剂应用非常广泛，而且需求量较大，所以使用方每次需要采购的树脂锚固剂产品数量较大，因此树脂锚固剂产品的存储以及运输都是需要重点考虑和解决的问题，通过相关实验表明，根据树脂锚固剂产品规格型号的不同，以及产品中促进剂、稳定剂、固化剂等材料的配方比例不同都会对树脂锚固剂的产品性能产生影响，所以要解决树脂锚固剂在实际生产使用的过程中存在的一系列问题，将对提高树脂锚固剂的产品性能和提高工程施工质量，加强被锚固体的牢固性和安全系数起到非常重要的意义。
1树脂锚固剂的固化原理
1.1树脂锚固剂的固化原理
树脂锚固剂主要是通过内部不饱和聚酯树脂分子间发生交联聚合反应而完成固化的过程，因为不饱和聚酯树脂当中存在大量的双键分子单体，受环境温度、光照和空气中氧的影响下，树脂中存在的双键树脂分子单体会互相发生交联聚合反应，形成较为牢固大型聚合体从而达到稳固的固化反应效果。
在实际生产使用工作过程中，为了让树脂中的单体分子键发生聚合反应的速度加快，达到快速的固化锚固效果，通常需要在树脂锚固剂产品的原料配比过程中，加入定量的促进剂、固化剂对树脂的交联聚合反应进行催化。在此过程中，树脂分子单体会在促进剂的作用下发生交联聚合反应，产生大量的自由基，这些自由基又可以促使树脂和其中所含苯乙烯之间进行交联固化反应，而形成了坚硬的不溶性固体。
当前我国树脂锚固剂的生产中使用最广泛的固化剂体系是BPO（过氧化苯甲酰）和DMA（二甲基苯胺）体系。在此固化体系中过氧化苯甲酰存在于固化剂中，二甲基苯胺存在于树脂胶泥，在树脂锚固剂的使用过程中固化剂与树脂胶泥在快速的搅拌中迅速充分混合，在二者的反应过程中都会产生大量的负离子和正离子，此反应是一个剧烈的放热反应，反应放出大量的热量又可以大幅度加速过氧化苯甲酰和树脂胶泥中大量分子自由基的产生，从而加速树脂与固化剂的固化反应达到更快的锚固速度和更为坚实牢固的锚固强度。
1.2树脂锚固剂的固化过程
树脂锚固剂的固化过程主要是三个阶段，第一个阶段是凝胶反应，第二个阶段是硬化，最后一个是完全固化阶段。凝胶反应是树脂锚固剂的最初固化阶段，施工使用中随着对固化剂与树脂胶泥迅速搅拌混合，二者混合体的温度逐步升高，二者形成凝胶状态，不断对固化剂进行搅拌，能够让其慢慢的转化成为一种凝胶状态（初步变硬），这一段过程进行搅拌到初步变硬的时间也被称作为凝胶时间。不同规格型号的树脂锚固剂由于“固胶比”（固化剂与胶泥的比例）不同的凝胶表现和凝胶时间是不同的，具体如下图所示。
表1不同型号树脂固化剂的产品参数
接着是硬化阶段，由于温度逐步上升，树脂锚固剂逐渐从凝胶的阶段向固态阶段进行，通过凝胶过程逐步向硬化过程转变的时间被叫做期龄，完成完全固化的过程，需要消耗较长的时间，根据型号的不同树脂锚固剂的期龄需要几天到几个星期不等。在此过程之后进入固态的树脂锚固剂继续进行固化，直到完全固化。
2影响树脂锚固剂锚固性能因素
在测试树脂锚固剂的锚固性能方面，主要是在实验室温度下获得的，温度一般控制在22℃±1℃，在实际施工使用操作过程中，树脂锚固剂无法在实验室温度下进行安装使用，不同的使用环境，会对树脂锚固剂产品的锚固性能产生一定影响，通常条件下对树脂锚固剂的锚固性能产生影响的因素主要有以下几种。
2.1环境温度的影响
树脂锚固剂主要依赖氧化还原反应而进行。凝固期反应的程度是树脂胶泥和固化剂中的由自由基的活性来决定的，如果自由基具有较大的活性，那么聚酯固化反应的速度就会较快，如果自由基的活性不大，会导致固化反应的速度非常缓慢，自由基活性往往会受到周围环境的影响，如果周围环境温度不高，低于（22℃±1℃），可能会影响自由基的活性，导致聚酯固化的速度变慢，会大大拉长树脂锚固剂的凝胶固化时间，导致锚杆的瞬间锚固力进一步下降，无法符合支护施工现场的锚固需要。
2.2巷道钻孔中水的影响
在井下巷道锚杆支护施工操作过程中，巷道顶板淋水或使用水对钻孔进行清理去除其中粉尘过程中，往往这些的水不会与树脂锚固剂中的胶泥相容，从而导致树脂锚固剂在使用的过程中，残留的水分会从胶泥当中逐步析出，导致固化剂当中因为析出水分而出现一些小孔，这些小孔会树脂胶泥与固化剂的反应造成影响，从而对树脂锚固剂的锚固力和抗压强度产生较大影响，使锚固剂无法在支护施工的过程中达到较强较快的锚固作用。
2.3金属杆体上油脂的影响
在很多施工过程中，树脂锚固剂需要和金属锚索、金属锚杆进行配套使用，而这些金属材料在制造和井下运输过程中和生产加工的时候往往会有一些少量油脂残留其表面，这些油脂无法与树脂锚固剂相容，少量附着在树脂胶泥表面的油脂会影响到固化剂与树脂的固化反应，从而导致树脂锚固剂的粘结强度大幅度降低，影响到支护和锚固施工质量。
3主要常见问题与解决方法
3.1锚固剂产品出现树脂渗漏
在树脂锚固剂生产行业当中，树脂渗漏现象属于通病，也就是在成品锚固剂存储一段过程时间内，会在锚固剂产品两端出现树脂的渗漏的情况，严重影响产品的质量，使产品的稳定性受到一定的影响，如果树脂渗漏的较多会导致产品的挺拔性下降，影响到锚固剂产品的正常安装使用，与此同时在产品当中的树脂量会大幅度的减少，将直接影响到锚固剂产品的凝胶时间，通过长时间的研究和分析发现，出现树脂泄露主要和以下几部分相关。
3.1.1灌装气压
我们现在在树脂锚固剂生产中使用的是气动罐装的方式进行树脂胶泥的罐装操作，气压的高低是导致树脂是否渗漏的一个关键。职工在操作过程中为了加快罐装速度，提高生产效率往往会加大空压机的输送压力，使胶泥罐装下料的速度变，有时快压力设置可以达到一兆帕，如此操作，在完成树指锚固剂的罐装之后，成品当中会有一定的气压，这些气压会随着两端卡扣泄出，带出一定量的树脂，导致树脂出现渗漏。通过长期实验观察分析发现，将当中的气压保持在0.6兆帕的时候，能够让树脂的渗漏有效减少。
3.1.2不饱和树脂粘稠度
在树脂锚固剂产品当中，不饱和树脂是价格相对较高的原材料，树脂生产厂家希望在不饱和树脂当中添加适量的填料，来降低产品成本，以提高其经济效益。然而如果在此过程中填料的量较多，可能会导致树脂胶泥的稠度增大，影响到胶泥灌装的速度，所以在生产中调整胶泥稠度的时候喜欢使用偏稀的不饱和树脂作为原料，以便完成上述要求，粘稠度偏稀的不饱和树脂往往能够让填料石粉加量提高，然而这样一来也会出现树脂泄露的几率增加。不饱和聚酯树脂的黏稠度往往会因为温度的变化而出现一定的影响，因此树脂锚固剂在使用和存储方面都对环境温度有着较严格的要求，我们生产树脂锚固剂要送到矿井下面使用。从生产车间到矿井中，在运输的过程中，由于储存温度不当、暴晒等情况都有可能出现锚固剂树脂渗漏和保质期变短问题，因此不饱和树脂粘稠度是非常关键的，在选择的过程中，不能一味选择偏稀价格低廉的树脂，需要保证不饱和树脂的稠度合适也是避免出现树脂泄露的重要原因。
3.1.3其他原因
除此以外，气相法白炭黑（二氧化硅）的添加量和搅拌过程中的速率也是导致树脂渗漏的一项重要原因，白炭黑在产品当中是非常重要的触变剂，还能做到增稠剂的效果，避免填料和树脂出现分层，因此白炭黑的添加量无法达到要求或者搅拌过程中速率偏低，也有可能导致产品出现分层渗漏树脂等情况，与此同时，灌装打卡封口过程中卡扣的封闭性也会对树脂渗漏的产生一定的影响。
3.2挺拔度无法达到要求
当前，树脂锚固剂的挺拔度无法达到要求也是非常常见的一种情况，使用人员将挺拔度无法达到要求的锚固剂放入到钻孔当中，极大地影响了施工效率和施工质量，通过实验分析发现挺拔度无法达到要求和以下两个因素就有一定的关系。
3.2.1外包装的问题
树脂锚固剂成品的外包装通常是双孔袋在灌装的过程中胶泥会通过下料口向双孔子母袋当中灌入，因此双孔袋子母袋也会承受一部分灌装的压力，双孔子母袋的主要材料是聚酯包装薄膜，因为厚度偏薄，在企业的条件下会出现一定的形变而导致放置一段时间之后无法进行回缩，这就会导致产品的挺拔度进一步下降，当前双孔袋主要是用复合薄膜材料替代原有的双孔袋，因为复合薄膜双孔袋后保相对较为均匀，不会出现较大的形变，可以让原来的包装导致的产品挺拔度降低的问题得到合理的处理。
3.2.2运输原因
因为树脂锚固剂具有较大的密度，这样会导致成品箱的质量相对较大，在运输或存储的时候，对高度也具有一定的要求，最高不能超过产品高度的五倍。
结束语
在当前树脂锚固剂应用非常广泛，然而因为科技发展和技术要求无法达到标准，在使用和生产的时候往往产生了很多问题，本文具体分析树脂锚固剂的固化原理，并且阐述树脂锚固剂出现哪些相关问题以及问题的解决方案，通过不断地探索发现和实际生产经验总结达到提高我们公司树脂锚固剂产品质量的目的。
参考文献：
[1]董克柱.树脂锚固剂性能及其在封孔应用中的实验研究[J].辽宁工程技术大学学报，2008，27（3）：321-324.
[2]胡滨，康红普.树脂锚固剂在中国煤矿中的发展与应用[C]//全国岩石力学与工程学术大会会议.2012.
论文作者:张刚
论文发表刊物:《建筑细部》2018年第14期
论文发表时间:2019/1/25
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