包银鸿.I.g#?I.Q2? V来自中国灌浆料网--碳纤维加固网17
（杭州国电水利电力工程有限公司 浙江杭州 310030）
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{来自中国灌浆料网--碳纤维加固网17中国灌浆网 - 化灌第一门户&Y ce2uo$P g(a来自中国灌浆料网--碳纤维加固网17 摘 要：在国家建设提倡“可持续发展”和“以人为本”的今天，化学灌浆材料的生产和应用必须要向环保方向发展，本文探讨了稀释剂、固化剂、催化剂、主剂、清洗剂、机具、灌浆废料处理等方面对环保的影响。
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?]V来自中国灌浆料网--碳纤维加固网17来自中国灌浆料网--碳纤维加固网17z(o0K*L hTv 关键词：化学灌浆材料 稀释剂、固化剂、催化剂、主剂、清洗剂
/U/~+@ a;g9?&n^8hv o$b|来自中国灌浆料网--碳纤维加固网17来自中国灌浆料网--碳纤维加固网17J6o9}'sFV 在国家建设提倡“可持续发展”和“以人为本”的今天，环境保护是社会各界关注的问题。发展不能以牺牲精神文明为代价，不能以牺牲生态环境为代价，更不能以牺牲人的生命为代价。高度重视和切实抓好安全生产工作，是坚持立党为公、执政为民的必然要求，是贯彻落实科学发展观的必然要求。特别是提倡人与自然的和谐相处的发展准则下，化学灌浆材料的生产和应用必须要向环保方向发展，这也是一个负责任的企业应尽的义务。因此，环保型化学灌浆材料的研制开发、生产及施工，势在必行。
来自中国灌浆料网--碳纤维加固网172B q,p sFq&R/b&~~@5^www.cgkingdom.com1. 化学灌浆中影响环保的因素
.QJ/_4_m)Y来自中国灌浆料网--碳纤维加固网17 化学灌浆材料具有防渗、堵漏、补强、加固的性能，在土木工程中应用日益广泛。固化后的化学灌浆材料，其主体成分是聚合物，性质稳定、耐老化、寿命长，对环境影响不大。有关化学灌浆的环保问题主要应从以下几个方面进行考虑：
\3uw,jt2{!h来自中国灌浆料网--碳纤维加固网17(1)稀释剂：化学灌浆材料的重要性能之一是黏度要低，因为较低的黏度将使其能在细微的缝隙中渗透。人们常常把这种细缝称为发丝缝。而且黏度低、属于真溶液，是化学灌浆材料和水泥灌浆材料的主要区别。对于降低黏度的方法有多种，例如选择初始黏度小的单体；预聚时控制分子量不要太大；组合原料（如固化剂、助剂）也要选择低黏度的成份等。但有时仍存在黏度大的情况，此时就有采用稀释剂的必要。稀释剂中有活性稀释剂和非活性稀释剂之分。活性稀释剂可以和主剂或固化剂起化学反应，故不容易释出。例如，环氧灌浆材料中的低分子量的环氧树脂、带环氧基团的醚类化合物、糠醛-丙酮缩合物等。这类材料因可以和环氧灌浆材料的主剂产生化学反应，固化后可共同成为聚合物。而另一类是非活性稀释剂，如苯、甲苯、二甲苯、丙酮、醋酸乙酯、醋酸丁酯等。其中苯类的溶剂毒性较大。这些有机物刺激人体呼吸道和眼睛，使人产生皮肤过敏、头痛、咽喉痛、白血球降低等症状。严重者会导致苯中毒的职业病。
www.cgkingdom.com A4g/UKq来自中国灌浆料网--碳纤维加固网17
`5|*uM来自中国灌浆料网--碳纤维加固网17许多溶剂除有毒性外，还有易燃易爆性能，其蒸气与空气可形成爆炸性混合物，遇明火、高热极易燃烧爆炸。与氧化剂能发生强烈反应。易产生和聚集静电。其蒸气比空气重，能在较低处扩散到相当远的地方，遇明火会引着回燃。对丙酮这类稀释剂，虽然其毒性远小于苯类，但其沸点低，只有54℃，容易燃烧。如果在煤矿止水中使用，面对易燃的煤层，更不可大量使用低沸点、易燃溶剂。即使在其他隧道、洞室中进行堵水施工时，因通风不畅，易燃溶剂的浓度过高，也可能引起施工人员和环境的安全事故。如某车站盾构隧道洞口堵水时，曾因操作不慎，发生聚氨酯浆材燃烧事故，20世纪80年代水电系统在隧洞聚氨酯灌浆时也有燃烧与人员中毒的案例。
来自中国灌浆料网--碳纤维加固网17x8G5| L _5@)b%oi y中国灌浆网 - 化灌第一门户(2)固化剂
中国灌浆网 - 化灌第一门户&b t M Jx来自中国灌浆料网--碳纤维加固网17 固化剂是化灌材料中的重要组成部分。在选择时，不能只顾价格便宜，既应着重其固化性能，也要注意环保效果。如以前的环氧材料的固化剂常采用分子量低的胺类固化剂，如乙二胺、二乙基三胺、三乙基四胺等，这些材料分子量小，挥发性很大，非常刺鼻，对施工环境很不利。而目前，国际和国内都选择分子量大的合成胺，如酚醛胺系固化剂、芳香胺改性固化剂、聚酰胺固化剂、改性混合胺固化剂等，产品性能和施工条件大有改善。
来自中国灌浆料网--碳纤维加固网17 }jjU'lg(3)催化剂
W#n(?^.k_Y来自中国灌浆料网--碳纤维加固网17
p来自中国灌浆料网--碳纤维加固网17 为了加速固化，化灌材料常需要催化剂。如聚氨酯催化反应中，主要有两大类催化剂，有机锡类和有机胺类。有机锡类主要催化-NCO与-OH 的反应，而有机胺类则主要催化-NCO与H2O的反应。因此当聚氨酯化灌材料用于封堵大流量涌水时，常常需要采用三乙胺来促进-NCO和H2O的反应，使其在几秒至几十秒时间内发泡固化。但是三乙胺是一种有强烈胺味的化合物，操作人员感到非常难闻，在通风不好的施工场所，甚至会恶心、呕吐。因此我们努力探索新的催化剂。通过大量的试验，总算取得成功。新催化剂的发泡速度、失粘时间、膨胀倍数都很好，而没有三乙胺这种奇臭。这样可大大改善堵水施工条件。
} b"I,ov ` I"b m来自中国灌浆料网--碳纤维加固网17(4)主剂
www.cgkingdom.comu(nR+|&f+l:poz来自中国灌浆料网--碳纤维加固网17 主剂是化灌材料的主要成分，它的性能对材料至关重要。通常在选择时，大多从性能好、粘度小、价格低去考虑。但是随著时代的进步，更多国内外生产企业多从环保性能出发来选择原材料。例如，在聚氨酯化灌材料中的主要原料异氰酸酯，以前多数采用甲苯二异氰酸酯（TDI），而现在更多地选择多次甲基多苯基异氰酸酯（PAPI，聚合MDI系列）。因为它的沸点、闪点要高很多，挥发性明显减少。见表1。
www.cgkingdom.com`BH3} hJ来自中国灌浆料网--碳纤维加固网17表1 甲苯二异氰酸酯和多次甲基多苯基异氰酸酯的毒性比较
来自中国灌浆料网--碳纤维加固网17hK$g9TRT d0h中国灌浆网 - 化灌第一门户 B'Fny8dO$R来自中国灌浆料网--碳纤维加固网17
| 名称 |
沸点 （℃） |
闪点 （℃） |
主要毒性 |
| 甲苯二异氰酸酯（TDI） |
118/1.33kPa |
121 |
健康危害：本品具有明显的刺激和致敏作用。高浓度接触直接损害呼吸道粘膜，发生喘息性支气管炎，表现有咽喉干燥、剧咳、胸痛、呼吸困难等。 ^-^来自中国灌浆料网--碳纤维加固网17
nD+yC3l#oK来自中国灌浆料网--碳纤维加固网17
毒性：经口属低毒类。 |
| 多次甲基多苯基异氰酸酯 |
～187 |
～230 |
健康危害：在吸入和皮肤吸收方面毒性较低。由于低挥发性，使之在通常条件下，短时间暴露接触（如少量泄漏、撒落）所产生的毒性很少。温度加热到40℃以上，会增加其蒸气毒性。可导致中度眼睛刺激和轻微皮肤刺激。 |
B&S`2DM来自中国灌浆料网--碳纤维加固网17(5)施工用具的清洗剂选择：
来自中国灌浆料网--碳纤维加固网17 clvZ9Y"y p~ \] 灌浆结束后必须采用清洗剂来清洗设备和工具，以保证有良好的使用状况。清洗剂一般都是强溶剂，对灌浆材料有很强的溶解性能。国内常采用二甲苯、丙酮，实际上都不符合环保。而国外以前多采用卤代烷，如二氯甲烷，是一种无色、不燃性溶剂。现在采用一种环保型高沸点溶剂，杜邦命名为 DBE，一些大的国外化灌公司以清洗剂为名，成桶供应，用于聚氨酯、环氧树脂灌浆泵和容器的清洗。其沸点为196-225℃，闪点为100℃，国内也有类似产品。这些清洗剂在使用后也不能随地乱倒，而应该集中处理。
}+x`O+S:K来自中国灌浆料网--碳纤维加固网17(6)施工机具的密闭：
中国灌浆网 - 化灌第一门户+t'D]#^3C7Hy来自中国灌浆料网--碳纤维加固网17 对灌浆施工来说，是否从环保角度来选择设备也是很重要的。如果在不良通风条件下，配浆、加料、压浆都采用敞开式的简单设备进行施工，肯定对施工人员的安全操作不利。施工组织者要重视灌浆机具的革新，不能只顾经济效益，而不采用密闭的设备。
O+f0Y'?X[7T来自中国灌浆料网--碳纤维加固网17(7)妥善处置灌浆废液：
来自中国灌浆料网--碳纤维加固网17ev\ M k%ZN 灌浆过程中难免会产生剩余浆液，对此，不得随意倾倒、丢弃，必须装入专门的料桶，待其固化后，运到合适的地点进行集中处置。
来自中国灌浆料网--碳纤维加固网17rC3t/hT V*Cwww.cgkingdom.com2. 科研人员要努力研制环保性能好的化灌产品
3|]j3?H"B ZW来自中国灌浆料网--碳纤维加固网17 在化灌施工中，一般用户都希望选择质量可靠、施工方便、安全环保、价格低廉的产品，但最起作用的常常是价格。因此常常一些明显不利于环保的产品，却因价格低而在流行。可是纵览国际上的化灌产品的发展历程，环保是很重要的因素。60年代，美国的丙烯酰胺类化灌材料，AM-9, 国内简称丙凝，由于其黏度小，和水的黏度相接近，因此可灌性很好。而且它是通过烯烃的加成聚合获得高聚物，因此其凝胶时间又短、又可准确控制，是当时一种应用很广泛的防渗堵漏化灌产品。可是，到了1974年，日本曾在使用丙烯酰胺类化灌材料时（日本称日东SS）,污染了水质，引起饮水中毒事件，宣布禁用该材料。从此丙凝的威信一落千丈，现在基本上很少应用。后来国外和国内的科研人员又研制出丙烯酸盐浆材，使其毒副作用下降到仅为丙凝的1%，成为可用浆材。
来自中国灌浆料网--碳纤维加固网17Ne]{Rl:q7x({j 又如，目前在国内外既能快速堵水、又有高强度的化灌材料中，斥水性聚氨酯（或称油溶性聚氨酯）是主要的品种，大量用于水电、隧道、煤炭、地铁等工程中。其制备方法有一步法和预聚法两种。一步法需要双液法灌浆泵和混合装置，将多异氰酸酯和聚醚多元醇由两个管路分别泵入混合装置，按比例自动混合后马上注浆到需要堵水的部位，可以由催化剂控制在数秒至数分钟内很快固化。一步法可以没有溶剂，强度高，气味小，堵水加固效果快，国外化灌施工常用一步法。但国内常因双液灌浆设备的价格高而望而却步。而预聚法是预先将多异氰酸酯和聚醚多元醇在反应釜中聚合成小分子量的聚氨酯预聚体，可以采用单液泵，加入催化剂后进行灌注，施工方法较简便。为了降低预聚体的黏度，常需要丙酮、二甲苯等溶剂。为了加快固化，常采用三乙胺等催化剂。这些材料的加入对灌浆施工的环保、安全都不太有利。纵览国外的聚氨酯化灌产品，他们都强调产品的高固份含量、无溶剂、环保性能好、水可饮用等。为了研制有利于环保的产品，我们进行了大量的试验，寻找新的溶剂和催化剂。目前开发了HK-9105 聚氨酯化灌材料，已不采用丙酮、二甲苯作稀释剂，固化促进剂也不再采用三乙胺。该项科研成果改革了国内延续30多年的采用以丙酮或二甲苯作稀释剂、三乙胺作催化剂的聚氨酯化灌体系。新催化剂的反应速度仍很快，可在8-20秒之内调节起泡时间，止泡时间可在30秒之内。固化后的聚合体抗压强度很高，在密闭试模中成型的抗压试件， 4小时后就可达17MPa，24小时后可达25MPa。由于摒弃三乙胺的强烈臭味，使施工环境得到明显的改善，因此当该材料在隧道这种空气流通不良的施工场合进行堵水施工时，比原来的采用三乙胺作催化剂的材料，气味小，受到施工单位更多的欢迎。
来自中国灌浆料网--碳纤维加固网17vK2M Ot k#K5N([%? HK-9105 聚氨酯和水泥材料的复合灌浆技术也是一种尝试。希望该独特的工艺能发挥两者所长，既节约成本，也有利于施工环保。
来自中国灌浆料网--碳纤维加固网17YMS'b n$O/L.h L%y中国灌浆网 - 化灌第一门户-q$qZ4MaE来自中国灌浆料网--碳纤维加固网17表2 HK-9105 斥水性（油溶性）聚氨酯化灌材料的性能指标
来自中国灌浆料网--碳纤维加固网17"N_J8f|5Hi/a来自中国灌浆料网--碳纤维加固网17U-q来自中国灌浆料网--碳纤维加固网17
Uw a
|
序号 |
性能 |
指标 |
|
1 |
浆液黏度（mPa·S） |
120～130 |
|
2 |
浆液遇水发泡性能：
9105A:9105B=10:1 |
起泡时间（秒）
止泡时间（秒）
失粘时间（秒）
体积膨胀倍数 |
11
29
30
>30 |
|
3 |
浆液试件在密闭条件下成型的抗压强度,MPa |
龄期4小时
龄期24小时 |
17-20
25-30 |
|
4 |
浆液+水泥试件在密闭条件下成型的抗压强度,MPa |
龄期4小时 |
25 |
来自中国灌浆料网--碳纤维加固网17pJpbI[df3. 为了使化灌事业向环保型发展，科研、生产、施工、管理各个部门要同心协力，努力做到以下几点：
来自中国灌浆料网--碳纤维加固网17xfP5zWY@来自中国灌浆料网--碳纤维加固网17
n@-pwww.cgkingdom.com 逐步做到对产品建立材料安全数据表。国外厂家对有关的产品要提供MSDS表。MSDS是材料安全数据表“Materials Safety Data Sheet”的缩写，是化学品生产商和进口商用来阐明化学品的理化特性以及对使用者的健康可能产生危害的一份文件。其内容包括：产品概述、主要组成和性状、危害概述、急救措施、火灾与爆炸、意外泄露应急处理、使用与贮存、暴露控制/个人防护措施、物理与化学性能、稳定性及活性、毒性学资料、生态影响、废弃处理、运输信息、相关法规、其他信息。这样可以让使用者能全面地了解材料的安全性能，并在操作上尽量符合产品性能要求。目前国内还没有完全实行。但随着环保意识的增强，制度的逐渐健全，应当逐步建立。
www.cgkingdom.comhb9C g z d h S9x W q j4j来自中国灌浆料网--碳纤维加固网17 对施工企业要有环保施工的具体要求，并检查落实。企业是现代社会的基础，不仅是社会财富的创造者，也是社会责任的承担者。不能只顾进度和利润，不顾人员和环境的安危。安全和环保是一个对工人、对社会有责任心的企业应该承担的责任。
b0KU\;f"v来自中国灌浆料网--碳纤维加固网17 对在第一线施工的人员，要定期进行安全和环保的知识培训。人力资源是社会的第一宝贵资源，是企业和社会赖以生存发展的基本要素，保障职工的身体健康和安全，不仅直接地关系到企业的持续健康发展，也关系到社会的和谐与安定。牢固树立以人为本的观念，关注安全，关爱生命，提高对安全生产的认识，才能自觉地遵守安全生产操作。
2~ZU PO(d来自中国灌浆料网--碳纤维加固网17 总之，化学灌浆材料是有机高分子材料，要一下子全部符合环保要求是比较困难的，但是努力促进化学灌浆技术符合环保安全的要求却是时代赋予我们的责任。只要从事化灌的科研、生产、施工、管理人员进行持之以恒的努力，总会克服一个个难关，向环保安全方向一步步前进。
来自中国灌浆料网--碳纤维加固网17 u$G*z8X7pjng来自中国灌浆料网--碳纤维加固网174}B X&L v来自中国灌浆料网--碳纤维加固网17
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