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  • 我國化學灌漿技術的發展歷程

    發布時間:2019-09-05 14:52:05

      化學灌漿是在外力作用下,通過輔助裝置(設備),將化學漿液灌入巖體、土體、混凝土等受灌體中, 使受灌體得到充填、固結、密閉,達到防滲堵漏、補強加固、改善性狀的工程措施過程。

      我國的化學灌漿技術應用與研究在新中國成立后才得到系統全面地開展,如果以 1953 年在佳木斯等地采用堿性水玻璃進行化學灌漿算起,也只有 60 多年的歷史。

      60 多年來,特別是改革開放以來,我國在化學灌漿技術領域的研究與應用發展迅猛,取得了一批具有原創性的成果,主要體現在:

      1)中國科學院廣州化學研究所研發的“中化-798”為代表的糠叉丙酮環氧樹脂灌漿材料系列,解決了青海龍羊峽水電大壩 G4 偉晶巖劈裂帶滲透固結問題。

      開創了環氧樹脂材料在建設工程領域的先河,在我國化學灌漿發展歷程中具有里程碑的意義。

      2)長江科學研究院研發的 CW 系列化學灌漿材料,解決了三峽大壩等長江流域重大水利水電工程建設的問題。

      為我國水利水電建設做出突出貢獻,至今仍然在水利水電建設工程領域發揮著重要的作用。

      3)華東勘測設計研究院研發出的聚氨酯灌漿材料,引領了水利水電行業防滲堵漏的發展,為國家大壩建設保駕護航。

      4)中國科學院廣州化學研究所研發的甲基丙烯酸酯類(甲凝)化學灌漿材料用于石窟圍巖裂隙的灌漿固結,為我國文物保護事業起了示范性作用。

      5)中國科學院廣州化學研究所、 長江科學研究院分別研發出的丙烯酸鹽化學灌漿材料,開創了綠色、 環?;瘜W灌漿材料研發的先河。

      6)敦煌研究院研發的 PS 灌漿材料,成功應用于敦煌等古遺址、古文物的保護工程中,拓展了化學灌漿應用領域。

      7)化學灌漿技術的發展也促進了相關基礎理論的研究,達到了一個嶄新的高度,如漿液擴散半徑的計算理論、漿液濕面粘接理論、降低漿液毒性的拮抗理論、漿液吸滲理論等。

      8)化學灌漿技術的發展與相關設備的發展相輔相成,目前國內已開發出了適合各類化學灌漿要求的設備,如各種灌漿泵、漿液攪拌裝置、灌漿自控儀及成孔機械。

      化學灌漿技術已成為目前解決工程建設各領域中不可或缺的一種工程手段。而且在修繕市場凸顯的今天,對從業者的這方面技能需求會越來越多,越來越高。

      一、貢獻

      廣化所早在 1962 年就開展了甲基丙烯酸酯類(甲凝)化學灌漿材料的研究,解決了石窟崩壞、風化和石窟圍巖裂隙的灌漿固結等問題,開始了化學灌漿技術在實際中的應用。

      1965 年,丙烯酰胺化學灌漿材料的研制成功,及時解決了如勝利油田油井固壁、堵漏,成昆鐵路隧洞開挖的超前灌漿與堵截地下水射流等重大技術難題。

      上世紀六十年代初,研究所開展了以糠醛-丙酮稀釋環氧樹脂為基礎的化學灌漿材料的研究,在當年極其簡陋的條件下,經過科研人員反復攻關,對環氧樹脂進行改性,研制成功了具有高滲透特征的改性環氧樹脂化灌材料(中化-798)。

      在隨后的十幾年時間里,經過反復試驗與現場應用,使中化-798 化學灌漿材料日臻成熟。

      上世紀 70 年代成功地應用在龍羊峽水電站基巖泥化夾層固結處理工程中,開創了環氧樹脂化灌材料在水電建設工程領域應用的先河,在我國化學灌漿發展歷程中具有里程碑式的意義。

      二、化學灌漿技術的傳承與發展

      化學灌漿材料方面

      1)糠醛-丙酮稀釋環氧樹脂為基礎的化學灌漿材料在環保性上存在缺陷,這些年,環氧樹脂的環保性也有很大的進展。

      2)丙烯酸鹽灌漿材料的研發為了解決丙烯酰胺的環保問題,丙烯酸鹽灌漿材料是以丙烯酸鈣和丙烯酸鎂為主體成分,在促進劑和引發劑的作用下,雙鍵發生自由基反應生成線性高分子,在交聯劑的作用下,線性分子發生交聯生成網絡狀的高分子凝膠體。

      它對 SD 大鼠的急性經口半數致死劑量 LD50大于 5 000 mg/Kg,屬于環保型的化學灌漿材料,可廣泛應用于對環境要求較高的工程中。

      3)無溶劑型漿材的研發環氧樹脂和聚氨酯的粘度較大,要靠稀釋劑來降低粘度,通常是通過丙酮稀釋降低粘度,而丙酮的沸點低,易燃易爆。

      不過目前國內稀釋劑廠家也取得了突破發展,很多活性稀釋劑或高沸點的增塑劑用于稀釋降低環氧樹脂或聚氨酯灌漿材料的粘度。

      4)堵水快固環氧漿材的研發環氧樹脂雖然力學性能優良,滲透性好,但固化較慢,難以滿足堵水要求。

      目前國內也填補了這塊空白。新型材料通過采用在有水介質條件下可快速聚合反應的固化劑,使得改性環氧樹脂在水中的初凝時間僅需二十多分鐘,固化時間縮短至 6~10 h。

      堵漏環氧灌漿材料既可用于防滲堵漏, 又保留了改性環氧樹脂原有的優點。特別適合既要堵水又對穩定性和強度有一定要求的工程項目,目前已在多個城市的地鐵工程中得到了應用,受到了廣泛的好評。

      5)高分子-無機復合灌漿材料的研發高分子-無機復合灌漿材料將高分子材料與無機灌漿材料的優點相結合,使兩類灌漿材料的優勢互補。

      像聚氨酯-水玻璃、丙烯酸鹽-水泥等復合灌漿材料,可廣泛應用于地基加固、防滲堵漏,也可用于斷層破裂帶、松散圍巖區、裂隙發育帶及塌陷區的填充加固。

      三、結語

      其實中國的化學灌漿技術并非我們想象中的那么差,反而有很多世界領先級別的成就。很多國內大型工程的實際應用就能佐證這一點。目前的主要難題是,怎么把一些優質技術系統化的嫁接到民用領域和更多的防水堵漏人。首先是技術體系如何降維下放普及給更多的人;另一方面是,受眾群體如何打破自己局限,讓自己去嘗試和嵌入新的修繕理念和思維。

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