我国化学灌浆简史

日期:2024-03-18 来源:行业动态

  我国的化学灌浆技术应用与研究起步较晚,但发展较快并有自已的独创。如果以1953年在佳木斯等地采用水玻璃化学灌浆算起,也才只有50多年的历史,见下页表。

  我国化学灌浆技术近期应在前50年的基础上,更具活力的继续向前发展,而无公害、耐久性好、适应工程各种苛刻要求且价格低的化学灌浆浆材的开发、应用和推广;化学灌浆技术的研究、改进和提高;化学灌浆设备、仪器生产的定型化、系列化、成套化、标准化和环保化及产品质量的持续改进和提高;化学灌浆规程、规范和标准的制订;化学灌浆理论的不停地改进革新;化学灌浆环保意识的提高以及化学灌浆产业的现代化等应是其近期的发展方向。

  5.地下建筑物(如地铁、人防、隧道等)的防渗、堵漏止水、地基加固和裂缝的补强加固;

  10.机场跑道和停机坪、公路和铁路特殊路段的软弱地层加固、防渗和混凝土裂缝补强加固;

  在灌浆工艺上我国有许多创新,如复合灌浆工艺、以浆顶水排气工艺等,不少新工艺还需总结、提高和完善。

  在化学灌浆理论上我国也有一些建树,如浆液扩散半径理论、浆液在潮湿面或水下粘接理论、浆液吸渗理论、浆液组分拮抗理论等,但必竟还是不多。

  化学灌浆材料品种较多,性能各异。理想的化学灌浆材料其一般性能应符合下列要求:

  化学灌浆(Chemical Grouting)是将一定的化学材料(无机或有机材料)配制成真溶液,用化学灌浆泵等压送设备将其灌入地层或缝隙内,使其渗透、扩散、胶凝或固化,以增加地层强度、降低地层渗透性、防止地层变形和进行混凝土建筑物裂缝修补的一项加固基础,防水堵漏和混凝土缺陷补强技术。即化学灌浆是化学与工程相结合,应用化学科学、化学浆材和工程技术进行基础和混凝土缺陷处理(加固补强、防渗止水),保证工程的顺利进行或借以提高工程质量的一项技术。

  8.化学灌浆技术在一些方面已具国际领先水平,如青海龙羊峡大坝采用中化798环氧浆

  材处理G4伟晶岩劈裂带和三峡大坝采用CW环氧浆材处理F1096软弱夹层及断层破碎带的水泥—化学复合灌浆技术均堪称国际上处理低渗透性软弱岩土地层的先进技术。

  9.化学灌浆理论上也有一些突破和创新。如浆液扩散半径的计算理论、浆液湿面粘接理论、减低浆液毒性的拮抗理论、浆液吸渗理论等。

  1.化学灌浆从无到有,从小到大发展起来,已成为中国现代工程技术不可或缺的一个组成部分。

  2.国外有的常用化学灌浆浆材品种,我国大多数都已开发出来(如环氧、甲凝、丙凝、丙烯酸盐、酸性和碱性水玻璃、水溶性、非水溶性和弹性聚氨酯、脲醛树脂、铬木素等)。

  目前最常用的化学灌浆材料可分为两大类,六个系列,上百个品牌:一是防渗止水类,有水玻璃、丙烯酸盐、水溶性聚氨酯、弹性聚氨酯和木质素浆等;二是加固补强类,有环氧树脂、甲基丙烯酸甲脂、非水溶性聚氨酯浆等,见表1。近年来应用最多的是水玻璃、聚氨酯和环氧树脂浆材。

  1979年长江科学院、广州化学研究所等单位为葛洲坝水利枢纽工程的薄层封闭式护坦Leabharlann Baidu水,研制出弹性聚氨酯化灌浆材(我国独创之一)。

  八十年代初,福岗事件丙凝禁用后,长江科学院和中国水电科学院等单位又研制出丙烯酸盐浆材,其性能与丙凝相当,但为实际无毒型。与此同时,北京工程兵等单位的酸性水玻璃问世。稍后,大批改性环氧灌浆材料相继研制出来,如中国水电科学院的SK-E、中国水利水电基础工程局科研所的JX和广州化学研究所研制的高渗透性中化-798环氧浆材。

  1959年,国家准备推动三峡水利枢纽工程上马。根据该工程花岗岩基础断层破碎带的处理需要,国家立项进行化学灌浆技术和浆材开发研究。参加的单位有长江水利委员会、中国科学院北京化学研究所、广州化学研究所等单位。最初研究的是环氧树脂浆材和甲基丙烯酸甲脂浆材(甲凝,我国独创之一)。

  在化学灌浆技术的工程应用上我们有大量的成功实例,如大型水电站建设中丹江口的丙凝灌浆、青铜峡的甲凝灌浆、葛洲坝的弹性聚氨酯灌浆、龙羊峡的中化-798环氧灌浆、万安的丙烯酸盐灌浆和三峡的CW环氧灌浆等,他们在世界化学灌浆领域中,无论就规模还是技术水平都堪称一流。在化学灌浆设备、仪器的研制和开发上也有不少成果,以化学灌浆泵为例,六十年代使用的是手摇泵,继后研制出气压泵、齿轮泵、隔膜泵和比例泵,七十年代研制出自动调速稳压化学灌浆泵,发展到九十年化则研制出自动调速稳压变量化学灌浆泵等,但在各类化灌设备仪器系列化、成套化、环保化和己有产品质量上与国外还有一定差距。

  3.化学灌浆浆材品种开发中还有一些独创。如甲凝、弹性聚氨酯,甲氰凝和环氧—聚氨酯,丙烯酸酯—聚氨酯等互穿网络灌浆材料。

  4.化学灌浆设备的研制开发已基本能适应和满足国内化灌工程的要求。如化学灌浆泵、灌浆阻塞器、密闭配输浆装置和各种封缝材料等。

  5.化学灌浆技术已在国内水电(大坝、堤防、水库、电站)、建筑(地上、地下、人防)、交通(公路、铁路、隧道、桥梁、港口、机场)和采矿等四大部门得到推广应用。

  化学灌浆技术在举世瞩目的三峡工程中得到推广应用并获多项成果,其中重大成果如下:

  1.应用国内研制的无毒丙烯酸盐浆材,替代有毒并有致癌可疑的丙凝浆材,首次建造大坝化学防渗帷幕;

  3.采用包括化学浆材在内的五层防渗止水措施,处理好泄水闸迎水面多条混凝土活缝。

  4.地上混凝土建筑物、构筑物(如混凝土坝、城市大厦、工厂、油、气和粮库等)的地基加固和裂缝补强加固;

  7.固结体的抗压、抗拉强度高,不会龟裂,特别是与被灌体有较好的粘接强度;

  目前已有市售或己用的各种化学灌浆材料,一般仅能部分地符合上述各项要求。迄今为至还没有一种浆材能完全满足上述各项要求。

  10.化学灌浆技术出版物取得收获。自上世纪八十年代以来己出版专著十余部。包括水利学报、水利水电技术、岩土工程学报、岩石力学与工程学报、长江科学院院报在内的全国132家科技期刊都选登化学灌浆的研究论文。近5年选登的论文就有300余篇。

  3.浆液的凝胶或固化时间可在一些范围内按有必要进行调节和控制,凝胶过程可瞬间完成;

  4.凝胶体或固结体的耐久性好,不受气温、湿度变化和酸、碱或某些微生物侵蚀的影响;

  化学灌浆技术非常适合于工程建设中的基础加固、堵漏止水、帷幕防渗和裂缝修补四个方面。

  由于化学灌浆的浆液是真溶液,比起目前市场用量最大而属悬浊液的水泥灌浆的浆液,更易渗透到细微岩土或混凝土裂隙之中,故化学灌浆比水泥灌浆应用场景范围要宽,能解决的工程问题要广,具有特色和优越性。另外,化学灌浆无需破坏原基础结构,可实行原位修复加固,这比现代高喷灌浆需破坏原地基结构的重组置换式灌浆代价要低,从而也显其特色和优越性。正因为化学灌浆可做水泥或高喷灌浆以及采用通常防水材料不能够做到和做不好的事,故化学灌浆成了现代工程颇具特色,且不可或缺的一项防水和地基处理的先进技术。

  九十年代,南京水利科学研究院研制出MU丙烯酸酯—聚氨酯无溶剂灌浆材料,中国水电科学院研制出PU/EP—IPN聚氨酯—环氧树脂水下灌浆材料;长江科学院研制出高亲润、高渗透性CW环氧浆材,并在三峡工程处理断层破碎带和泥化夹层中获得成功。

  到二十世纪末,我国在化学灌浆材料的研制、开发上己赶上了各国发展的步伐,国外主要的化学浆材品种我国都已研制出来,同时也有我国自行研制的新品种。

  6.化学灌浆技术应用已解决了许多工程难题,取得良好的效益。以水利为例,如三峡、葛洲坝、龙羊峡、丹江口、陈村、凤滩、万安等水利枢纽都是采用化学灌浆技术解决一些工程技术难题的典型例子。

  7.化学灌浆已从工程完建后的应用,发展到工程兴建前设计中就采用。如三峡化灌帷幕预计15000米,化灌加固地基预计3000米。

  六十年代初,根据丹江口水利枢纽工程和其它工程防渗堵漏的需要,中国科学院广州化学研究所又研制出丙烯酰胺浆材(丙凝)。与此同时,地矿等部门还开发出脲醛树脂和络木素浆材。1968年广州化学研究所研究出采用糠醛-丙酮活性稀释剂的环氧树酯化学灌浆材料,其初始粘度仅6mPa。s。1973年天津大学等五个单位研制出聚氨酯堵水化灌浆材(氰凝)。1974年华东水电勘察设计院科学研究所研制出水溶性聚氨脂化灌浆材。


上一条 返回列表 下一条