水溶性聚氨酯化学灌浆材料的性能与制作

在水利工程和土木工程的施工过程中，渗水和漏水问题经常发生，这不仅对施工过程产生不利影响，而且可能对已建成的建筑结构安全和功能发挥造成威胁。在极端情况下，这些问题甚至可能导致建筑物的破坏，给人民的生命和财产带来损失。因此，采用有效的堵漏和加固材料显得尤为重要。水溶性聚氨酯化学灌浆材料因其高效和快速的特性，逐渐成为解决这些问题的理想选择。

一、水溶性聚氨酯化学灌浆材料的组成：

水溶性聚氨酯化学灌浆材料由水溶性聚醚、增塑剂、亲水性有机溶剂与多异氰酸酯反应生成。这种单组分水溶性聚氨酯浆液，广泛应用于地下工程、水利工程和石油开采等领域的堵漏工作。

二、水溶性聚醚的要求及其对性能的影响：

水溶性聚醚的组成：其环氧乙烷与环氧丙烷的比例应控制在90/10至60/40之间。

分子量要求：聚醚的官能度由起始剂决定，常用的起始剂包括乙二醇、丙三醇、季戊四醇、甘露醇和蔗糖。

分子量对性能的影响：聚醚的相对分子质量是影响其包水量和抗压强度的关键因素。分子量越大，凝胶体的包水量越大，但抗压强度越低。

三、水溶性聚氨酯化学灌浆材料的制备：

甲苯二异氰酸酯的滴加：由于水溶性聚醚反应活性高，与甲苯二异氰酸酯的反应非常剧烈，因此需要滴加或分批加入。

反应条件的控制：反应温度和时间对材料性能有显著影响。过高的温度或过长的反应时间可能导致预聚体粘度增加，甚至发生爆聚或水溶性降低。

反应工艺：将水溶性聚醚和增塑剂按一定比例加入反应釜，升温至工艺要求后开始滴加多异氰酸酯。滴加完毕后，将温度升至90℃并保温2小时，然后降温出料，存放于干燥的包装桶中。

四、水溶性聚氨酯化学灌浆材料的特性：

亲水性：该材料遇水后能自行分散、乳化、发泡，并迅速发生化学反应，形成不透水的弹性胶状固结体，具有出色的止水效果。

透性：其透性优于氰凝，预聚体可加入20～40%的稀释剂，粘度仅为油溶性聚氨酯预聚体的1/4～1/6。

水质适应性：无论海水、矿水、酸性或碱性水质，对浆液性能的影响都不大。

可灌性：与水混合后粘度小，易于灌注，固化后对人体无害、无毒、无污染。

溶解度和亲和力：比其他化学浆材更易溶于水，在流动水中不易被冲散，固结体的固结面积随水流速度增加而扩大。

弹性和抗渗性：反应后形成的固结体具有良好的延伸性、弹性、抗渗性和耐低温性，能在水中长期保持原形。

二次渗透：浆液遇水反应时释放CO2气体，借助气体压力进一步压进结构空隙，使多孔性结构或地层完全充填密实。

堵动水性能：是目前所有化学灌浆材料中堵流动水性能最优良的之一。

膨胀性和包水量：浆液膨胀性好，包水量大，具有良好的亲水性和可灌性，粘度和固化速度可根据需要调节。