专利名称：一种环保型高强环氧灌浆材料及其制备方法
技术领域：
本发明涉及一种用于大型工程岩石基础防渗及补强加固或混凝土建筑物裂缝补处处理的环保高强度环氧灌浆材料及其制备方法。
背景技术：
环氧灌浆就是以环氧树脂为主剂，加入一定量的稀释剂和固化剂等配置成环氧树脂灌浆浆液，然后在一定的工艺条件下，用灌浆设备将其灌入地层裂隙和混凝土裂缝中，以达到被灌体的防渗和补强加固，从而保证水工建筑物的安全运行。
环氧树脂是用得最多的补强灌浆材料，具有粘接力高、在常温下可以固化、固化后收缩小、有很高的机械强度和耐热性、稳定性好等优点。以环氧树脂为主剂的化学灌浆，发达国家二战后期即开始研究，我国1959年，针对三峡工程建设基础加固和混凝土裂缝处理的需要，经国家科委批准立项，把环氧树脂为主剂的浆材用于三峡固结灌浆作为一个重要的研究课题。几十年来，随着化学工业的发展，研制出了许多配方，目前已能够成批供应粘度低、表面活性强、渗透性好且可在低温、有水潮湿条件下固化的系列环氧树脂灌浆材料。这些材料采用的是用糠醛—丙酮混合稀释剂的环氧树脂灌浆材料。它是根据糠醛和丙酮在一定条件下能进行反应的原理考虑的，已在许多工程中得到成功地应用。
中国发明专利CN1524916A《水下环氧树脂灌浆材料》公开了一种水下环氧树脂灌浆材料，它由重量以100份环氧值为0.51-0.54液态环氧树脂为主剂，以5-50份丙酮和10-60份糠醛为灌浆施工过程中的降粘剂及固化过程中的反应剂，通过加如10-60份苯酚甲醛己二胺缩合物和0.5-5份硅烷类表面湿润、渗透、粘接增强剂而组成。
但以糠醛、丙酮为稀释剂的环氧灌浆材料存在挥发性大，特别是糠醛毒性大，长期接触丙酮，会对皮肤产生刺激作用，长期吸入丙酮蒸气，对人的呼吸道、食道等器官会起一定的麻醉作用。
原有的环氧灌浆材料，固化剂及降粘剂必须要在施工时当场进行加入，才能保证环氧灌浆材料的效果，不便于进行远程运输。
归纳起来目前已有的环氧树脂灌浆材料主要存在如下问题(1)用糠醛—丙酮混合稀释剂的环氧树脂灌浆材料，存在挥发性大，特别是糠醛毒性大，长期接触丙酮，会对皮肤产生刺激作用，长期吸入丙酮蒸气，对人的呼吸道、食道等器官会起一定的麻醉作用。(2)环氧树脂灌浆材料，存在初始粘度大，可灌时间相对较短，可灌性受到限制；(3)性价比较低；(4)不便与进行远程运输。
发明内容
针对上述不足，本发明的目的在于提供一种不含有毒物质糠醛、丙酮，固化物力学强度高，施工工艺简单的环保型高强环氧灌浆材料及其制备方法。
为了实现上述目的，本发明的技术方案是一种环保型高强环氧灌浆材料，其特征在于它主要由环氧值为0.4-0.54的液态环氧树脂、活性稀释剂、固化剂和硅烷偶联剂原料制备而成，各原料所占重量份数为环氧值为0.4-0.54的液态环氧树脂100份、活性稀释剂30-150份、固化剂10-100份、硅烷偶联剂0.5-10份。
所述0.4-0.54的液态环氧树脂为E-44环氧树脂、CYD-128环氧树脂或双酚F环氧树脂。
所述的活性稀释剂是指能够与环氧固化剂反应且粘度小于35mPa.s的化合物。活性稀释剂具体为苄基缩水甘油醚、新戊二醇二缩水甘油醚、环氧丙烷丁基醚或丙烯酸酯类化合物。
所述的固化剂是指能够室温、低温和水下可以固化的所有类型的固化体系。固化剂具体为多乙烯多胺、甲基环戊二胺、聚酰胺、酮亚胺、曼尼斯加成多胺中的一种或一种以上的混合，一种以上混合时的配比为任意比。
各原料所占重量份数最佳为环氧值为0.4-0.54的环氧树脂100份、活性稀释剂80-150份，固化剂10-60份、硅烷偶联剂0.5-5份。
各原料所占重量份数最佳为环氧值为0.4-0.54的环氧树脂100份、活性稀释剂90-130份，固化剂20-50份、硅烷偶联剂0.5-3份。
一种环保型高强环氧灌浆材料的制备方法，其特征在于它包括如下步骤1)、按各原料所占重量份数为环氧值为0.4-0.54的液态环氧树脂100份、活性稀释剂30-150份、固化剂10-100份、硅烷偶联剂0.5-10份选取环氧值为0.4-0.54的液态环氧树脂、活性稀释剂、固化剂和硅烷偶联剂原料，备用；2)将环氧值为0.4-0.54的液态环氧树脂、活性稀释剂和1/2的硅烷偶联剂混合成A液，将固化剂和1/2的硅烷偶联剂混合成B液；使用时，A液与B液混合。
与现有技术相比，本发明的有益效果是1)所得到的环保型高强环氧灌浆材料中含有活性稀释剂，替代了传统的糠醛、丙酮稀释剂，降低了对人体的危害。2)加入了低粘度的活性稀释体系和低粘度的固化体系，并且使固化初期反应平和和放热量小因此浆液初始粘度较低，可灌性好，可灌时间长；所采用的固化体系，使浆液保持较长的可灌时间，并适合干燥、潮湿、水下、常温和低温等条件下灌浆，固化物力学强度高，能广泛应用于建筑物基岩断层破碎带、混凝土裂缝处理及大坝基础防渗帷幕补强。3)价格较低，比国外产品价格低。4)在制备过程中，将环氧树脂、活性稀释剂和硅烷偶联剂形成A液，固化剂和硅烷偶联剂形成B液；免除了在施工现场加入固化剂及降粘剂，以达到环氧灌浆材料的最佳效果，也便于进行远程运输。5)施工工艺简单，对岩石和混凝土粘接牢固。
具体实施例方式
以下结合具体实施列和实验数据对本发明的环保型高强环氧灌浆材料作进一步的详细描述实施例1一种环保型高强环氧灌浆材料，各原料所占重量份数为E-44环氧树脂100，苄基缩水甘油醚110，聚酰胺50，
硅烷偶联剂5。
制备方法是将环氧值为0.4的100份E-44环氧树脂、110份的苄基缩水甘油醚和2.5份的硅烷偶联剂混合形成主剂A液，将50份的聚酰胺和2.5份的硅烷偶联剂混合形成固化体系为B液。
使用时将A液、B液用灌浆设备同时将灌入需处理地层裂隙和混凝土裂缝中。
制备时还可将E-44环氧树脂100、苄基缩水甘油醚110、聚酰胺50、硅烷偶联剂5直接进行混合，混合好的环氧灌浆材料立即用灌浆设备灌入需处理地层裂隙和混凝土裂缝中。
实施例2一种环保型高强环氧灌浆材料，各原料所占重量份数为CYD-128环氧树脂100，新戊二醇二缩水甘油醚120，苯酚甲醛脂环胺缩合物40，硅烷偶联剂3。
制备方法同实施例1的制备。
实施例3一种环保型高强环氧灌浆材料，各原料所占重量份数为E-44环氧树脂100，环氧丙烷丁基醚100，苯酚甲醛脂环胺缩合物30，硅烷偶联剂1。
制备方法同实施例1的制备。
实施例4一种环保型高强环氧灌浆材料，各原料所占重量份数为双酚F环氧树脂100，丙烯酸丁酯150，苯酚甲醛脂环胺缩合物25，硅烷偶联剂1.6。
制备方法同实施例1的制备。
表1给出了本发明的环保型高强环氧灌浆材料实施例1-4的实验结果。浆液经毒性检测属无毒产品(LD＞15000mg/Kg)。
表1环保型高强环氧灌浆材料物理力学性能
通过这些实施例结果的分析可知(1)初始粘度低，在20℃条件下为30-75mPa.s之间，而国外的LPL为350mPa·s，sika为150～180mPa·s，(2)适用范围广，干、潮湿、有水的状态下均使用，而国外同类产品如LPL、SIKA产品对水的适用性差。(3)力学性能高，抗压强度大于50MPa、抗拉强度大于10MPa，粘接强度大于5MPa。(4)LD50＞15000mg/kg，属无毒产品，符合环保要求。
本发明的环氧值为0.4-0.54的液态环氧树脂、活性稀释剂、固化剂、硅烷偶联剂各原料的上下限取值以及区间值都能实现本发明，在此就不一一列举实施例。
权利要求
1.一种环保型高强环氧灌浆材料，其特征在于它主要由环氧值为0.4-0.54的液态环氧树脂、活性稀释剂、固化剂和硅烷偶联剂原料制备而成，各原料所占重量份数为环氧值为0.4-0.54的液态环氧树脂100份、活性稀释剂30-150份、固化剂10-100份、硅烷偶联剂0.5-10份。
2.根据权利要求1所述的一种环保型高强环氧灌浆材料，其特征在于所述0.4-0.54的液态环氧树脂为E-44环氧树脂、CYD-128环氧树脂或双酚F环氧树脂。
3.根据权利要求1所述的一种环保型高强环氧灌浆材料，其特征在于所述的活性稀释剂是指能够与环氧固化剂反应且粘度小于35mPa.s的化合物。
4.根据权利要求1或3所述的一种环保型高强环氧灌浆材料，其特征在于所述活性稀释剂为苄基缩水甘油醚、新戊二醇二缩水甘油醚、环氧丙烷丁基醚或丙烯酸酯类化合物。
5.根据权利要求1所述的一种环保型高强环氧灌浆材料，其特征在所述的固化剂是指能够室温、低温和水下可以固化的所有类型的固化体系。
6.根据权利要求1或5所述的一种环保型高强环氧灌浆材料，其特征在于所述的固化剂为多乙烯多胺、甲基环戊二胺、聚酰胺、酮亚胺、曼尼斯加成多胺中的一种或一种以上的混合，一种以上混合时的配比为任意比。
7.根据权利要求1所述的一种环保型高强环氧灌浆材料，其特征在于各原料所占重量份数为环氧值为0.4-0.54的环氧树脂100份、活性稀释剂80-150份，固化剂10-60份、硅烷偶联剂0.5-5份。
8.根据权利要求1所述的一种环保型高强环氧灌浆材料，其特征在于各原料所占重量份数为环氧值为0.4-0.54的环氧树脂100份、活性稀释剂90-130份，固化剂20-50份、硅烷偶联剂0.5-3份。
9.如权利要求1所述的一种环保型高强环氧灌浆材料的制备方法，其特征在于它包括如下步骤1)、按各原料所占重量份数为环氧值为0.4-0.54的液态环氧树脂100份、活性稀释剂30-150份、固化剂10-100份、硅烷偶联剂0.5-10份选取环氧值为0.4-0.54的液态环氧树脂、活性稀释、固化剂和硅烷偶联剂原料；2)将环氧值为0.4-0.54的液态环氧树脂、活性稀释和1/2的硅烷偶联剂混合成A液，将固化剂和1/2的硅烷偶联剂混合成B液；使用时，A液与B液混合。
全文摘要
本发明涉及一种环保型高强环氧灌浆材料及其制备方法，一种环保型高强环氧灌浆材料，其特征在于它主要由环氧值为0.4－0.54的液态环氧树脂、活性稀释剂、固化剂和硅烷偶联剂原料制备而成，各原料所占重量份数为环氧值为0.4－0.54的液态环氧树脂100份、活性稀释剂30－150份、固化剂10－100份、硅烷偶联剂0.5－10份。本发明具有不含有毒物质糠醛、丙酮，固化物力学强度高，抗渗性能好，耐久性优良，施工工艺简单的特点。
文档编号E02D3/00GK1887955SQ20061001970
公开日2007年1月3日 申请日期2006年7月25日 优先权日2006年7月25日
发明者高大水, 董建军, 杨启贵, 魏涛, 谭界雄, 王鑫, 周启 申请人:长江水利委员会长江勘测规划设计研究院, 武汉昌辉科技开发有限公司