高分子灌浆材料

理想灌浆材料的要求是：①原料来源丰富，价格便宜；②运输、储存时是固体，使用时可配制成低粘度的溶液；③对地层具有高渗透性；④灌入地层后能在常温常压下凝固，对环境中的杂质不敏感；⑤固化后与地层构成高强度、高稳定性和高抗渗性的整体；⑥凝固时间易于控制；⑦无毒、无污染、无腐蚀性。

近30年发展的灌浆材料大致分下列几类：

高分子灌浆材料丙烯酰胺类

是理想的一类灌浆材料，其水溶液的粘度接近于水，并在整个诱导期间保持不变，胶凝时间短而可控，溶液的渗透性很好。就地聚合后能形成稳定的、不透水的并具有弹性的聚丙烯酰胺凝胶，从而起到堵水防渗和稳定加固地层的作用。缺点是丙烯酰胺单体对人体有毒。

高分子灌浆材料木素磺酸盐类

主要成分是木素磺酸盐，来源于造纸废液，具有原料来源丰富，价格低廉,溶液粘度低,胶凝时间可控，稳定性较好等优点；但凝胶体的强度较低，抗渗性较差。由于采用重铬酸盐作固化剂，六价铬离子是高毒性的，现在以这种成分为主的灌浆材料已经从美国市场消失。

高分子灌浆材料酚醛树脂类

由间苯二酚与甲醛在常温下反应生成的缩聚物(见酚醛树脂)。通常用氢氧化钠作催化剂，胶凝时间可通过调节pH值控制。这种浆液的粘度低，可用于固结土质，其强度与树脂含量成正比；缺点是对干湿循环的抵抗能力较差，且三种原料都有毒性和腐蚀性。

高分子灌浆材料聚氨酯类

由多元异氰酸酯和多元醇或其他含有羟基的聚合物如聚醚、聚酯等制成，有非水溶性和水溶性两种，都能与水反应，但水溶性聚氨酯能被大量（最大达40倍）的水稀释。聚氨酯与水反应，发泡、交联而形成水合凝胶体，既起到稳定土质的作用，又达到止水的效果。但多元异氰酸酯及其浆液的其他组分是有毒的。

目前世界各国研究的主攻方向是降低材料的毒性，消除污染和提高浸透性能等。中国自1959年开始研究高分子灌浆材料,20多年来,先后研制成功环氧树脂类、丙烯酰胺类、甲基丙烯酸酯类、木素类、聚氨酯类、脲醛树脂类和丙烯酸盐类等灌浆材料，用于水工建设、文物保护、油井堵水、矿井建设等工程中。

灌浆材料的发展具有悠久的历史。自发明水泥并作为灌浆的主要材料以来，直至化学浆材时代的开始，经历了 60多年的实践，此后到 20 世纪40年代，化学灌浆一直由水玻璃占据主导地位，随着现实的需要，化学灌浆由单纯的无机物，逐渐开始采用有机材料。20世纪50年代，美国发明了丙烯酰胺浆材，其黏度很小，接近水，且凝胶时间可以任意调节，由此高分子灌浆材料迅速发展。

我国化学灌浆技术研究起步较晚，迄今只有50多年的历史。上世纪50年代末形成环氧树脂、甲基丙烯酸甲酯等灌浆材料；60 年代形成丙烯酰胺灌浆材料；至 70 年代末，才形成了聚氨酯灌浆材料；80年代后，弹性聚氨酯、水溶性聚氨酯、丙烯酸盐、不饱和聚脂、热沥青、木质素类、脲醛树脂类等不同程度地在各种工程中得到应用。

高分子灌浆材料的发展方向是：（1）对环境无污染，主要是通过使用无溶剂或水做溶剂作为高分子灌浆材料的改性方向，譬如现在正在研究的水溶性环氧树脂灌浆材料。并且使用无毒的固化剂，无毒的催化剂等。另外使用废旧高分子材料作为灌浆材料也是目前研究的热点；（2）较高的强度，就是通过对高分子材料的改性使其拥有较高的强度；（3） 施工的便捷性，施工简单快速高效，这不仅局限于施工方法的改进上，也是对材料的渗透性以及浸润性提出了更高的要求。除此之外，浆材的储存稳定性的研究，计算机技术在灌浆性能方面的模拟以及研究也是灌浆材料发展不可缺少的。

灌浆材料指在压力作用下注入地层、岩石或构筑物的缝隙、孔洞中，达到增加承载能力、防止渗漏及提高构筑物整体性能等效果的流体材料，由主剂、溶剂(水或其它溶剂)及外加剂（固化剂，稳定剂等）混合而成。通常所说的灌浆材料是指浆液中的主剂。灌浆材料必须是能固化的材料。

灌浆材料可分为固粒灌浆材料、化学灌浆材料和精细矿物灌浆材料。

固粒灌浆材料

由固体颗粒和水组成的悬浮液。它取材方便，造价低，施工简单，并具有较好的防渗或固结能力，但其所能灌填的缝隙宽度却受其固体颗粒的细度限制。固粒灌浆材料有粘土浆、水泥浆、水泥粘土浆和水泥粉煤灰浆4种。

① 粘土浆。使用最早的灌浆材料。粘土的颗粒细,透水性小，制成的浆液稳定性好，价格低廉，但其结石强度和粘结力都很低，抗渗压的能力也弱，仅用于低水头的临时性防渗工程中。

② 水泥浆。目前使用最多的灌浆材料。它的胶结性能好，结石强度高，施工也比较方便，适于灌填宽度大于0.15毫米的缝隙或渗透系数大于1米/日的岩层。对具有宽大缝隙的岩石或构筑物、地下水流速或耗浆量很大的岩层灌浆时，常在水泥浆中掺入砂子，以减少浆体结硬时的收缩变形，增加粘结力和减少流失。

水泥浆在各种灌浆材料中使用最广,多用于岩石、基础或构筑物的加固及防渗堵漏、堤坝的接缝处理、后张法预应力混凝土的孔道灌浆以及制作压浆混凝土等。

③ 水泥粘土浆。综合了水泥浆的结石强度高和粘土浆的浆液稳定性好、价格便宜等优点，使用范围比较广，并可根据不同要求选择不同的水泥-粘土配合比。

④ 水泥粉煤灰浆。粉煤灰的颗粒细,与水泥等胶凝材料共同制成的浆液稳定性和流动性都较好，在灌浆工程中的应用日趋广泛。

为了改善固粒灌浆材料的性能，有时还掺用塑化剂、促凝剂等外加剂。

化学灌浆材料

由化学药剂制成的流动性好的液体。用它能灌入比较细微的缝隙，还能根据需要调节凝结时间。化学灌浆材料分无机及有机两种：无机灌浆材料以硅酸钠为主要原料,称硅化用灌浆材料;有机灌浆材料以各种高分子材料为主要原料，目前常用的有硅酸钠、环氧树脂、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酰胺及聚氨酯等几种。

① 硅化用灌浆材料。以硅酸钠（水玻璃）为主要原料的化学浆液。有双液法和单液法两种灌注方法：双液法是将硅酸钠和氯化钙两种溶液先后压入，化合后结石强度较高，但由于所用硅酸盐溶液的粘度比较大，一般用于渗透系数为2～80米/日的砂质土的加固及防渗；单液法采用比较稀的硅酸钠溶液,其粘度和强度都较低,一般用于黄土或黄土类砂质土的加固。

② 环氧树脂灌浆材料。以环氧树脂为主体,加入一定比例的固化剂、稀释剂、增韧剂等混合而成。环氧树脂硬化后粘结力强，收缩小，稳定性好，是结构混凝土的主要补强材料。一些强度要求高的重要结构物，多采用环氧树脂灌浆。近年来，也能用于漏水裂缝的处理。

③ 甲基丙烯酸甲酯堵漏浆液。简称甲凝,是以甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸丁酯为主要原料，加入过氧化苯甲酰、二甲基苯胺和对甲苯亚磺酸等组成的一种低粘度灌浆材料。其粘度比水低,渗透力很强,可灌入0.05～0.1毫米的细微裂隙，聚合后强度和粘结力都很高,可用于大坝、油管、船坞和基础等混凝土的补强和堵漏。

④ 丙烯酰胺堵漏浆液。简称丙凝。它以丙烯酰胺为基料，以甲醛、过硫酸胺、三乙醇胺、硫酸亚铁、铁氰化钾等为助剂。使用时，将氧化剂和其他材料分别配制成两种溶液，按一定比例同时进行灌注。丙凝浆液的粘度很低，能灌到水泥浆所不能到达的缝隙，然后在缝隙中聚合，变成凝胶体而堵塞渗漏通道。但是，丙凝聚合体的强度很低，可以掺加一定量的脲醛树脂，配成强度较高的丙凝灌浆材料。主要用于防渗堵漏工程。

⑤ 聚氨酯灌浆材料。简称氰凝,是由异氰酸酯、聚醚和促进剂等配制而成。采用单液灌注，遇水后立即生成不溶于水的凝胶体并同时放出气体，使浆液膨胀，再次向四周渗透，即具有二次渗透的能力。氰凝最后形成的聚合体的抗渗性强，结石强度高，目前用于地下工程的渗漏缝处理。

精细矿物灌浆材料

精细矿物浆材是当代新发展起来的一类灌浆材料。在组分设计上更注重基于不同的天然矿物、人造矿物和特种功能材料的组合，实现浆液性能、固结性能、长期耐久性等方面关键性能的突破。

某些精细矿物浆的浆液性能，如浆液稳定性、浆液粘度、可注性、凝胶时间的可调整性、固结强度和固结体占容等重要性能已接近或超过性能优越的化学浆液。