YGJ–快速堵漏灌浆剂的配方优化实验及应用
杨文武1,2，钱觉时1，黄代发2
(1.重庆大学 材料科学与工程学院，重庆 400044；2.大连民族学院 土木建筑与工程学院，辽宁 大连 116600）
0 引 言
灌浆就是一定的材料配制成的浆液，用压送设备将其灌入地层或缝隙内，使其扩散、胶凝或固化，以达到加固或防渗堵漏。在国外，化学灌浆中的水玻璃类材料的应用是很早的[1]，随着工程上的需要和化学工业的发展，化学灌浆材料从单纯的无机化合物，逐渐采用有机材料，有的采用了高分子化合物，使化学灌浆逐步满足工程多方面需要。我国在化学灌浆方面的研究和应用，开始于20世纪50年代末。以后，为了工程的需要，对其他化学灌浆材料亦进行了很多实验研究工作[2]。当今化学灌浆材料在防水堵漏方面的应用主要是聚氨酯类，但聚氨酯类材料固化粘结强度、浆液粘度大以及质量稳定性差阻碍了应用，对其进行改性的研究提高使用效能是今后的研究方向，目前尚缺乏充足的实验和理论依据。本文用改性预聚体做为新的组成进行了该方面的研究，力图寻找新的配方以提高各项性能指标，并对其性能进行了研究和工程应用。
1 YGJ—快速堵漏剂原材料及配方组成
1 YGJ—快速堵漏剂原材料及配方组成
1.1 原材料
改性水溶性聚氨酯，亦称改性预聚体。其主要成份端基含有过量游离异氰酸根基团(-NCO)的高分子化合物；催化剂，其作用为加速浆液与水的反应；稀释剂，其作用为降低浆液的粘度，提高浆液的可灌性和扩散半径；乳化剂，其作用为提高催化剂在浆液中的分散性及浆液在水中的分散性；稳定剂，其作用为提高泡沫的稳定性和改善泡沫结构[3]。
1.2 试验配方组成
1.2 试验配方组成
为了寻找到YGJ—快速堵漏剂的佳性能，使之优，在生产工艺不变的情况下，通过调整五种原材料组成成分的掺加比例，调配出1#、2#、3#、4#四个配方，配方组成范围见表1。
表1 配方组成范围
由于试验在同一气温条件下进行，虽然四种浆液稀释剂掺量依次递增，其粘度变化基本呈递减趋势，但是3#浆液粘度低，相比之下效果理想。经过测试，3#粘结抗拉强度高为：1.18 MPa。将注入浆液的3个抗渗试件和3个原始试件，放在抗渗压力机上做抗渗对比实验，试验采用连续加压方式进行12 h试验，结果四组抗渗试件都未渗漏，四种浆液的抗渗等级都大于P14，同时浆液固结体边缘没有渗水，说明抗水压力及与周边混凝土潮湿粘结力也较大。密度测试结果3#浆液低，从灌浆材料角度来看，密度越接近于水的密度，材料的可灌性就越好。综合以上分析因素得出3#配方优。
4 3#浆液凝胶SEM及防水堵漏机理
2 优化实验方法及结果
2.1 浆液体积膨胀率及固化时间
浆液体积膨胀率在没有相关标准前提下，用容量瓶法进行，试验测试数据如表2。浆液遇水反应至生成凝胶（固化）这一段时间为固化时间。影响固化时间的因素主要有催化剂、pH值、温度等。测定浆液的固化时间，自行设计了如下试验：选取浆液与水的体积比为1:1；1:2；2:1。分别用四种浆液以三种体积混合，以测定反应固化时的胶凝时间。试验气温为20±3℃，用秒表计时；胶凝时间测定结果见表3。
表2 浆液体积膨胀率
表3 固化时间数据
表3 固化时间数据
2.2 浆液粘度及浆液的粘结性能试验
本试验采用国产NXS-11型旋转粘度计进行测试,选用B系统，用9个档数进行粘度测定。实验结果见表4。水泥胶砂配合比为：w(42.5 MPa普硅水泥): w (ISO标准砂): w(水)=450:1350:225。成型后在20±1℃，水中养护28 d，进行粘结试验的水泥砂浆“8”字型试件拉断，断面含水率10％。然后，在试样断裂面分别刷上四种浆液，并迅速将试件按原状在断裂处对接好，放在干燥平整处养护3天，第4天取出试件，擦干表面，做抗拉试验。
2.3 浆液的抗渗性能
按照C30、P8设计了四组混凝土试件，成型过程中待混凝土到达初凝时，用Φ18 mm螺纹钢筋上下穿透每组试件中的三个，待终凝后，拔出钢筋，留下通透的竖向孔。然后试件养护28 d，取出其中穿孔试件，用灌浆机将四种浆液分别压入孔中，待浆液固化后，割管，用水泥封堵，四天后进行抗渗试验。
2.4 浆液比重试验
本试验采用密度瓶法来测量密度。试验结果为：1#1.116 g/cm3，2#1.096 g/cm3，3#1.081 g/cm3，4#1.083 g/cm3。
3 实验结果及讨论
从表2中体积膨胀率试验结果看，4种浆液与水在三种不同体积比下，3#浆液膨胀率大；总体来说，四种不同浆液体积膨胀率均在2～3倍之间。从表3胶凝时间测定数据看，四种浆液的固化时间在2～6 min这一范围内，从防水堵漏施工角度考虑，堵漏剂的硬化时间不宜太长，也不能太短，因为硬化时间太长，在渗漏水严重、水压大的情况下，不易将水堵住，硬化时间太短，不易操作，综合考虑，2#、3#浆液胶凝时间较合适。由所测试验数据，通过计算所得四种浆液粘度如表4，为了更直观看出四个浆液的粘度变化情况，结合图1讨论分析。
表4 浆液粘度平均值由于试验在同一气温条件下进行，虽然四种浆液稀释剂掺量依次递增，其粘度变化基本呈递减趋势，但是3#浆液粘度低，相比之下效果理想。经过测试，3#粘结抗拉强度高为：1.18 MPa。将注入浆液的3个抗渗试件和3个原始试件，放在抗渗压力机上做抗渗对比实验，试验采用连续加压方式进行12 h试验，结果四组抗渗试件都未渗漏，四种浆液的抗渗等级都大于P14，同时浆液固结体边缘没有渗水，说明抗水压力及与周边混凝土潮湿粘结力也较大。密度测试结果3#浆液低，从灌浆材料角度来看，密度越接近于水的密度，材料的可灌性就越好。综合以上分析因素得出3#配方优。
4 3#浆液凝胶SEM及防水堵漏机理
将3#浆液与水反应固化后的凝胶切片后在扫描电镜下放大100、5 000倍观察其内部微观结构，其照片见图2。从SEM图片，可以看出，切片中分布很多孔隙，这些孔隙都是密闭不透水不透气的，
因此它具有很好的阻水性和抗渗堵漏功能。
图2 3#浆液与水反应固化后扫描电镜照片
3#浆液属于水溶性聚氨酯类化学灌浆材料，浆液与水相遇发生化学反应，放出二氧化碳，并形成脲的衍生物，在催化剂作用下其反应继续进行，并产生链增长及交联作用，生成不溶于水的高聚物，从而达到固结的目的，其反应式为(1)~(5)。
从以上反应机理可以看出：浆液与水的反应特性是由于浆中含有游离异氰酸基团，只要浆液和水相遇，就能发生化学反应。先起加成反应，生成不稳定的氨基甲酸，随即分解为胺化物，而放出二氧化碳。二氧化碳的产生使整个浆液体系在性质上发生了很大变化。把原来是单纯的液相浆体，转变为包含液体和气体的两相体系。由于两相体系内部产生的自生压力，引起体积膨胀，促使整个体系向低压区扩散。这种扩散称为第二次扩散（在灌浆压力作用下的扩散称为次扩散）。也是灌浆液之所以能够向着极微小的缝隙内渗透的基本原理。
5 工程应用
5 工程应用
大连市迎宾花园属于智能化建筑，该工程地下室为一层，局部为二层，深度10～15 m，±0.00 m以下3 m见水，而且水压较大。该工程地下室外防水施工时遇到很多困难，采用YGJ—快速堵漏剂及
其施工技术后，至今已经过三个雨季，不渗不漏。具体方法如下：
在地下室垫层上进行引流，埋设集水井以降低水位。对个别渗漏点，埋设压浆管，用堵漏机将YGJ-快速堵漏剂压入，24 h后割管，然后表面进行防水处理。预留集水井放入抽水泵，24 h不停抽水，待底板混凝土浇注完毕达到一定强度后停止抽水。对于预留集水井，因为它既深又大，水压还大。我们首先采取填充一些辅料配以其他堵漏材料降低水压和水流，然后埋设注浆管，用堵漏机将YGJ-快速堵漏剂压入，直到不吃浆为止，24 h后割管。集水井上面顶盖用钢板焊死，浇注一定厚度膨胀量较大UEA混凝土，圆周施工缝埋入BW止水条[6]。待UEA混凝土硬化后，上表面抹一层聚合物钢纤维防水砂浆，做为保护层和双保险措施。
6 结 论
在地下室垫层上进行引流，埋设集水井以降低水位。对个别渗漏点，埋设压浆管，用堵漏机将YGJ-快速堵漏剂压入，24 h后割管，然后表面进行防水处理。预留集水井放入抽水泵，24 h不停抽水，待底板混凝土浇注完毕达到一定强度后停止抽水。对于预留集水井，因为它既深又大，水压还大。我们首先采取填充一些辅料配以其他堵漏材料降低水压和水流，然后埋设注浆管，用堵漏机将YGJ-快速堵漏剂压入，直到不吃浆为止，24 h后割管。集水井上面顶盖用钢板焊死，浇注一定厚度膨胀量较大UEA混凝土，圆周施工缝埋入BW止水条[6]。待UEA混凝土硬化后，上表面抹一层聚合物钢纤维防水砂浆，做为保护层和双保险措施。
6 结 论
（1）3#配方为YGJ-快速堵漏灌浆剂的佳配方；
（2）YGJ-快速堵漏剂产品为油状液体，呈琥珀色，比重1.081 g/cm3，遇水反应膨胀率为2～3倍；水化胶凝时间为2～6 min；浆液粘度为15.5×10-3Pa·s (水的粘度为1.0×10-3 Pa·s)；浆液与混凝土或砂浆材料潮湿粘结抗拉强度为1.18 MPa；产品固结体的抗渗等级为P14以上。
（3）该产品经工程实际渗漏处理，效果明显，应用前景广阔。
