甲基丙烯酸甲醋混凝土化學(xué)灌漿修補(bǔ)材料的特點(diǎn)與應(yīng)用

摘要：化學(xué)灌漿材料種類繁多，各有特點(diǎn)，在土木工程中的防滲、堵漏、補(bǔ)強(qiáng)、加固中充分發(fā)揮其獨(dú)到的效用。文章重點(diǎn)分析了甲基丙烯酸甲醋混凝土化學(xué)灌漿修補(bǔ)材料的特點(diǎn)與優(yōu)化應(yīng)用措施。

關(guān)鍵詞：甲基丙烯酸甲醋；化學(xué)灌漿材料；修補(bǔ)材料；混凝土；建筑材料

中圖分類號(hào)：TU57文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1009-2374（2009）11-0023-02

眾所周知，混凝土是當(dāng)今應(yīng)用量最大的一種建筑材料，廣泛用于工業(yè)與民用建筑、水利、交通、城市建設(shè)等工程。但是混凝土最大的缺點(diǎn)就是容易出現(xiàn)裂縫，混凝土結(jié)構(gòu)的破壞和建筑物的倒塌，也都是從結(jié)構(gòu)裂縫的擴(kuò)展開始而引起的。特別是現(xiàn)在預(yù)拌混凝土和高性能混凝土的大量應(yīng)用，使混凝土的各類裂縫顯得更為突出。多年來，國(guó)內(nèi)外科技工作者已經(jīng)研制了大量的混凝土裂縫修補(bǔ)材料，提出了聚合物類修補(bǔ)材料等多種混凝土修補(bǔ)材料，對(duì)混凝土工程進(jìn)行維護(hù)和修補(bǔ)，對(duì)提高混凝土工程的安全性和延長(zhǎng)使用壽命具有十分重要的意義。

一、混凝土裂縫修補(bǔ)材料的要求

混凝土建筑不同于其他混凝土結(jié)構(gòu)物，它是裸露在大自然中的帶狀結(jié)構(gòu)，表面要經(jīng)受大氣溫度周期性變化的影響。因此，嵌入建筑裂縫的材料應(yīng)具備良好的物理性質(zhì)化學(xué)性質(zhì)、力學(xué)性質(zhì)及耐久性。

（一）收縮性能

裂縫修補(bǔ)材料的收縮性能直接影響到修補(bǔ)界面的黏結(jié)性能。在進(jìn)行裂縫修補(bǔ)時(shí)，表面混凝土已完成了收縮，而新注入的裂縫修補(bǔ)材料的收縮剛剛開始，必將在界面上造成剪切和拉應(yīng)力，在荷載及環(huán)境因素作用下，可能使界面出現(xiàn)二次開裂。因此，應(yīng)盡量降低修補(bǔ)材料的收縮，使其具有較原建筑混凝土更低的收縮，甚至產(chǎn)生微膨脹性能，在界面上產(chǎn)生壓應(yīng)力，以獲得理想的界面黏結(jié)，從而使界面的過渡層的密實(shí)性能得到改善，以提高裂縫修補(bǔ)質(zhì)量。

（二）變形能力

作為建筑裂縫修補(bǔ)材料，同樣要經(jīng)受大氣溫度周期性變化的作用。因此，要求修補(bǔ)材料應(yīng)具有一定的變形能力，以松弛瞬時(shí)荷載，防止修補(bǔ)材料中或界面上重新產(chǎn)生并發(fā)生新的裂紋。描述材料變形能力的參數(shù)通?？捎貌牧系膹椥阅Ａ?，因此要求裂縫修補(bǔ)材料的彈性模量應(yīng)小于基準(zhǔn)材料的彈性模量。

（三）界面黏結(jié)性

建筑混凝土裂縫修補(bǔ)后，能否與舊混凝土協(xié)調(diào)一致地工作，其中一個(gè)重要的因素是混凝土裂縫修補(bǔ)界面的黏結(jié)性能，它關(guān)系到修補(bǔ)的成敗以及能否避免二次破壞。一般情況下，界面黏結(jié)性能可從抗折黏結(jié)強(qiáng)度、拉伸黏結(jié)強(qiáng)度和剪切拉伸黏結(jié)強(qiáng)度三個(gè)方面進(jìn)行評(píng)價(jià)。

（四）耐久性

同混凝土路面一樣，裂縫修補(bǔ)材料灌入建筑縫隙后，仍裸露在大氣中，經(jīng)受雨水的滲入、陽(yáng)光的照射、污水的腐蝕。因此，要求建筑修補(bǔ)材料應(yīng)具有抵抗這些介質(zhì)侵入和損害的性能。修補(bǔ)材料本身也應(yīng)該具有良好的耐腐蝕性和耐磨損性能，至少應(yīng)該與原混凝土建筑材料的耐久性相近。

（五）經(jīng)濟(jì)性

在滿足力學(xué)性能、性能優(yōu)越、價(jià)格便宜、提倡使用“綠色材料”，將“以人為本”的理念貫穿在施工性能、耐久性的前提下，盡量降低材料單價(jià)，研制出便于推廣的混凝土建筑修補(bǔ)材料。

二、甲基丙烯酸甲醋灌漿材料的特點(diǎn)與灌漿機(jī)理

灌漿是把適當(dāng)?shù)目梢阅Y(jié)的漿液灌入裂隙含水巖層、混凝土或松散土層中，從而降低被灌體的滲透性并提高其強(qiáng)度，延長(zhǎng)其使用壽命的方法，又稱注漿。甲基丙烯酸甲醋材料在土木建筑工程、水利工程等多個(gè)領(lǐng)域中被廣泛應(yīng)用于防滲堵漏、補(bǔ)強(qiáng)加固等實(shí)際工程中。

（一）化學(xué)灌漿機(jī)理

化學(xué)灌漿就是將化學(xué)材料配制成的漿液用壓送設(shè)備將其灌入地層或縫隙內(nèi)，使其擴(kuò)散、膠凝或固化，可以產(chǎn)生加固或防滲堵漏的良好效果，保證工程順利進(jìn)行或提高工程質(zhì)量的目的?；瘜W(xué)灌漿材料為一種真溶液，無懸浮粒子，所以比水泥灌漿材料具有更好的可灌性，它能對(duì)某些細(xì)微裂縫、孔隙進(jìn)行灌注，能按工程的需要調(diào)節(jié)漿液的膠凝時(shí)間，并具有較高的黏結(jié)強(qiáng)度。從灌漿流變學(xué)理論角度看，任何灌漿載體或漿液基質(zhì)均可用流變模型來描述。水泥漿液或化學(xué)漿液，一般用黏性及塑性—粘性來界定。于是，灌漿載體在彈性與塑性之間變化;漿液基質(zhì)在黏性與黏—塑性之間變化。灌漿的實(shí)施就是這兩者變化的組合與調(diào)節(jié)。一般來說水泥漿液是符合賓漢姆型流體的漿液，化學(xué)漿液符合牛頓型流體的漿液。我們知道，漿液具有黏滯性毋庸置疑。當(dāng)它沿著灌漿載體裂縫縫壁流動(dòng)，或漿液在地下水流體中運(yùn)動(dòng)時(shí)，由于“附著力”的作用，與縫壁或與水緊接的一層漿液會(huì)附著其上，鄰層漿液則相對(duì)于該層滑動(dòng)?！案街Α敝竷煞N不同介質(zhì)接觸部分的相互吸引力，它只有在其分子小于10-6cm時(shí)才呈現(xiàn)出來，漿液與被灌漿固體的接觸部位同樣呈現(xiàn)附著力，而固體縫隙，哪怕是密閉緊合的縫隙也不可能呈現(xiàn)附著力。這就是為什么采用液態(tài)的漿材來防滲、加固與補(bǔ)強(qiáng)灌漿載體的緣由。

（二）甲基丙烯酸甲醋類化學(xué)灌漿材料的特點(diǎn)

甲基丙烯酸甲醋類漿材具有黏度低，可灌性好，聚合體黏結(jié)強(qiáng)度大的特點(diǎn)，特別是其聚合固化后有很好的物理性能。適用于混凝土裂縫補(bǔ)強(qiáng)，特別是細(xì)裂縫的補(bǔ)強(qiáng)灌漿，能灌入0.05mm的細(xì)微裂縫。但甲基丙烯酸甲醋漿液在聚合過程中，由于單體分子逐步組成聚合鏈，縮短了分子間的距離。因此，20%的體積收縮，這將造成聚合體與縫面的局部脫空，使平均強(qiáng)度降低。同時(shí)它的官能度高，固化產(chǎn)物具有三向交聯(lián)結(jié)構(gòu)，所以耐熱性、耐水性、耐介質(zhì)以及耐大氣老化性能都比較好。甲基丙烯酸酷樹脂膠黏劑還具有強(qiáng)度高的優(yōu)點(diǎn)。因此，他比較適合于水泥混凝土建筑的裂縫修補(bǔ)。由于甲基丙烯酸酷樹脂膠黏劑的黏度較其他有機(jī)高分子材料低，所以特別適合細(xì)微裂縫的修補(bǔ)，也可將其混入建筑混凝土中進(jìn)行寬裂縫修補(bǔ)和板面邊角修補(bǔ)效果都較好。

（三）優(yōu)化甲基丙烯酸甲醋灌漿工藝的措施

甲基丙烯酸甲醋灌漿材料的可行與否主要取決于以下幾個(gè)方面：（1）較低的初始黏度：黏度決定了漿液的可灌性，漿液的初始黏度越低，其可灌性也就越好，對(duì)于0.1～0.2mm的細(xì)微裂縫，漿液的初始黏度最好不要超過15MPa·s；（2）適當(dāng)?shù)哪z凝時(shí)間：一般情況下漿液的膠凝時(shí)間不宜過短，如果膠凝時(shí)間過短漿液可能在未被灌注完之前就凝固。膠凝時(shí)間也不能過長(zhǎng)，否則可能會(huì)影響修補(bǔ)工程的后續(xù)工作，根據(jù)工程的需要，漿液適合的膠凝時(shí)間一般在1小時(shí)之內(nèi)；（3）良好的力學(xué)性能指標(biāo)：主要考慮漿液固結(jié)體與混凝土的黏結(jié)強(qiáng)度以及漿液固結(jié)體本體的抗壓強(qiáng)度。黏結(jié)強(qiáng)度過低，修補(bǔ)的裂縫有可能再次被拉開，達(dá)不到預(yù)期的目的。漿液固結(jié)體本體的抗壓強(qiáng)度最好比混凝土的設(shè)計(jì)強(qiáng)度高出一個(gè)等級(jí)。那么以上幾個(gè)指標(biāo)考慮，優(yōu)化甲基丙烯酸甲醋灌漿工藝措施首先要選定適合的主劑、增塑劑、引發(fā)劑和促進(jìn)劑的品種后，通過變引發(fā)劑和促進(jìn)劑的摻量比例，并根據(jù)上述的幾個(gè)指標(biāo)確定甲基丙烯酸甲醋灌漿材料的優(yōu)化配方組成，使之達(dá)到灌漿與修補(bǔ)的目的。

參考文獻(xiàn)

[1]胡高平．金屬用膠粘劑及粘接技術(shù)[M]．北京：化學(xué)工業(yè)出版社．

[2]魏濤，李珍，董建軍，等．化灌法[M]．北京：中國(guó)水利水電出版社，2005．

[3]蔣碩忠．化學(xué)灌漿的發(fā)展與近期展望[J]．湖南大學(xué)學(xué)報(bào)，2004，31（1）．

[4]王杰．注漿技術(shù)的發(fā)展與展望[J]．沈陽(yáng)建筑工程學(xué)院學(xué)報(bào)，1997，15（1）．

[6]黃月文，區(qū)暉．高分子灌漿材料應(yīng)用研究與發(fā)展[J]．高分子通報(bào)，2000（4）．

作者簡(jiǎn)介：李新國(guó)，男，吉林省扶余縣自來水公司助理工程師。