本发明属于灌浆堵漏材料领域，特别涉及一种水性丙烯酸盐-环氧树脂复合灌浆材料及其制备方法与应用。
背景技术：
化学灌浆是把由单体或低聚体、溶剂、固化剂或交联剂等组成的浆液灌入混凝土工程所需修复的部位，浆液经交联聚合反应形成凝胶或固结体，使被修复的部位胶结并形成一个整体，从而达到防渗、堵漏和加固的目的。目前，化学灌浆材料已被广泛的应用于大坝、水库、涵闸等基础防渗帷幕和地基加固、桥基加固以及桥体裂缝补强、地下建筑物(如地铁、隧道等)的防渗堵漏等领域。
化学灌浆材料的种类很多，丙烯酸盐灌浆材料是使用很广泛的一大类。丙烯酸盐灌浆材料以水为溶剂，环保性好，价格低廉，浆液粘度低，可灌性好，凝胶速度快，凝胶时间从数秒到数十分钟可调，凝胶体包水性好，堵漏效果可立竿见影，但是也存在缺点，如凝胶体强度很低，与混凝土粘接差，在干燥的环境下凝胶体会慢慢失水而干缩，干缩后的凝胶体遇水之后又会吸水膨胀，在这个干缩-膨胀的循环过程，容易发生脱粘甚至凝胶体的破坏，导致复漏。
技术实现要素：
为了克服现有技术中存在的缺点与不足，本发明的首要目的在于提供一种水性丙烯酸盐-环氧树脂复合灌浆材料；该材料能够快速凝胶、固结体强度高并且不易发生干缩。
本发明的又一目的在于提供一种上述水性丙烯酸盐-环氧树脂复合灌浆材料的制备方法。
本发明的再一目的在于提供一种上述水性丙烯酸盐-环氧树脂复合灌浆材料的应用。
本发明目的通过以下技术方案实现：
一种水性丙烯酸盐-环氧树脂复合灌浆材料，该复合灌浆材料包括a组份、b组份和c组份；
所述a组份是由以下按重量份数计的组分组成：丙烯酸盐水溶液70-95份，交联剂0.5-5份和水溶性环氧树脂5-30份；
所述b组份是由以下按重量份数计的组分组成：促进剂40-80份和多元胺20-60份；
所述c组份为引发剂。
所述丙烯酸盐水溶液的质量浓度为15-30％；所述丙烯酸盐水溶液为丙烯酸钙水溶液、丙烯酸镁水溶液、丙烯酸钠水溶液、丙烯酸铵水溶液、甲基丙烯酸镁水溶液、甲基丙烯酸钙水溶液和甲基丙烯酸钠水溶液中的一种以上。
所述交联剂为聚乙二醇二烯丙基醚、聚乙二醇二丙烯酸酯和聚乙二醇二缩水甘油醚二丙烯酸酯中的一种以上。
所述聚乙二醇二烯丙基醚中的聚乙二醇的分子量为200-1000；所述聚乙二醇二丙烯酸酯中的聚乙二醇的分子量为200-1000；所述聚乙二醇二缩水甘油醚二丙烯酸酯中的聚乙二醇甘油醚的分子量为400-1000。
所述水溶性环氧树脂为聚乙二醇二缩水甘油醚和小分子水溶性聚丙二醇二缩水甘油醚中的一种以上。
所述促进剂为三乙醇胺和二乙醇胺中的一种以上；所述多元胺为能溶于水的液体胺，具体为乙二胺、二乙烯三胺、三乙烯四胺和四乙烯五胺中的一种以上。
所述引发剂为过硫酸铵、过硫酸钠和过硫酸钾中的一种以上。
上述的一种水性丙烯酸盐-环氧树脂复合灌浆材料的制备方法，按照以下操作步骤：将丙烯酸盐水溶液、交联剂和水溶性环氧树脂混合均匀，得到a组份；将促进剂和多元胺混合均匀，得到b组份；在a组分中加入占a组分重量1-4wt％的b组份，混合均匀得到ab液；在a组分中加入占a组分重量1-4wt％的c组份，混合均匀得到ac液；将ab液与ac液按照体积比0.8:1-1.2:1混合得到水性丙烯酸盐-环氧树脂复合灌浆材料。
上述的一种水性丙烯酸盐-环氧树脂复合灌浆材料在大坝、水库、涵闸基础防渗帷幕和地基加固、桥基加固以及桥体裂缝补强、地下建筑物的防渗堵漏中的应用，所述应用的过程中是将ab液与ac液用双液注浆泵灌注到裂缝中，形成的水性丙烯酸盐-环氧树脂复合灌浆材料在裂缝中凝固。
所述ac液在灌注之前先加入占ac液重量0.04-1wt％的铁氰化钾，混合均匀后再进行灌注，这样的目的是为了延缓灌浆材料的凝胶时间。
与现有技术相比，本发明具有以下优点及有益效果：
(1)本发明的水性丙烯酸盐-环氧树脂复合灌浆材料采用丙烯酸盐水溶液和水溶性环氧树脂为主剂，配合交联剂、促进剂、引发剂以及环氧固化剂多元胺制得，具有以下优点：a、浆液粘度低，与常规的丙烯酸盐灌浆材料粘度相当，并没有因为环氧树脂的加入使粘度大幅度上升；b、凝胶速度快，在几十秒到几分钟可调，可以迅速堵住渗漏水；c、固结体强度高，并且随着时间的延长还会继续增加，最终强度比常规的丙烯酸盐灌浆材料高数倍；d、固结体保水性非常好，暴漏在空气中不发生干缩，在干缩-膨胀的循环过程中，不会发生脱粘和凝胶体的破坏；e、环保性好，相比于传统的丙烯酸盐灌浆材料，本发明采用了无毒的新型交联剂，浆液实际无毒。
(2)本发明的水性丙烯酸盐-环氧树脂复合灌浆材料可用于大坝、水库、涵闸等基础防渗帷幕和地基加固、桥基加固以及桥体裂缝补强、地下建筑物(如地铁、隧道等)的防渗堵漏，降低因丙烯酸盐水溶液灌浆材料干缩引起的复漏。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
实施例1
本实施例提供的水性丙烯酸盐-环氧树脂复合灌浆材料的各组分及用量如下：
以重量份数计，a组份包括：质量浓度为20％丙烯酸镁水溶液90份，聚乙二醇二烯丙基醚4份和聚乙二醇二缩水甘油醚8份；
以重量份数计，b组份包括：三乙醇胺80份和乙二胺20份；
c组份为过硫酸铵。
本实施例的制备方法为：将聚乙二醇二烯丙基醚和聚乙二醇二缩水甘油醚加入丙烯酸盐水溶液中混合均匀，得到a组份；将三乙醇胺和乙二胺混合均匀，得到b组份；过硫酸铵即为c组份。
实施例2
本实施例提供的水性丙烯酸盐-环氧树脂复合灌浆材料的各组分及用量如下：
以重量份数计，a组份包括：质量浓度为25％丙烯酸钙水溶液79份，聚乙二醇二丙烯酸酯1份和聚乙二醇二缩水甘油醚20份；
以重量份数计，b组份包括：三乙醇胺50份和二乙烯三胺50份；
c组份为过硫酸钠。
本实施例的制备方法为：将聚乙二醇二丙烯酸酯和聚乙二醇二缩水甘油醚加入丙烯酸盐水溶液中混合均匀，得到a组份；将三乙醇胺和二乙烯三胺混合均匀，得到b组份；过硫酸钠即为c组份。
实施例3
本实施例提供的水性丙烯酸盐-环氧树脂复合灌浆材料的各组分及用量如下：
以重量份数计，a组份包括：质量浓度为30％甲基丙烯酸钠水溶液85份，聚乙二醇二缩水甘油醚二丙烯酸酯3份和聚乙二醇二缩水甘油醚12份；
以重量份数计，b组份包括：三乙醇胺60份和三乙烯四胺40份；
c组份为过硫酸钾。
本实施例的制备方法为：将聚乙二醇二缩水甘油醚二丙烯酸酯和聚乙二醇二缩水甘油醚加入丙烯酸盐水溶液中混合均匀，得到a组份；将三乙醇胺和三乙烯四胺混合均匀，得到b组份；过硫酸钾即为c组份。
实施例4
本实施例提供的水性丙烯酸盐-环氧树脂复合灌浆材料的各组分及用量如下：
以重量份数计，a组份包括：质量浓度为20％甲基丙烯酸镁水溶液70份，聚乙二醇二丙烯酸酯2份和聚乙二醇二缩水甘油醚28份；
以重量份数计，b组份包括：三乙醇胺40份和乙二胺60份；
c组份为过硫酸钠。
本实施例的制备方法为：将聚乙二醇二丙烯酸酯和聚乙二醇二缩水甘油醚加入丙烯酸盐水溶液中混合均匀，得到a组份；将二乙醇胺和乙二胺混合均匀，得到b组份；过硫酸钠即为c组份。
实施例5
本实施例提供的水性丙烯酸盐-环氧树脂复合灌浆材料的各组分及用量如下：
以重量份数计，a组份包括：质量浓度为25％甲基丙烯酸钙水溶液30份，25％丙烯酸镁水溶液60份，聚乙二醇二缩水甘油醚二丙烯酸酯1份和聚丙二醇二缩水甘油醚9份；
以重量份数计，b组份包括：二乙醇胺60份和二乙烯三胺40份；
c组份为过硫酸钠。
本实施例的制备方法为：先将甲基丙烯酸钙水溶液和丙烯酸镁水溶液混合均匀形成丙烯酸盐水溶液，然后将聚乙二醇二缩水甘油醚二丙烯酸酯和聚丙二醇二缩水甘油醚加入丙烯酸盐水溶液中混合均匀，得到a组份；将二乙醇胺和二乙烯三胺混合均匀，得到b组份；过硫酸钠即为c组份。
实施例6
本实施例提供的水性丙烯酸盐-环氧树脂复合灌浆材料的各组分及用量如下：
以重量份数计，a组份包括：质量浓度为20％丙烯酸钠水溶液20份，20％丙烯酸镁水溶液40份，质量浓度为20％丙烯酸钙水溶液22份，聚乙二醇二缩水甘油醚二丙烯酸酯2份和聚乙二醇二缩水甘油醚16份；
以重量份数计，b组份包括：三乙醇胺50份和二乙烯三胺50份；
c组份为过硫酸钠。
本实施例的制备方法为：先将丙烯酸钠水溶液、丙烯酸镁水溶液和丙烯酸钙水溶液混合均匀形成丙烯酸盐水溶液，然后将聚乙二醇二缩水甘油醚二丙烯酸酯和聚乙二醇二缩水甘油醚加入丙烯酸盐水溶液中混合均匀，得到a组份；将三乙醇胺和二乙烯三胺混合均匀，得到b组份；过硫酸钠即为c组份。
对比例
本对比例提供的水性丙烯酸盐-环氧树脂复合灌浆材料的各组分及用量如下：
以重量份数计，a组份包括：质量浓度为25％丙烯酸钙水溶液33份，质量浓度为25％丙烯酸镁水溶液66份，聚乙二醇二缩水甘油醚二丙烯酸酯1份；
b组份包括为三乙醇胺；
c组份为过硫酸钠。
本对比例的制备方法为：先将丙烯酸钙水溶液和丙烯酸镁水溶液混合均匀形成丙烯酸盐水溶液，然后将聚乙二醇二缩水甘油醚二丙烯酸酯加入丙烯酸盐水溶液中混合均匀，得到a组份；将三乙醇胺即为b组份；过硫酸钠即为c组份。
测试例
将实施例1-6和对比例制备的水性丙烯酸盐-环氧树脂复合灌浆材料按照如下：以a组分的总重量计，在a组分中加入占a组分2wt％的b组份，混合均匀得到ab液；以a组分的总重量计，在a组分中加入占a组分2wt％的c组份，混合均匀得到ac液，将ab液与ac液按照体积比1:1混合均匀，固化后，得到测试样品。对测试样品进行粘度、凝胶时间、固砂体抗压强度和收缩率的测试。
其中，按照gb/t10247标准进行粘度检测，按照料jc/t2037-2010《丙烯酸盐水溶液灌浆材料》规范进行固砂体抗压强度检测；
凝胶时间的测试方法为：以秒表记录时间，从ab液与ac液混合开始计时，同时用玻璃棒搅拌浆液使之均匀。当浆液经反应失去流动性时再次按下秒表，秒表读书即为凝胶时间。
收缩率的测试方法为：将测试样品置于干燥环境中，直到固结体质量不再减少，剩余质量和最初质量的比值。具体检测结果见表1。
表1-水性丙烯酸盐-环氧树脂复合灌浆材料能测试结果
由表1可知，实施例1-6制得的水性丙烯酸盐-环氧树脂复合灌浆材料的粘度很低，与纯丙烯酸盐水溶液灌浆材料的粘度相当，可灌性非常好；浆液凝胶时间非常快，几十秒内即发生凝胶；固结物强度大，并且随着时间的延长，固结体的强度还会有一个增加的过程，这主要是因为随着时间的延长其水溶性环氧树脂组份固化越来越完全；固结体干燥收缩率大大降低，当水溶性环氧树脂组份含量比较高的情况下甚至不发生收缩，防水堵漏效果非常好，并且不易发生干缩。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。