摘要：

通過(guò)在CW環(huán)氧樹(shù)脂灌漿材料漿液中加入2種不同結構的非離子表面活性劑炔屬二醇，制備了2種改性環(huán)氧樹(shù)脂灌漿材料，并開(kāi)展了黏度、表面張力、接觸角、滲透性和漿材固化物力學(xué)強度的研究。結果表明:加入表面活性劑對漿液的黏度、漿材固結體抗壓強度、抗拉強度無(wú)明顯影響，但可以提高漿材的粘接強度和抗剪強度，降低漿液的表面張力和接觸角，提高漿液在黏土中滲透性。其中，加入表面活性劑S1對漿液的粘接強度、拉伸剪切強度和在黏土中的浸潤滲透高度提升更為顯著(zhù)，分別提高了23.6%、37.5%和109.4%?；谝陨显囼?，初步探討了表面活性劑提高漿液滲透性的機理。

環(huán)氧樹(shù)脂灌漿材料自20世紀50年代問(wèn)世以來(lái),因其具有力學(xué)強度高、耐久性好、可灌性(滲透性)好等優(yōu)點(diǎn)，已成為水利工程混凝土裂縫修補和基礎防滲補強中應用最多的化學(xué)灌漿材料[1]。在環(huán)氧樹(shù)脂灌漿材料工程實(shí)踐取得成功的同時(shí),眾多學(xué)者開(kāi)展了漿液可灌性(滲透性)的研究,通常認為漿液黏度越小,可灌性(滲透性)就越好,因此黏度被認為是影響漿液可灌性(滲透性)的主要因素。而事實(shí)上除了黏度，漿液的表面張力和對被灌介質(zhì)的接觸角也是影響滲透性的主要因素，漿液對被灌介質(zhì)的滲透性取決于漿液對被灌介質(zhì)表面的浸潤能力[2]。任克昌教授提出了測試環(huán)氧漿液親和力的方法，通過(guò)研究環(huán)氧漿液在低滲性軟弱不良地質(zhì)體中的吸滲現象，建立了考慮吸滲機制的化學(xué)灌漿理論計算方法[3-4]。魏濤等[5-8]開(kāi)展了環(huán)氧漿液的黏度、表面張力、接觸角時(shí)變性試驗研究，深入探討了漿液親和力隨時(shí)間的變化規律，建立了環(huán)氧樹(shù)脂漿液的黏度和親和力隨時(shí)間的變化數學(xué)模型;董建軍等[9]在處理三峽工程低滲性地層的工程實(shí)踐中，指出漿液的滲透性不僅與黏度有關(guān)還與漿液表面張力、漿液-被灌體界面張力和被灌體的表面張力的綜合作用有關(guān)。雖然我們不能輕易改變被灌體的表面性能,但漿液的表面張力和對被灌體的接觸角可通過(guò)加入表面活性劑來(lái)改變。表面活性劑對提高漿液滲透性效果顯著(zhù)，是具有發(fā)展潛力的一種方法。

對于環(huán)氧樹(shù)脂灌漿材料，加入表面活性劑對漿液的黏度、表面張力、接觸角、固化物的力學(xué)性能及對被灌體的滲透性有何影響?目前這方面的的研究少見(jiàn)報道。而這些研究對環(huán)氧灌漿材料的開(kāi)發(fā)以及灌漿施工都具有非常重要的意義。本文以長(cháng)江科學(xué)院CW環(huán)氧灌漿材料為改性對象，加入非離子表面活性劑炔屬二醇對其改性，研究表面活性劑對環(huán)氧漿液的黏度、表面張力、接觸角、滲透性和漿液固結體力學(xué)性能的影響，在此基礎上探討了表面活性劑降低漿液表面張力、接觸角以及提高漿液滲透性的機理。

1試驗材料

?CW環(huán)氧灌漿材料(質(zhì)量比mA:mB=6:1),長(cháng)江科學(xué)院生產(chǎn);

?炔屬二醇表面活性劑(S1、S2),其臨界膠束濃度(CMC)為0.1%,化學(xué)結構如圖1所示,美國氣體化學(xué)公司生產(chǎn);

?黏土的物性指標如表1所示。

2試驗方法與設備

2.1試驗方法

漿液的黏度、接觸角和漿液固結體力學(xué)性能測試按照《水電水利工程化學(xué)灌漿材料試驗規程》(DL/T 5785-2019)的相應方法執行。漿液的表面張力測試采用白金板法，溫度為23℃。實(shí)驗過(guò)程中將白金板浸入漿液內，在浸入狀態(tài)下由感應器感測平衡值，將感應到的平衡值轉化為表面張力值并顯示出來(lái)。

2.2試驗設備

環(huán)氧灌漿材料漿液性能測試的主要設備有旋轉黏度計、接觸角測定儀、表面張力儀、萬(wàn)能試驗機、電子天平。

2.3漿液浸潤滲透方法的建立

浸潤滲透試驗模型如圖2所示,主要由液槽、支撐三腳架和透明有機玻璃管組成。有機玻璃管直徑5cm,高15cm,頂端敞開(kāi),底部封閉鉆有直徑0.5cm的進(jìn)漿孔。試驗時(shí)將黏土裝入有機玻璃管中，振搗壓實(shí)，底部開(kāi)孔處墊有紗網(wǎng)，防止土體掉落。將有機玻璃管和支撐三腳架放入漿液槽內，有機玻璃管底部浸入漿液液面以下1.0cm,使漿液從底部滲入黏土中，通過(guò)觀(guān)察漿液在不同時(shí)間的滲透高度來(lái)評價(jià)漿液的浸潤滲透效果。

2.4表面活性劑改性漿液的制備方法

試驗開(kāi)始前,先將CW灌漿材料A、B組份及表面活性劑在標準試驗條件下(23±2℃)放置24h。按質(zhì)量比mA:mB=6:1將B組份緩慢加入到A組份中，邊加入邊攪拌，混合均勻后，再將漿液重量0.1%的表面活性劑(S1或S2)加入到漿液中，快速攪拌均勻。從而制備出含有表面活性劑(S1或S2)的改性環(huán)氧漿液。將未改性的漿液標記為C0,表面活性劑S1改性的漿液標記為C1,表面活性劑S2改性的漿液標記為C2。

3試驗結果與討論

3.1表面活性劑對漿液黏度時(shí)變性的影響研究

3種漿液在23℃條件下黏度隨時(shí)間變化關(guān)系見(jiàn)表3?？梢钥闯?3種漿液的黏度均隨時(shí)間的增長(cháng)而逐漸變大，表面活性劑對漿液的初始黏度以及不同時(shí)間的黏度影響很小(最大變化≤1.8mPa·s)。說(shuō)明加入表面活性劑對漿液的黏度變化無(wú)影響。