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摘要:针对内蒙古某煤矿巷道岩石遇水粉化的实际问题，研制了一种新型的复配型环氧树脂作为地层灌装材料，考察了固化剂、稀释剂、填料等对抗压强度的影响且进行了优化配比，结果表明，研制的灌浆材料抗压强度大于2 MPa，固化时间在Zh以内，固化后遇水强度有所增加，能较好地解决该矿岩石遇水粉化的突出问题.当酚醛胺与低分子聚酞胺比例为2:1时，固化效果较好;选用糠醛~丙酮作稀释剂，当其用量大约为环氧树脂的10%时，对凝固时间影响不大且可降低浆液的粘度，提高浆液的可灌性;当细砂、水泥、乳化环氧树脂的比例为1.5，1，1时杭压强度最大. 我国内蒙古申东煤炭公司下属煤矿的岩石遇水严重粉化，加上运煤车的碾压，长时间形成较厚的泥灰层，对车辆的进出造成很大障碍，严重的可以引起重大事故，急需寻找合适的地层灌浆材料以解决此类问题.要求形成的承重硬表面抗压强度大于2 MPa，且sh内基本硬化.目前国内未见报道有解决此类问题的合适方案. 1实验部分 1.1原材料 主剂:环氧树脂E-44 固化剂:环氧树脂的固化剂种类很多，如胺类固化剂、酸配类固化剂、高分子类固化剂等.过去大多采用乙二胺、多乙烯多胺、半酮亚胺等，它们的主要缺点是刺激性气味太浓，不利于人体健康，且在有水条件下固化反应难以进行.为此，我们根据环氧树脂固化原理和环氧树脂固化物脆性的特点以及实际要求固化剂能在室温、潮湿和水下能固化等条件，通过大量试验确定用酚醛胺和低分子聚酞胺协同固化环氧树脂. 增韧剂:增韧剂分为非活性增韧剂和活性增韧剂，实验采用的为非活性增韧剂DBP，活性增韧剂为低分子聚酞胺400#(同时具有增韧和固化双重作用). 稀释剂:可以降低环氧树脂粘度，提高可灌性. 实验中采用一定配比的糠醛一丙酮作稀释剂. 乳化剂:甘油环氧树脂二缩水甘油醚600 发泡剂:自制 防水剂:自制 填料:水泥，细沙 1.2制备工艺 复配型环氧树脂灌浆材料制备工艺流程如图1所示.  根据上述配制工艺制备复配型环氧树脂灌浆材料. 1.3性能测试 低分子聚酞胺、酚醛胺胺值的测定以每克样品所含胺的摩尔数，以氢氧化钾的毫克数来表示;粘度测试仪用NXS一11旋转粘度计;抗压强度的测试采用100 kN液压万能试验机进行检测.酚醛胺和低分子聚酞胺40。”基本性能如表1所示.  2结果与讨论 2.1固化剂配方及用量的确定 将不同比例的E-44，低分子聚酞胺40#，酚醛胺、稀释剂、DBP，A12O3等混合，室温下测得各配方的固化时间及抗压强度，绘制成图2.  由图2的结果可知:当酚醛胺与低分子聚酞胺按一定比例协同固化环氧树脂时，不但固化时间大大缩短，而且可以提高其力学性能.酚醛胺与低分子聚酞胺比例为2:1协同固化效果较好.这是由于该固化剂中含有酚经基及胺活性氢，大大加强了反应活性，提高了胺基环氧基团固化反应速度，同时带有酚醛骨架结构能进一步提高热变形温度，改善固化物本身耐热性和耐腐蚀性.另外，由于该固化剂不易挥发，与易挥发的乙二胺等胺类固化剂相比，其毒性几乎为零，使得在实际应用中成为可能. 随着固化剂用量的不同，固化速度及产品性能有很大变化，其结果如表2所示. 分析表2结果可知:只有当环氧树脂与固化剂配比适当时才能固化完全，否则制品表面发粘.当两组分配比为2:1时，固化速度适宜，产品性能较好.  2.2稀释剂用量的确定 由于环氧树脂本身粘度很大，直接用于灌浆可灌性不好，因此，需要加稀释剂降低环氧树脂的粘度.目前使用的稀释剂主要有三类，第一类为非活性稀释剂，如苯、甲苯、丙酮等，它们在固化过程中会挥发，引起较大的体积压缩，且其本身不参加环氧树脂的反应，使用量受到限制，因而粘度降低受到一定限制.第二类为有一个或一个以上的环氧基团的低分子化合物，它们能参与固化反应，但其本身粘度太大，故稀释性较差，使浆液的可灌性受到一定限制.第三类为糠醛一丙酮稀释剂系列，糠醛和丙酮都是粘度很低的有机溶剂，在反应前可以作为环氧树脂的有效稀释剂，同时也能相互反应生成吠喃树脂，且可以和环氧树脂一起生成互穿网状结构.它的主要作用有:I)降低其粘度，提高浆液的可灌性;2)增加固化物的韧性.综合各种因素，我们选用糠醛一丙酮作稀释剂. 稀释剂用量对环氧树脂的粘度、凝固时间有很大影响，具体情况见图3，稀释剂含量为相对环氧树脂的含量.  由图3可知，随着稀释剂用量的增加，粘度降低，但凝固时间显著增加.当糠醛-丙酮稀释剂用量大约为环氧树脂的10%时，对凝固时间影响不大且可降低浆液的粘度. 2.3灌浆材料加入最的确定 实验中，岩样每份1309，用水浸湿lh后约重1509(下述实验中，岩样的用量相同).按照表3列出的加人量进行对比性实验.  由表3数据可知，抗压强度随灌浆用量的变化而变化，并存在最佳用量，当其比例为m(细砂):m(水泥):m(乳化环氧树脂)=1.5:1:1时耐压强度最大. 2.4固化后水的存在对强度的影响 A的成分为1509岩样、10%水泥、15%沙子、10%乳化树脂及适量防水剂，B为A固化后在水中浸泡2周的样品.图4显示出固化后水的存在对抗压强度的影响.  从图4可以看出:B在潮湿过程中强度增加， 2.5水泥沙浆、复配型灌浆材料与岩样固化后的强度比较 图5为单纯用水泥砂浆固化岩样与有乳化树脂存在时的比较，C的成分为水泥砂浆+岩样，A的成分同前， 从图5中可以看出，单纯的使用水泥沙浆时岩石的强度比有乳化树脂存在时小，固化时间为18 h.所以，环氧树脂复配胶粘剂材料的效果是比较明显的.  3结束语 复配型环氧树脂灌浆材料是在水泥混凝土中掺人环氧树脂乳液所制成的一种新型混凝土.树脂是非亲水性的，在其聚合反应中不能见水.为了解决水泥水化反应需要大量水，而树脂不亲水这对矛盾，将双酚A型环氧树脂E-44，乳化剂与水通过强烈机械搅拌成球状颗粒并悬浮在水中成为胶乳状液体，成为乳化树脂，然后掺人水泥砂浆中.由于乳化树脂中含有大量的水，提高了树脂的流动性，有利于树脂在混凝土孔隙中聚合、胶结.同时，大量水和水泥砂浆的存在会阻碍树脂聚合成大分子聚合物.这种新型的灌浆材料体现了有机聚合物和无机胶凝材料相结合的优点，从而克服了普通水泥混凝土抗拉强度低、脆性大、易开裂，耐化学腐蚀性能差等缺点. 参考文献: [1]王伟.环氧树脂固化技术及其固化剂研究进展[J]. 热固性树脂，2001，(5):29-53. [2]黄月文，区晖.高分子灌浆材料应用研究进展[J]. 高分子通报，2000，(12):71-76. 〔3]张肇英，黄玉惠，廖宾，等.环氧树脂水基改性及其 固化[J」.广州化学，1999，(4):60-64. 队]刘嘉材.化学灌浆〔M].北京:水利电力出版社，1998. |
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