高分子化学灌浆材料及其在工程建设中的应用论文_郝丽娜

高分子化学灌浆材料及其在工程建设中的应用论文_郝丽娜

齐齐哈尔工程学院 黑龙江齐齐哈尔 161005

摘要:灌浆料作为近年来在建筑市场悄然兴起的一种新型填充材料,以其速干、早强、高强、微膨胀、易操作等施工特点弥补了建筑施工工艺的不足,为建筑施工新工艺的持续、稳步推进奠定了一定的基础。灌浆料的可灌注、流动性、微膨胀、较高的早期和后期强度、不泌水、不离析等性能,形成一套由内向外水平缓慢散热,由下向上垂直缓慢散热,湿度立体不变的环热蓄温的保温、养护体系,其推广应用为以后的建筑节能、环保、低碳领域的不断发展和创新将发挥更大的社会效益和价值。

关键词:立体环绕;旋转灌注;环热蓄温

前言

灌浆料是以高强度材料作为集料,以水泥作为结合剂,辅以高流态、微膨胀、防离析等物质配制而成。作为加固材料与高强填充材料的一种,因其具有较好的流动性、自密实性、早期强度、微膨胀性、不泌水等特点受到广泛的关注和青睐。对于应用于底座灌浆,它可以从根本上改变设备底座受力情况,使之均匀地承受设备的全部荷载,从而满足各种机械,电器设备(重型设备、高精度磨床)的安装要求,是无垫安装时代的理想灌浆材料;对于套筒填充,它可以通过自密实及良好的流动度与钢筋充分接触,产生的微膨胀使得灌浆套筒接头具有高的强度,不泌水性和氯离子含量避免了对金属材料的锈蚀,从而实现了好的耐久性,使建筑具有长久可靠的质量。

1 灌浆技术

灌浆就是采用特定的压送设备,将特定材料配制成的浆液灌入地层或缝隙中,并使浆液扩散、胶凝或固化,进行地层堵水或加固等的施工技术,灌浆技术有3种。

(1)渗透灌浆:在不破坏地层颗粒结构的情况下,以渗透的方式使浆液渗入孔隙中,填充颗粒间隙并胶结成整体的灌浆方式。

(2)压密灌浆:是采用特制的高压泵将粘度高、流动性低的浆液灌入地层,并在灌浆处形成浆泡压缩周围土体,使土体产生塑性变形,取代灌浆范围内的土体。

(3)劈裂灌浆:劈裂灌浆需要采用一定的措施,挤密土体,当压力达到或超过一定的限度时,浆液会对土体产生劈裂作用,在灌浆孔周围形成条带状或网状胶结体,并通过胶结体的骨架作用加固土体。

2 高分子化学灌浆材料

有机灌浆材料主要是一些高分子聚合物,如环氧树脂类材料、聚氨脂类材料等;无机灌浆材料主要是水泥浆类材料。只有当浆体材料满足具有自流淌密实性、早期强度高、无离析、无泌水和无收缩等要求之后,通过灌浆施工才能对脱空的水泥混凝土路面真正地起到加固作用,否则甚至会导致路面使用性能的进一步下降。

2.1 环氧树脂灌浆材料

环氧树脂灌浆材料的主要成分有环氧树脂加固化剂、稀释剂、促进剂、增塑剂等,具有强度高、黏结力强、收缩小和能在常温下固化等优点,同时也具有黏度较高和可灌注性不强的缺点。环氧树脂灌浆材料是当前应用得最多的有机灌浆材料。当前主要采用大量添加有机溶剂和对环氧树脂类材料进行改性两种途径来解决环氧树脂灌浆材料存在的缺点,但是有机溶剂的大量使用会污染环境,因此当前主要采用对环氧树脂进行改性的方式。

2.2 丙烯酸盐灌浆材料

丙烯酸盐灌浆材料是通过在过量的金属氧化物、氢氧化物和丙烯酸反应生成的丙烯酸盐混合物中加入不同材料生成的一种低黏度灌浆材料。具有黏度低、可灌注性好、凝结时间可控、凝胶渗透系数低、抗挤出能力强等优点,常用于混凝土裂缝补强灌浆。

2.3 聚氨酯灌浆材料

聚氨酯灌浆材料是由聚氨酯预聚体与添加剂(催化剂、发泡剂、阻燃剂等)组成的灌浆材料。聚氨酯灌浆材料防渗性能好,具有一定的强度,是良好的防渗和加固材料。

期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆按亲水能力的不同,聚氨酯灌浆材料可以分为油溶性和水溶性两种类型,其中油溶性聚氨酯材料会在反应生成中会产生大量的CO2气体,导致浆液扩散,进而增强灌浆效果,主要用于结构加固补强;水溶性聚氨酯材料有很强的形变能力,但会在失水后收缩、吸水后恢复。但是,聚氨酯预聚体中残留的多异氰酸酯为剧毒物质,会对工作人员和环境造成污染,并且难于存储。

2.4 木质素灌浆材料

木质素是以亚硫酸盐纸浆为主剂,过硫酸铵为固化剂的无毒防渗堵水材料,其优点是可利用纸厂废液,价格低廉,胶凝时间可控;缺点是强度低,且对人体皮肤有害,采用重铬酸盐作为胶凝剂则会对环境产生污染。

3 高分子化学灌浆料应用现状

灌浆料主要应用于缺陷的修补,基础灌浆等工程。应用方面的研究不在少数。比如将灌浆料应用于深圳月亮湾电厂“以大代小”技改工程项目中,得到了缩短工期,提高质量的效果,以及应用于桥梁缺陷修补中的研究。

武莽等研究了加固用灌浆料在试验与工程加固改造中的应用,并通过结构破坏特征分析得出不同配合比骨料型改性灌浆料受弯构件的受力性能,为灌浆料的改性提供依据,提供实际应用参考。

薛英斌等将高强无收缩灌浆料应用于混凝土结构存在缺陷的部位及设备安转基础处理,得到很好的效果。

郑国华通过改进无收缩高强灌浆料的施工工艺来解决传统砂浆工艺造成的不平整、开裂、剥落起粉等缺点,施工方法简单,用于客运专线的支座固定达到了客运专线质量技术指标要求,后期强度高不倒缩,而且具有较好的抗冲击与抗振性。

汪秀石等认为装配式结构用高强套筒灌浆料性能受水胶比、减水剂掺量、膨胀剂掺量的影响。

任恩平等在混凝土与水泥制品学术交流会上指出高性能灌浆料的应用特点:不仅要有硬化后的膨胀,塑性膨胀尤为重要;在满足工程需要时,抗压强度不宜过高,应尽可能提高折压比;高性能灌浆料主要应用于精确灌浆。

通过灌浆料的应用与研究现状可以看出,主要是其流动性、早强、高强、膨胀的特点在做主导,基于灌浆料的这几个特点,我们应该研究更为独特的材料。因为灌浆料的基础材料为水泥,通过水泥的将诸多材料结合起来,展现出其特殊的性能。目前国内外对水泥的研究,尤其是特种水泥已经达到比较精湛的地步。通过对灌浆料的性能研究,可以得出其与水泥的共性,掺加不同的成分,能够改变材料的性能,比如有机聚合物的引入使其具有韧性;沥青乳剂的引入提高其防水性能、抗裂性能;碳粉矿物的引入使其具有一定的导电性能,起到屏蔽作用;玻纤、化纤等特种材料的引入使其具有更为独特的光学与强度性能。

特种水泥与特种混凝土的出现使得特种灌浆料的研究具有依据且较为简便,研究者们可以根据前两者的性能对灌浆料进行改进,必会得到适用不同领域的特种灌浆料。

结束语

目前灌浆料的研究从性能上或是成本上,基本趋于稳定,多为宏观性能的改变,缺少特种方向的研究。其发展方向应该更深更广:深是向高精尖方向发展,通过改变其物理性能,比如细度、气味等应用于精度较高的产品灌浆或成型,比如金属管类等,或许可以通过微型注射进行灌浆;广是广泛的应用领域,通过改善其某一或多个性能指标,从其他层次来追求灌浆料的广泛应用。研究轻质的灌浆料是另一趋势,目前的灌浆料多用于建筑工程,比重大而笨重,通过特种水泥掺加碳纤等材料,发展灵巧轻便的灌浆料可以扩展其应用领域。

参考文献

[1]徐安,张家璐,曾力.高分子灌浆材料的研究现状及展望[J].混凝土,2014,10:141-144.

[2]钱峰.DSP改性水泥基灌浆材料性能研究[D].湖南大学,2009.

[3]贾雪丽.高性能水泥基灌浆材料的制备与性能研究[D].武汉理工大学,2011.

[4]周应先.接枝聚氨酯/环氧树脂互穿网络聚合物灌浆材料的研究[D].湖南大学,2012.

论文作者:郝丽娜

论文发表刊物:《基层建设》2017年第16期

论文发表时间:2017/10/16

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