化學灌漿技術(shù)的傳承與發(fā)展
——寫在中科院廣州化灌工程有限公司成立35周年之際

胡美龍，薛 煒,，楊元龍，張文超（. 中國科學院廣州化學研究所，廣東 廣州 50650；2. 中科院廣州化灌工程有限公司，廣東 廣州 50650；3. 廣東省化學灌漿工程技術(shù)研究開發(fā)中心，廣東 廣州 50650；4. 廣東省中科化灌工程與材料院士工作站，廣東 廣州 50650）

化學灌漿技術(shù)的傳承與發(fā)展
——寫在中科院廣州化灌工程有限公司成立35周年之際

胡美龍1，薛 煒1,2,4，楊元龍2,3,4，張文超2,4
（1. 中國科學院廣州化學研究所，廣東 廣州 510650；2. 中科院廣州化灌工程有限公司，廣東 廣州 510650；3. 廣東省化學灌漿工程技術(shù)研究開發(fā)中心，廣東 廣州 510650；4. 廣東省中科化灌工程與材料院士工作站，廣東 廣州 510650）

簡述了我國化學灌漿技術(shù)的發(fā)展歷程，介紹了中國科學院廣州化學研究所在化學灌漿技術(shù)領域所取得的成就，重點介紹了中科院廣州化灌工程有限公司成立以來對研究所化學灌漿技術(shù)的傳承及35年來對化學灌漿技術(shù)發(fā)展所取得的創(chuàng)新成果，展望了未來化學灌漿技術(shù)的發(fā)展前景。

化學灌漿技術(shù)；發(fā)展歷程；傳承；創(chuàng)新

1 我國化學灌漿技術(shù)的發(fā)展歷程

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(jié)、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(shù)應用與研究在新中國成立后才得到系統(tǒng)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(shù)領域的研究與應用發(fā)展迅猛，取得了一批具有原創(chuàng)性的成果，主要體現(xiàn)在：

1）中國科學院廣州化學研究所研發(fā)的“中化-798”為代表的糠叉丙酮環(huán)氧樹脂灌漿材料系列，解決了青海龍羊峽水電大壩G 4偉晶巖劈裂帶滲透固結(jié)問題，開創(chuàng)了環(huán)氧樹脂材料在建設工程領域的先河，在我國化學灌漿發(fā)展歷程中具有里程碑的意義。

2）長江科學研究院研發(fā)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(fā)揮著重要的作用。

3）華東勘測設計研究院研發(fā)出的聚氨酯灌漿材料，引領了水利水電行業(yè)防滲堵漏的發(fā)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(fā)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(jié)，為我國文物保護事業(yè)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(fā)出的丙烯酸鹽化學灌漿材料，開創(chuàng)了綠色、環(huán)保化學灌漿材料研發(fā)的先河。

6）敦煌研究院研發(fā)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(shù)的發(fā)展也促進了相關(guān)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(shù)的發(fā)展與相關(guān)設備的發(fā)展相輔相成，目前國內(nèi)已開發(fā)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(shù)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。

2 中國科學院廣州化學研究所在化學灌漿技術(shù)發(fā)展過程中的貢獻

中國科學院廣州化學研究所成立于1958年，研究所成立伊始，即把高分子灌漿材料作為一個主要的研究方向，是國內(nèi)最早開展相關(guān)研究的單位之一。受國家有關(guān)部門委托，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(jié)等問題，開始了化學灌漿技術(shù)在實際中的應用。

1965年，丙烯酰胺化學灌漿材料的（中化-656）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(shù)難題。

上世紀六十年代初，研究所開展了以糠醛-丙酮稀釋環(huán)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(jīng)過科研人員反復攻關(guān)，對環(huán)氧樹脂進行改性，研制成功了具有高滲透特征的改性環(huán)氧樹脂化灌材料（中化-798）。在隨后的十幾年時間里，經(jīng)過反復試驗與現(xiàn)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(jié)處理工程中，開創(chuàng)了環(huán)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(fā)展歷程中具有里程碑式的意義。中化-798因此獲得了國家科技進步一等獎、國家優(yōu)秀專利金獎等獎項。

近年來，在中化-798的基礎上，研究所又進一步研發(fā)出了性能更加優(yōu)異的YDS系列環(huán)氧化學灌漿材料。

1986年12月，新型水玻璃化學灌漿材料的研究及應用通過了有關(guān)部門的鑒定，在首屆專利獎評選中獲得中國專利發(fā)明創(chuàng)造優(yōu)秀獎、國家發(fā)明專利獎和廣東省科技進步二等獎。

1989年9月，中國科學院廣州化學研究所的科研成果“南嶺隧道石灰?guī)r溶流塑粘土大突泥固結(jié)”技術(shù)獲得了廣東省科技進步二等獎。

1990年10月，化學灌漿工程研究與發(fā)展中心在研究所成立，通過不斷的創(chuàng)新發(fā)展，于1995年12月29日經(jīng)原廣東省科委批準成立“廣東省化學灌漿工程技術(shù)研究開發(fā)中心”，為開展化學灌漿材料與施工技術(shù)的開發(fā)、生產(chǎn)及產(chǎn)業(yè)化研究，促使化學灌漿成果產(chǎn)業(yè)化提供了一個良好的研發(fā)平臺。

3 中科院廣州化灌工程有限公司對化學灌漿技術(shù)的傳承與發(fā)展

3.1 公司的發(fā)展歷程

上世紀80年代初，國家改革開放剛剛起步，各項建設方興未艾，為了滿足日益發(fā)展的經(jīng)濟建設需要，更好地將科技成果服務于社會，1981年10月中國科學院廣州化學研究所創(chuàng)辦了國內(nèi)首家專業(yè)從事化學灌漿技術(shù)研究、開發(fā)與應用的公司——中國科學院廣州化學研究所化學灌漿公司，經(jīng)過十幾年的發(fā)展，公司于1993年變更為中科院廣州化學灌漿工程總公司，2001年為順應時代潮流，按照中國科學院關(guān)于科研體制改革的部署，公司改制成為中科院廣州化灌工程有限公司。

公司自成立以來，依托于中國科學院廣州化學研究所的科技成果，致力于將化學灌漿材料和技術(shù)在工程建設的各個領域及相關(guān)行業(yè)進行推廣和應用，并從化學灌漿材料、工藝、設備及理論等方面不斷進行探索與創(chuàng)新。

3.2 化學灌漿技術(shù)的傳承與發(fā)展

3.2.1 化學灌漿材料方面

1）環(huán)氧樹脂的環(huán)保性研發(fā)

為了改善中化-798高滲透環(huán)氧樹脂化學灌漿材料的相關(guān)性能，通過對傳統(tǒng)的固化劑與稀釋劑進行改性，既保留中化-798灌漿材料優(yōu)異的物理力學性能，又極大地改進了材料的環(huán)保性，形成了公司自主品牌的“XT”系列化學灌漿材料體系。

在國家科技部中小企業(yè)技術(shù)創(chuàng)新資金的資助下，公司還研發(fā)出了水性環(huán)氧灌漿材料，該材料的研制成功填補了國內(nèi)的空白。

2）丙烯酸鹽灌漿材料的研發(fā)

為了解決丙烯酰胺的環(huán)保問題，公司開發(fā)出了丙烯酸鹽灌漿材料，它是以丙烯酸鈣和丙烯酸鎂為主體成分，在促進劑和引發(fā)劑的作用下，雙鍵發(fā)生自由基反應生成線性高分子，在交聯(lián)劑的作用下，線性分子發(fā)生交聯(lián)生成網(wǎng)絡狀的高分子凝膠體。它對SD大鼠的急性經(jīng)口半數(shù)致死劑量LD50大于5 000 mg/Kg，屬于環(huán)保型的化學灌漿材料，可廣泛應用于對環(huán)境要求較高的工程中。

3）無溶劑型漿材的研發(fā)

環(huán)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。為降低其危險性，公司創(chuàng)新性地采用活性稀釋劑或高沸點的增塑劑進行稀釋降低環(huán)氧樹脂或聚氨酯灌漿材料的粘度，開發(fā)了一系列無溶劑環(huán)氧樹脂和聚氨酯化學灌漿材料。

4）堵水快固環(huán)氧漿材的研發(fā)

環(huán)氧樹脂雖然力學性能優(yōu)良，滲透性好，但固化較慢，難以滿足堵水要求。公司研發(fā)出的環(huán)氧樹脂堵漏材料，填補了國內(nèi)空白。這種材料通過采用在有水介質(zhì)條件下可快速聚合反應的固化劑，使得改性環(huán)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(huán)氧灌漿材料既可用于防滲堵漏，又保留了改性環(huán)氧樹脂原有的優(yōu)點。特別適合既要堵水又對穩(wěn)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）低溫固化環(huán)氧樹脂灌漿材料的研發(fā)

對于低溫（低于10℃）環(huán)氧樹脂灌漿材料的研究還鮮有報道，公司通過選用硫脲先與胺反應，合成含有硫脲基團的改性胺，再由硫脲改性胺、醛與酚發(fā)生曼尼斯反應，制得含有硫脲基團的曼尼斯堿，再配以環(huán)氧樹脂及活性稀釋劑制得環(huán)氧樹脂灌漿材料。該灌漿材料不僅可在低溫下快速固化，并且力學性能優(yōu)良，可用于低溫環(huán)境下的補強加固及堵漏灌漿工程中，目前該材料已在內(nèi)蒙古、青海等高寒低溫地區(qū)的高速公路工程中得到了較好的應用。

6）高分子-無機復合灌漿材料的研發(fā)

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(yōu)點相結(jié)合，使兩類灌漿材料的優(yōu)勢互補。公司先后開發(fā)出聚氨酯-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(qū)、裂隙發(fā)育帶及塌陷區(qū)的填充加固。

3.2.2 化學灌漿技術(shù)方面

1）高壓噴射灌漿技術(shù)

公司自上世紀80年代開展高壓噴射灌漿技術(shù)的應用與研發(fā)后，在工程實踐中積累了豐富的經(jīng)驗，在噴射材料、噴射工藝以及加固體性能等方面做了大量的研究，形成了具有特色的高壓噴射灌漿技術(shù)，尤其在灌漿材料方面，公司把傳統(tǒng)的水泥漿和高分子化學材料進行了有機的結(jié)合，形成了復合高壓噴射灌漿材料，極大地改善和提高了高壓噴射灌漿的效果，拓展了高壓噴射灌漿的用途。

2）混凝土結(jié)構(gòu)缺陷的修復技術(shù)

混凝土廣泛應用于土木工程的各個領域，由于混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)外因素的共同作用，混凝土結(jié)構(gòu)產(chǎn)生缺陷是工程中常見的問題之一。自上世紀70年代中國科學院廣州化學研究所研發(fā)出環(huán)氧樹脂化學灌漿材料之后，環(huán)氧樹脂化灌材料便成為混凝土結(jié)構(gòu)缺陷修復的首選材料。目前，公司在原有改性環(huán)氧樹脂的基礎上，已經(jīng)研發(fā)出了的不同粘度、不同強度的環(huán)氧樹脂化灌材料。針對不同結(jié)構(gòu)缺陷類型，公司開發(fā)出了不同的混凝土缺陷修補技術(shù)，形成了自己的技術(shù)特色。

3）化學灌漿聯(lián)合傳統(tǒng)加固技術(shù)在既有建筑糾偏加固中的應用

隨著城市建設開發(fā)進程的加快，高層建筑日益增多，因各種原因?qū)е路课萁ㄖ募m偏與加固工程越來越多。公司經(jīng)過長期的實踐，將傳統(tǒng)糾偏加固技術(shù)與化學灌漿技術(shù)有機的進行結(jié)合，研發(fā)了具有自主知識產(chǎn)權(quán)的化學灌漿聯(lián)合傳統(tǒng)加固方法的糾偏加固技術(shù)體系，已經(jīng)成為了省級工法。

4）高寒干旱地區(qū)橋涵砼結(jié)構(gòu)裂縫病害診治技術(shù)

針對高寒干旱地區(qū)環(huán)境的特點，公司與有關(guān)單位合作完成了“高寒干旱地區(qū)橋涵砼結(jié)構(gòu)裂縫病害診治技術(shù)研究”，開發(fā)出了丙烯酸糠醇酯改性環(huán)氧灌漿材料、聚氨酯預聚體改性環(huán)氧丙烯酸酯灌漿材料和改性聚丙烯酰胺灌漿材料三種灌漿材料，編制了《高寒干旱地區(qū)橋涵砼結(jié)構(gòu)物裂縫病害診治技術(shù)指南》，該指南填補了國內(nèi)空白。本項目獲得了內(nèi)蒙古自治區(qū)人民政府2007年科技進步三等獎。

5）地鐵隧道防滲堵漏技術(shù)

滲漏一直是困擾地鐵建設和運營的一個難點問題，針對這一工程領域的熱點，公司在化學灌漿材料和工藝方面不斷進行創(chuàng)新研究，研發(fā)了一整套對地鐵隧道防滲堵漏的化學灌漿材料和施工工藝，已廣泛地應用于國內(nèi)多個城市的地鐵工程中。同時針對地鐵盾構(gòu)管片的防水防腐要求，公司研發(fā)出了高滲透環(huán)氧樹脂防水防腐涂料，滿足了地鐵建設的需要。

3.2.3 化學灌漿設備的研發(fā)

根據(jù)不同的漿材性能公司已研制出一系列的化學灌漿設備，包括手動雙液灌漿泵、電動雙液灌漿泵、環(huán)氧樹脂灌漿泵等。

3.2.4 化學灌漿科研工作

在推廣和應用的同時，公司一直十分注重開展各種科研活動，除公司每年投入一定的科研經(jīng)費自立課題開展化學灌漿技術(shù)領域的研究之外，公司還積極參與國家、省、市的科研項目研究，先后獨立承擔了2項國家科技部創(chuàng)新基金項目以及廣東省自然科學基金、廣州市創(chuàng)新基金和科學研究項目。經(jīng)廣東省科技廳批準，2013年公司還與浙江大學共同啟動“廣東省中科化灌工程與材料院士工作站”研發(fā)平臺建設項目。

4 我國化學灌漿技術(shù)發(fā)展的展望

雖然化學灌漿技術(shù)已在工程建設的各個領域得到了廣泛應用，但是仍然有許多問題沒有很好的解決，今后還應從以下幾個方面開展工作：

1）綠色化學灌漿材料方面研發(fā)。積極研發(fā)無毒催化劑以及無溶劑的化學灌漿材料、大力發(fā)展以水為稀釋劑的化學灌漿材料。

2）化學灌漿理論研究。目前，化學灌漿的基礎理論尚不清晰，尤其在受灌體被灌后的微觀機理方面的研究還很不系統(tǒng)和全面，因此，必須加強和發(fā)展微觀機理和理論研究，促進灌漿技術(shù)的進一步發(fā)展。

3）高分子-無機復合化學灌漿材料研發(fā)。水泥類顆粒材料由于粒度大、可灌性低，難以滿足各種不同地層類型的不同要求，而高分子化學漿材在環(huán)保性和經(jīng)濟性上存在一定的問題，目前即便進行了環(huán)保性能的改進，但相比無機材料還是有一定的差距。因此發(fā)展高分子-無機復合化學灌漿材料是今后的目標和方向。

4）化學灌漿設備的研發(fā)方向。化學灌漿設備應向更加信息化、自動化、可視化、集約化以及更加環(huán)保安全的方向發(fā)展。

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Inheritance and Development of Chemical Grouting Technology
-- Guangzhou Chemical Grouting Engineering Co., Ltd., Chinese Academy
of Sciences was Founded in the 35 Anniversary

HU Mei-long1, XUE Wei1,2,4, YANG Yuan-long2,3,4, ZHANG Wen-cao2,4
（1. Guangzhou Institute of Chemical Research, CAS, Guangzhou, 510650, China;
2. Guangzhou Chemical Grouting Engineering Co., Ltd., CAS, Guangzhou, 510650, China; 3. Guangdong Province Chemical Grouting Engineering Technology Research Development Center, Guangzhou, 510650, China; 4. Guangdong Province Chemical Grouting Engineering and Materials Academician Workstation, CAS, Guangzhou, 510650, China）

This paper briefly described the development history of chemical grouting technology in China, and introduced the achievements of Guangzhou Institute of Chemical Research, CAS in the field of chemical grouting technology, focusing on its inheritance of chemical grouting technology of Guangzhou Institute of Chemical Research, CAS since Guangzhou Chemical Grouting Engineering Co., Ltd., CAS was founded and its innovative achievements in the field of chemical grouting technology in the past 35 years. The future of chemical grouting technology in China was prospected.

chemical grouting technology; development history; inheritance; innovation

TU472.5；TV543

A

1009-220X(2016)06-0001-05

10.16560/j.cnki.gzhx.20160618