CH环保型弹性环氧灌浆材料的研究

董建军1 王鑫2 刘鹏科3

（1 武汉长江工程公司 武汉 430010 2 武汉昌辉科技开发有限公司 武汉 430015） 摘 要：国内常用的环氧灌浆材料大多为高强灌浆材料，本文从主攻环保化学浆材的思路出发，从环氧树脂类型、稀释剂、固化剂这三个方面研究了CH环保型弹性环氧灌浆材料，通过室内试验和工程应用实践结果表明，CH环保型弹性环氧灌浆材料具有绿色化灌的创新特征值得推广应用。

[关键词] 环保型 弹性 环氧灌浆材料 化学灌浆

前言 目前，国内常用的环氧灌浆材料大多为高强灌浆材料,此体系的浆材主要用作裂缝和基岩补强加固。而对于细微（小于0.5mm）的变形缝或活动缝的处理，需要有一定弹性的灌浆材料，聚氨酯灌浆材料虽属于弹性材料，但粘度较大，可灌性受到限制，国内在弹性环氧灌浆材料的研究大体表现为：一种是在糠醛、丙酮稀释体系的环氧灌浆材料的基础上,加入废旧弹性塑料；另一种是用聚氨酯环氧，并加入大量糠醛、丙酮稀释剂，这两种方法都能形成具有一定弹性的灌浆材料，但均存在着挥发大，不利环保等缺点。为此，开发研制活性稀释体系的弹性环氧灌浆材料，既是工程急切所需，又是一项在国内外还未见报道的新材料。

1 CH环保型弹性环氧灌浆材料的弹性设计思路环保型弹性环氧灌浆材料的弹性设计思路为：运用分子设计原理，通过对聚合物中硬段与软段的合理剪裁，降低交联密度，在固化产物的分子结构中引入柔性链段，使固化产物具有不同的弹性。 2.实验部分2.1实验原材料柔性环氧树脂、CHX3、CHX4、CHX5释稀剂、CH柔性固化剂均由昌辉科技生产。 作者简介：董建军（1963-）男，安徽天长人，教授级高级工程师，武汉长江工程技术公司副总经理兼总工程师，中国水利学会地基与基础工程专业委员会副主任委员，主要从事岩土工程施工管理与科研工作。E-mail：djj8658@163.com 2.2实验方法研究过程中采用和参照的标准有：粘度测定：《胶粘剂粘度的测定》 GB/T 2794—1995凝胶时间测定：《涂膜干燥时间测定方法》 GB/T 1782—1979（89）抗压强度：按GB/T 2569-1995 树脂浇铸体压缩试验方法测定其抗压强度，试样制备采用Ⅱ型试样。 抗拉强度测定：《树脂浇铸体拉伸性能试验方法》GB/T 2568—1995粘接抗拉剪切强度测定：《胶粘剂拉伸剪切强度测定方法（金属对金属）》GB 7124—86粘接强度: 参考GB/T 16777-1997 建筑防水涂料试验方法6（八字模法）测定其粘接强度。 2.3实验设备NDJ-1旋转粘度计、78-1型磁力加热搅拌器、万能试验机。 3结果与讨论 3.1柔性环氧树脂的合成采用长链脂肪醇，可合成出不同柔性的缩水甘油醚型环氧树脂。这类环氧树脂具有粘度低，色泽浅，增柔效果好等特点。特别是刚性与柔性链共聚物的缩水甘油醚，可通过比列的调节，达到不同的柔韧性。CH柔性环氧树脂的主要性能指标如表1所示。 表1 CH柔性环氧树脂的主要技术指标树脂型号 环氧值mol/100g 有机氯 mol/100g 无机氯 mol/100g 粘度（mPa.s） CH柔性环氧树脂 0.40—0.45 ≦0.01 ≦0.0001 800～1200 3.2长链活性稀释剂的选择为了得到弹性的环氧材料，在活性稀释剂的选择上，我们选择具有柔顺结构的活性稀释剂，经过实验我们合成了CHX4，、CHX5，和CHX6，三种环氧活性稀释剂。，三种环氧活性稀释剂的主要技术指标如表2所示 表2 CHX4，、CHX5，和CHX6，三种环氧活性稀释剂的物理性能 活性稀释剂型号环氧值mol/100g粘度（mPa.s）有机卤值mol/100g无机卤值mol/100g CHX4 0.28～0.34 40～70 小于0.01 小于0.0005 CHX5 0.30～0.37 5～10 小于0.02 小于0.0005 CHX6 大于0.72 20 小于0.02 小于0.0005 3.3柔性固化剂的选择环氧树脂的固化剂种类很多，如脂肪族胺类、芳香族胺类和各种胺改性物、有机酸及其酸酐、树脂类固化剂等，化学灌浆主要要求固化剂能在室温、低温、干燥、潮湿和水下等条件下固化。过去大多采用乙二胺，多乙烯多胺，半酮亚胺等，由于这类胺分子量短，所得固化物刚性大，韧性差，它们的主要缺点是刺激性气味太浓，不利于人身健康，且在有水条件下固化反应难于进行。为此我们根据环氧树脂固化的原理，合成出长链结构的脂环族固化剂，此固化剂具有常温、低温条件下能固化，粘度低，柔性和韧性好等特点，它的主要指标如表3所示。 表3 CH1固化剂的主要性能指标固化剂粘度（mPa.s）胺值（mgKOH/g） CH1 50～100 460～470 3.4 CH环保型弹性环氧灌浆材料粘度随时间和温度的变化环氧树脂浆液的粘度随温度的变化而变化，并随反应时间的延长粘度逐渐升高。CH环保型弹性环氧灌浆材料粘度随时间和温度的变化情况如图1所示。从图中可以看出：温度不同，浆液的初始粘度不同，且反应过程中的粘度变化也不同；浆液的初始粘度在21℃为45mPa.s，在11℃为85mPa.s；在4℃为200mPa.s。三种温差梯度均表明，在不同温度下浆液的可灌性都比较好。 图1 CH环保型弹性环氧灌浆材料粘度随时间和温度的变化3.5 CH环保型弹性环氧灌浆材料配比及力学性能CH环保型弹性环氧灌浆材料配比及力学性能如表4表4 CH环保型弹性环氧灌浆材料配比及力学性能配比 初始粘度（mPa.s） 胶凝时间（h） 抗拉强度（MPa） 断裂伸长率（%） 粘接强度（MPa） 干粘接 湿粘接 A：B=3：1 85 20 4.2 80 3.0 2.8 表4可以看出CH环保型弹性环氧灌浆材料具有较高的伸长率和粘接强度。4 CH环保型弹性环氧灌浆材料的毒性实验CH环保型弹性环氧灌浆材料，华中科技大学同济医学院实验动物学部的毒性实验结果表明[4]：“ 高剂量组15000mg/kg实验大鼠均存活，主要脏器均未发现肉眼可见的变化和明显的病理变化。” 实验表明：LD50＞15000mg/kg。由此可见，CH环保型弹性环氧灌浆材料属于实际无毒化学灌浆材料。5 CH环保型弹性环氧灌浆材料的工程应用CH环保型弹性环氧灌浆材料2005年问世以来，已在湖北省荆江分洪南闸混凝土变形裂缝处理得到成功应用。6结语CH环保型弹性环氧灌浆材料具有粘度低、可操作时间长、可灌性好、弹性好，无毒是处理混凝土变形裂缝较好的补强材料。

参考文献：1董建军，魏涛．三峡工程F1096断层复合灌浆处理技术[J]．长江科学院院报，2005，N.2 2 魏 涛，汪在芹，薛希亮,蒋硕忠。CW系化学灌浆材料的研制{J}。长江科学院院报，2000，12。 3 魏 涛、董建军。三峡工程**船闸北坡第五级竖井周边围岩水泥化学灌浆工程实录[J]。湖南大学学报，2004，4（31）：73—75。4许迪，熊美云，李佳卫 .CH环保型弹性环氧灌浆材料经皮给药的急性毒性报告[R]，华中科技大学同济医学院实验动物学部.