浅谈防水堵漏中水性环氧树脂灌浆材料的研究施工案例

随着科学技术的发展和人们的新思想和规章意识的提高，环境保护提出了越来越高的要求。注浆材料向高固含量、高水性方向发展已成为注浆领域的共识。其中，环氧树脂灌浆材料是处理混凝土裂缝和基础防渗强化的最广泛应用的灌浆材料之一，与溶剂型环氧灌浆材料相比，水性环氧灌浆材料具有挥发性低、气体少、使用安全、可用水清洗等优点。根据环境保护要求，环氧树脂灌浆材料的水化具有广阔的应用前景。

1防水堵漏中环氧树脂灌浆材料的基本思路

在防水堵漏中环氧树脂灌浆材料的水化是指以颗粒、液滴或稀释体系的形式分散环氧树脂和稀释体系的稳定分散体系。因此，在制剂设计中必须考虑以下几点：(1)环氧树脂和稀释系统是水性或水性的；

（2）固化剂为水或自乳化剂；

（3）室温或低温固化；

(4)可灌性

(5)物理性能符合工程要求。

2水环氧树脂灌浆材料的研究方法

根据环氧树脂的物理状态，水性环氧树脂灌浆材料可分为以下两类。

GB/T12012-1989水性(或自乳化)环氧固化剂型环氧树脂灌浆材料系统

2.1该系统由低分子液体环氧树脂及其稀释剂、水性（或自乳化）环氧固化剂和水组成。低分子液体环氧树脂通常是双酚-液体树脂，用各种活性稀释剂调节环氧树脂的粘度和固化膜的交联密度。这些体系中的环氧树脂一般都是事先不乳化的，在用水性（或自乳化）环氧固化剂使用前先进行乳化，因此这些固化剂必须是交联剂和乳化剂。以多胺为基础合成了水性（或自乳化）环氧树脂固化剂，通过将具有表面活性的分子链引入其分子中，使其成为两亲性分子，并能在水中分散或溶解，从而对低分子量液体环氧树脂具有良好的乳化作用。

这个系统通常是零声音。

2.2乳化环氧树脂灌浆材料体系

该体系由低分子液体环氧树脂乳液、环氧固化剂和水组成。环氧树脂乳液的制备必须要有特殊的高速分散设备，在加热和加入少量溶剂的条件下，可制成粒径小、粒度分布窄的乳液。

2.3水性环氧树脂灌浆材料系统

该系统由水性环氧树脂、环氧交联剂和水组成。环氧树脂水化是引入多种强亲水基团对环氧树脂分子进行水溶性或自乳化。引入该链后，交联网格链的分子量增加，交联密度降低，亲水链段主要为含醚键的碳链，对固化膜有一定的增韧作用。系统的粘度也可以用水调节。

环氧树脂水化制备方法

大多数环氧树脂不溶于水，只溶于芳烃和酮等有机溶剂。有机溶剂的易燃、易爆、有毒、污染等缺点给储存、运输和建设带来了诸多不便。随着环保意识的提高，水性环氧树脂不仅是一种环保材料，而且可以在湿混凝土或新浇混凝土表面施工，具有良好的粘结性，能封闭混凝土毛细管的水汽，防止苏打现象。它能增加混凝土的柔性，提高强度和渗透率。施工环境不高，清洗方便，贮运安全，已成为环氧树脂应用的方向之一。

水性环氧树脂可分为水性环氧树脂乳液和水溶性环氧树脂溶液两种类型。

乳化环氧树脂的制备

水性环氧树脂为水性溶剂，既有双酚a环氧树脂和环氧树脂，采用适当的表面活性剂，通过超声振动、高速搅拌或均匀乳化等手段，可以在水中颗粒状分散形成稳定的水乳液。表面活性剂是环氧树脂乳液的关键成分。主要有阴离子表面活性剂、非离子表面活性剂、聚合物表面活性剂。机械法制备水性环氧树脂乳液具有工艺简单，乳化剂用量少，但乳液中分散相颗粒尺寸大，颗粒形状不规则，粒径分布宽，乳液稳定性差，易相互碰撞等优点。当然，提高搅拌和分散温度可以促进乳液分子更有效地吸附在环氧树脂颗粒表面，使环氧树脂颗粒在水相中更加稳定。

3.2水性环氧树脂

采用适当的方法将羧酸、磺酸等官能团引入环氧树脂分子链中。常用的改性方法有功能单体扩链法和自由基接枝改性法。功能单体链扩散法利用环氧基与氨基酸、氨基苯甲酸、氨基苯甲酸、氨基苯甲酸等低分子链扩散剂的反应。自由基接枝改性的方法是双酚A环氧树脂分子链中的亚甲基较活跃，在过氧化物作用下易形成自由基，可与乙烯基单体共聚。

3.3水溶性环氧树脂]

为了使环氧树脂水溶，必须含有足够的羟基、羧基、氨基、酰基、醚和其他强亲水基。亲水基的最小量与亲水基的极性、树脂的结构和平均相对分子量有关。树脂的相对分子量小，水溶性好，因为高分子量分子在水扩散速度中的相对分子量较慢，而且由于溶液粘度的高分子量，增加了分子运动的阻力。当分子质量分布较宽时，水溶性较好，因为分子间的相互溶解性有利于提高水溶性。然而，平均相对分子量较小，分布广泛的环氧树脂性能较差，因此，为了提高固化树脂的性能，必须使树脂的相对分子量越来越大。树脂的结晶度高，水溶性差，这是由于结晶分子之间的强结合力，使其难以溶解。氢键的存在将使树脂和水分子结合起来，从而提高其水溶性。因此，在水溶性环氧树脂的分子设计和工艺设计中，应综合考虑影响水溶性的上述因素。

目前，大多数水溶性环氧树脂是多元醇缩水甘油醚。它们是由多元醇和环氧氯丙烷在碱下合成的。分子链包含羟基、醚键等。

其他类型的水溶性环氧树脂包括二羧酸二氢甘油酯和海洛因环氧树脂。

3.4水性环氧固化剂

水性环氧固化剂主要是聚乙烯多胺的改性产物，如二乙烯三胺和三乙烯四胺。由于乳化剂的作用，低分子量液体环氧树脂不需要预乳化，而是在施工前将酰胺混合。因此，多胺及其固化剂广泛应用于水性环氧树脂。

水性环氧树脂灌浆材料开发中的4个问题

水性环氧树脂灌浆材料具有对环境无污染、与多种基材粘接性好、操作安全方便等优点。

（1）在灌浆过程中，如何尽可能地去除水分，在低温、湿度和水分条件下需要解决。

(2)水的冻结点为零摄氏度，水性环氧树脂灌浆材料的稳定性有待提高。

(3)水性环氧树脂灌浆材料的固化系统在低温下非常缓慢，需要改进。

 目前，国内许多研究单位已开始研究水性环氧树脂灌浆材料、人们对水性环氧树脂及其相关固化体系、这类添加剂及灌浆工艺的合理选择，取得了良好成果。