摘要：對建筑防水材料的重要成員之一——化學灌漿材料作了扼要介紹，包括其特點、分類及用途，目前國內生產、科研及應用概況，在三峽工程中的應用成果，以及考慮到環境保護而提出的選用化灌漿材的原則。

 

關鍵詞：化學灌漿；水玻璃；丙烯酸鹽；聚氨酯 ；環氧樹脂；三峽工程


1 建筑防水材料的重要成員

化學灌漿材料又稱防水漿材，其與防水卷材、防水涂料、防水膩子或膠泥、橡塑止水帶或金屬止水帶等同屬建筑防水材料范圍。而所不同處則是化學灌漿材料具有如下特性：①它是溶液，而且是真溶液，永不分層，無沉淀；②粘度很低，有些漿材粘度甚至接近于水；③固化或膠凝時間可人為控制；④可用泵灌入裂縫，充填裂隙，堵截滲漏水，具有原位修復止水結構或單獨構建防滲帷幕之功能，特別適用于地下隱蔽工程；⑤固化或膠凝時體積收縮很小；⑥固化物或膠凝體本身不滲水；⑦固化物或膠凝體耐久性良好。上述特點和功能是建筑防水材料所不具備也無法替代的。正因如此，化學灌漿材料在防水工程上具有特殊的重要性，并成為建筑防水材料中不可或缺的重要成員。

2 常用化灌漿材的分類

目前國內常用的化學灌漿材料按其性能與用途大致分為兩大類，共有六大品種系列和上百種品牌產品。第一類是防滲止水型，包括水玻璃、丙烯酸鹽、聚氨酯和木質素漿材四大品種系列。第二類是補強加固型，包括環氧樹脂與甲基丙烯酸甲酯漿材兩大品種系列。其中水玻璃漿材又可分為堿性與酸性兩大品種，聚氨酯漿材又可分成油溶性、水溶性與彈性三大品種，環氧樹脂漿材又可分為非活性稀釋劑、活性稀釋劑及呋喃樹脂三大品種。必須指出，第一類型中的水玻璃漿材也能用于補強加固工程，只是強度較低；第二類型中的環氧樹脂漿材也能用于防滲止水工程，只是單價偏高。現將國內用量較大的環氧樹脂和聚氨酯漿材品牌及研發單位列于表1和表2。

 

表1 國內常用環氧漿材品牌及研發單位

 

3 主要用途及應用部門

由于化灌漿材具有前述七大特性，化灌漿材和技術特別適用于工程建設中的堵漏止水、帷幕防滲、地基加固和裂縫修補。從目前來看，化學灌漿的應用領域主要在水電、建筑、采礦和交通四個行業，具體應用領域大體如下：①大壩、水庫、涵閘等基礎防滲帷幕和地基加固；②大堤、渠道、渡槽等的防滲堵漏及加固；③核電站等的封閉止水防滲和地基加固；④地下建筑物（如地鐵、人防、隧道等）的防滲、堵漏止水、地基加固和裂縫補強加固；⑤礦山、工廠有毒廢渣、廢水和城市垃圾場等截滲工程的防滲帷幕；⑥礦井建設中的涌水堵漏、流沙治理及對軟弱地層加固、穩定的預灌漿；⑦石油鉆井開采中的堵漏止水、鉆孔護壁加固和驅油；⑧橋基加固及橋體裂縫補強；⑨機場和停機坪、公路和鐵路特殊路段的軟弱地層加固、防滲和混凝土裂縫補強加固；⑩江河海港港工建筑物（如碼頭、船閘、防波堤等）的基礎防滲和加固。

 

表2國內常用聚氨酯漿材品牌及研發單位

 

4 國內化灌漿材應用概況

化學灌漿材料在防水材料中雖屬小品種，但隨著我國基礎建設的發展，應用量在逐年增加，年用量已遠超萬t。根據2004年沿海八城市12家單位粗略統計，用量就達6 635 t，見表3。

 

表3 沿海八城市12家企業或公司

2004年用漿量粗略統計


在不同的應用領域，化學灌漿材料的應用也因工程要求不同而有所不同，選擇也有差別。如地下建筑業及地鐵建筑防水多選用聚氨酯漿材；采礦部門止水和交通部門修復路基多選用廉價的水玻璃漿材；水電部門修筑大壩多選用丙烯酸鹽做防滲帷幕和選用環氧漿材加固壩基；文物保護部門則選用甲基丙烯酸甲酯漿材來修復文物建筑等。

化學灌漿材料在大型工程中應用量是很大的，如葛洲壩電站一期工程護坦止水系統滲漏事故的修復，一次用彈性聚氨酯漿材20余t;上海地鐵4號線塌方冒水事故僅止水一項用聚氨酯漿材就達102 t；三峽工程近幾年防滲堵漏和地基加固應用各種化學灌漿材料570多t（見表4 ）；廣東一家化灌企業，去年僅在桂、粵、湘公路修復工程的路基加固防滲中就用了水玻璃漿材2 000 t以上。

 

表4 三峽工程化灌漿材應用概況

 

5 國內化灌漿材研究概況

我國化學灌漿事業是新中國成立后開創的，經50余年發展，成績斐然。這也與一些產業部門和部分大專院校培養了一批從事化學灌漿技術的研究隊伍密切相關。隨著我國基礎建設的發展，防水化灌漿材應用量逐年上升，漿材開發與應用的研究也在逐步增多。以近5年為例，在科技期刊雜志庫檢索中化學灌漿的研究論文約有323篇，其中漿材研究與應用占240篇（見表5）。

 

表5 近5年國內化灌漿材研究與應用論文檢索概況


 

由表5可見，從研究論文數量排序講，前三位是環氧樹脂漿材、聚氨酯漿材和水玻璃漿材，而實際應用中則正好相反，水玻璃漿材多于聚氨酯漿材，而聚氨酯漿材又多于環氧樹脂漿材。從研究與應用所獲成果水平來看也較高，世人矚目的三峽工程化學灌漿的成果就是例子。該工程在以下三個方面都達到了國際先進水平：①應用國內研制的無毒丙烯酸鹽漿材，替代有毒并有致癌可疑的丙凝漿材，首次建造大壩化學防滲帷幕網；②選用CW環氧漿材和水泥——化學復合灌漿技術，加固軟弱泥化斷層破碎帶；③采用包括化學漿材在內的五層防滲止水措施，處理好泄水閘迎水面多條混凝土活縫。這其中，三峽工程的高水頭混凝土活縫處理，一直是中外媒體關注的焦點。

6 化灌漿材與環境保護

化學材料中常含有一些有毒害作用的化合物，用于防水的化學灌漿材料也不例外，因此研究與應用化灌漿材的人員一定要提高環保意識，做好防止污染的工作。筆者積多年從事研究與應用防水化灌漿材工作的經驗。提出了如下選擇與應用化灌漿材中防止污染的四條原則：①能用水泥漿材解決工程防滲加固問題的絕不用化灌漿材；②在滿足工程防水基本要求的前提下，選用化灌漿材應首選無環境污染的水玻璃漿材；③選用其它防水化灌漿材應選用無公害產品，并注意不要任意擴大應用范圍及用量；④對含有毒化合物的化灌漿材建議停用、禁用，盡快研究尋找替代用品。譬如以丙烯酰胺為主劑組成的丙凝漿材、以糠醛為稀釋劑的環氧漿材、以甲醛為主要成分的脲醛樹脂漿材等，其所含丙烯酰胺、甲醛有致癌可疑，而糠醛對人的神經中樞有害，已被聯合國有關組織正式列入12種禁用、限用化合物名單。上述三種漿材應屬禁用、限用范圍。

化學灌漿材料由于具有獨特的優良性能使之成為建筑防水材料中不可或缺的重要成員之一。其在我國的研究、生產與應用都在不斷發展。應用化學灌漿材料要注重環境保護。相信化灌漿材今后在我國水電、交通、建筑、采礦等行業的應用前景一定是很寬廣的。