胡美龍，薛 煒,，楊元龍，張文超（. 中國科學(xué)院廣州化學(xué)研究所，廣東 廣州 50650；2. 中科院廣州化灌工程有限公司，廣東 廣州 50650；3. 廣東省化學(xué)灌漿工程技術(shù)研究開發(fā)中心，廣東 廣州 50650；4. 廣東省中科化灌工程與材料院士工作站，廣東 廣州 50650）

化學(xué)灌漿技術(shù)的傳承與發(fā)展
——寫在中科院廣州化灌工程有限公司成立35周年之際

胡美龍1，薛 煒1,2,4，楊元龍2,3,4，張文超2,4
（1. 中國科學(xué)院廣州化學(xué)研究所，廣東 廣州 510650；2. 中科院廣州化灌工程有限公司，廣東 廣州 510650；3. 廣東省化學(xué)灌漿工程技術(shù)研究開發(fā)中心，廣東 廣州 510650；4. 廣東省中科化灌工程與材料院士工作站，廣東 廣州 510650）

簡述了我國化學(xué)灌漿技術(shù)的發(fā)展歷程，介紹了中國科學(xué)院廣州化學(xué)研究所在化學(xué)灌漿技術(shù)領(lǐng)域所取得的成就，重點(diǎn)介紹了中科院廣州化灌工程有限公司成立以來對研究所化學(xué)灌漿技術(shù)的傳承及35年來對化學(xué)灌漿技術(shù)發(fā)展所取得的創(chuàng)新成果，展望了未來化學(xué)灌漿技術(shù)的發(fā)展前景。

化學(xué)灌漿技術(shù)；發(fā)展歷程；傳承；創(chuàng)新

1 我國化學(xué)灌漿技術(shù)的發(fā)展歷程

化學(xué)灌漿是在外力作用下，通過輔助裝置（設(shè)備），將化學(xué)漿液灌入巖體、土體、混凝土等受灌體中，使受灌體得到充填、固結(jié)、密閉，達(dá)到防滲堵漏、補(bǔ)強(qiáng)加固、改善性狀的工程措施過程。

我國的化學(xué)灌漿技術(shù)應(yīng)用與研究在新中國成立后才得到系統(tǒng)全面地開展，如果以1953年在佳木斯等地采用堿性水玻璃進(jìn)行化學(xué)灌漿算起，也只有60多年的歷史。60多年來，特別是改革開放以來，我國在化學(xué)灌漿技術(shù)領(lǐng)域的研究與應(yīng)用發(fā)展迅猛，取得了一批具有原創(chuàng)性的成果，主要體現(xiàn)在：

1）中國科學(xué)院廣州化學(xué)研究所研發(fā)的“中化-798”為代表的糠叉丙酮環(huán)氧樹脂灌漿材料系列，解決了青海龍羊峽水電大壩G 4偉晶巖劈裂帶滲透固結(jié)問題，開創(chuàng)了環(huán)氧樹脂材料在建設(shè)工程領(lǐng)域的先河，在我國化學(xué)灌漿發(fā)展歷程中具有里程碑的意義。

2）長江科學(xué)研究院研發(fā)的CW系列化學(xué)灌漿材料，解決了三峽大壩等長江流域重大水利水電工程建設(shè)的問題，為我國水利水電建設(shè)做出突出貢獻(xiàn)，至今仍然在水利水電建設(shè)工程領(lǐng)域發(fā)揮著重要的作用。

3）華東勘測設(shè)計(jì)研究院研發(fā)出的聚氨酯灌漿材料，引領(lǐng)了水利水電行業(yè)防滲堵漏的發(fā)展，為國家大壩建設(shè)保駕護(hù)航。

4）中國科學(xué)院廣州化學(xué)研究所研發(fā)的甲基丙烯酸酯類（甲凝）化學(xué)灌漿材料用于石窟圍巖裂隙的灌漿固結(jié)，為我國文物保護(hù)事業(yè)起了示范性作用。

5）中國科學(xué)院廣州化學(xué)研究所、 長江科學(xué)研究院分別研發(fā)出的丙烯酸鹽化學(xué)灌漿材料，開創(chuàng)了綠色、環(huán)?；瘜W(xué)灌漿材料研發(fā)的先河。

6）敦煌研究院研發(fā)的PS灌漿材料，成功應(yīng)用于敦煌等古遺址、古文物的保護(hù)工程中，拓展了化學(xué)灌漿應(yīng)用領(lǐng)域。

7）化學(xué)灌漿技術(shù)的發(fā)展也促進(jìn)了相關(guān)基礎(chǔ)理論的研究，達(dá)到了一個嶄新的高度，如漿液擴(kuò)散半徑的計(jì)算理論、漿液濕面粘接理論、降低漿液毒性的拮抗理論、漿液吸滲理論等。

8）化學(xué)灌漿技術(shù)的發(fā)展與相關(guān)設(shè)備的發(fā)展相輔相成，目前國內(nèi)已開發(fā)出了適合各類化學(xué)灌漿要求的設(shè)備，如各種灌漿泵、漿液攪拌裝置、灌漿自控儀及成孔機(jī)械。

化學(xué)灌漿技術(shù)已成為目前解決工程建設(shè)各領(lǐng)域中不可或缺的一種工程手段。

2 中國科學(xué)院廣州化學(xué)研究所在化學(xué)灌漿技術(shù)發(fā)展過程中的貢獻(xiàn)

中國科學(xué)院廣州化學(xué)研究所成立于1958年，研究所成立伊始，即把高分子灌漿材料作為一個主要的研究方向，是國內(nèi)最早開展相關(guān)研究的單位之一。受國家有關(guān)部門委托，早在1962年就開展了甲基丙烯酸酯類（甲凝）化學(xué)灌漿材料的研究，解決了石窟崩壞、風(fēng)化和石窟圍巖裂隙的灌漿固結(jié)等問題，開始了化學(xué)灌漿技術(shù)在實(shí)際中的應(yīng)用。

1965年，丙烯酰胺化學(xué)灌漿材料的（中化-656）研制成功，及時解決了如勝利油田油井固壁、堵漏，成昆鐵路隧洞開挖的超前灌漿與堵截地下水射流等重大技術(shù)難題。

上世紀(jì)六十年代初，研究所開展了以糠醛-丙酮稀釋環(huán)氧樹脂為基礎(chǔ)的化學(xué)灌漿材料的研究，在當(dāng)年極其簡陋的條件下，經(jīng)過科研人員反復(fù)攻關(guān)，對環(huán)氧樹脂進(jìn)行改性，研制成功了具有高滲透特征的改性環(huán)氧樹脂化灌材料（中化-798）。在隨后的十幾年時間里，經(jīng)過反復(fù)試驗(yàn)與現(xiàn)場應(yīng)用，使中化-798化學(xué)灌漿材料日臻成熟，上世紀(jì)70年代成功地應(yīng)用在龍羊峽水電站基巖泥化夾層固結(jié)處理工程中，開創(chuàng)了環(huán)氧樹脂化灌材料在水電建設(shè)工程領(lǐng)域應(yīng)用的先河，在我國化學(xué)灌漿發(fā)展歷程中具有里程碑式的意義。中化-798因此獲得了國家科技進(jìn)步一等獎、國家優(yōu)秀專利金獎等獎項(xiàng)。

近年來，在中化-798的基礎(chǔ)上，研究所又進(jìn)一步研發(fā)出了性能更加優(yōu)異的YDS系列環(huán)氧化學(xué)灌漿材料。

1986年12月，新型水玻璃化學(xué)灌漿材料的研究及應(yīng)用通過了有關(guān)部門的鑒定，在首屆專利獎評選中獲得中國專利發(fā)明創(chuàng)造優(yōu)秀獎、國家發(fā)明專利獎和廣東省科技進(jìn)步二等獎。

1989年9月，中國科學(xué)院廣州化學(xué)研究所的科研成果“南嶺隧道石灰?guī)r溶流塑粘土大突泥固結(jié)”技術(shù)獲得了廣東省科技進(jìn)步二等獎。

1990年10月，化學(xué)灌漿工程研究與發(fā)展中心在研究所成立，通過不斷的創(chuàng)新發(fā)展，于1995年12月29日經(jīng)原廣東省科委批準(zhǔn)成立“廣東省化學(xué)灌漿工程技術(shù)研究開發(fā)中心”，為開展化學(xué)灌漿材料與施工技術(shù)的開發(fā)、生產(chǎn)及產(chǎn)業(yè)化研究，促使化學(xué)灌漿成果產(chǎn)業(yè)化提供了一個良好的研發(fā)平臺。

3 中科院廣州化灌工程有限公司對化學(xué)灌漿技術(shù)的傳承與發(fā)展

3.1 公司的發(fā)展歷程

上世紀(jì)80年代初，國家改革開放剛剛起步，各項(xiàng)建設(shè)方興未艾，為了滿足日益發(fā)展的經(jīng)濟(jì)建設(shè)需要，更好地將科技成果服務(wù)于社會，1981年10月中國科學(xué)院廣州化學(xué)研究所創(chuàng)辦了國內(nèi)首家專業(yè)從事化學(xué)灌漿技術(shù)研究、開發(fā)與應(yīng)用的公司——中國科學(xué)院廣州化學(xué)研究所化學(xué)灌漿公司，經(jīng)過十幾年的發(fā)展，公司于1993年變更為中科院廣州化學(xué)灌漿工程總公司，2001年為順應(yīng)時代潮流，按照中國科學(xué)院關(guān)于科研體制改革的部署，公司改制成為中科院廣州化灌工程有限公司。

公司自成立以來，依托于中國科學(xué)院廣州化學(xué)研究所的科技成果，致力于將化學(xué)灌漿材料和技術(shù)在工程建設(shè)的各個領(lǐng)域及相關(guān)行業(yè)進(jìn)行推廣和應(yīng)用，并從化學(xué)灌漿材料、工藝、設(shè)備及理論等方面不斷進(jìn)行探索與創(chuàng)新。

3.2 化學(xué)灌漿技術(shù)的傳承與發(fā)展

3.2.1 化學(xué)灌漿材料方面

1）環(huán)氧樹脂的環(huán)保性研發(fā)

為了改善中化-798高滲透環(huán)氧樹脂化學(xué)灌漿材料的相關(guān)性能，通過對傳統(tǒng)的固化劑與稀釋劑進(jìn)行改性，既保留中化-798灌漿材料優(yōu)異的物理力學(xué)性能，又極大地改進(jìn)了材料的環(huán)保性，形成了公司自主品牌的“XT”系列化學(xué)灌漿材料體系。

在國家科技部中小企業(yè)技術(shù)創(chuàng)新資金的資助下，公司還研發(fā)出了水性環(huán)氧灌漿材料，該材料的研制成功填補(bǔ)了國內(nèi)的空白。

2）丙烯酸鹽灌漿材料的研發(fā)

為了解決丙烯酰胺的環(huán)保問題，公司開發(fā)出了丙烯酸鹽灌漿材料，它是以丙烯酸鈣和丙烯酸鎂為主體成分，在促進(jìn)劑和引發(fā)劑的作用下，雙鍵發(fā)生自由基反應(yīng)生成線性高分子，在交聯(lián)劑的作用下，線性分子發(fā)生交聯(lián)生成網(wǎng)絡(luò)狀的高分子凝膠體。它對SD大鼠的急性經(jīng)口半數(shù)致死劑量LD50大于5 000 mg/Kg，屬于環(huán)保型的化學(xué)灌漿材料，可廣泛應(yīng)用于對環(huán)境要求較高的工程中。

3）無溶劑型漿材的研發(fā)

環(huán)氧樹脂和聚氨酯的粘度較大，要靠稀釋劑來降低粘度，通常是通過丙酮稀釋降低粘度，而丙酮的沸點(diǎn)低，易燃易爆。為降低其危險(xiǎn)性，公司創(chuàng)新性地采用活性稀釋劑或高沸點(diǎn)的增塑劑進(jìn)行稀釋降低環(huán)氧樹脂或聚氨酯灌漿材料的粘度，開發(fā)了一系列無溶劑環(huán)氧樹脂和聚氨酯化學(xué)灌漿材料。

4）堵水快固環(huán)氧漿材的研發(fā)

環(huán)氧樹脂雖然力學(xué)性能優(yōu)良，滲透性好，但固化較慢，難以滿足堵水要求。公司研發(fā)出的環(huán)氧樹脂堵漏材料，填補(bǔ)了國內(nèi)空白。這種材料通過采用在有水介質(zhì)條件下可快速聚合反應(yīng)的固化劑，使得改性環(huán)氧樹脂在水中的初凝時間僅需二十多分鐘，固化時間縮短至6～10 h。堵漏環(huán)氧灌漿材料既可用于防滲堵漏，又保留了改性環(huán)氧樹脂原有的優(yōu)點(diǎn)。特別適合既要堵水又對穩(wěn)定性和強(qiáng)度有一定要求的工程項(xiàng)目，目前已在多個城市的地鐵工程中得到了應(yīng)用，受到了廣泛的好評。

5）低溫固化環(huán)氧樹脂灌漿材料的研發(fā)

對于低溫（低于10℃）環(huán)氧樹脂灌漿材料的研究還鮮有報(bào)道，公司通過選用硫脲先與胺反應(yīng)，合成含有硫脲基團(tuán)的改性胺，再由硫脲改性胺、醛與酚發(fā)生曼尼斯反應(yīng)，制得含有硫脲基團(tuán)的曼尼斯堿，再配以環(huán)氧樹脂及活性稀釋劑制得環(huán)氧樹脂灌漿材料。該灌漿材料不僅可在低溫下快速固化，并且力學(xué)性能優(yōu)良，可用于低溫環(huán)境下的補(bǔ)強(qiáng)加固及堵漏灌漿工程中，目前該材料已在內(nèi)蒙古、青海等高寒低溫地區(qū)的高速公路工程中得到了較好的應(yīng)用。

6）高分子-無機(jī)復(fù)合灌漿材料的研發(fā)

高分子-無機(jī)復(fù)合灌漿材料將高分子材料與無機(jī)灌漿材料的優(yōu)點(diǎn)相結(jié)合，使兩類灌漿材料的優(yōu)勢互補(bǔ)。公司先后開發(fā)出聚氨酯-水玻璃、丙烯酸鹽-水泥等復(fù)合灌漿材料，可廣泛應(yīng)用于地基加固、防滲堵漏，也可用于斷層破裂帶、松散圍巖區(qū)、裂隙發(fā)育帶及塌陷區(qū)的填充加固。

3.2.2 化學(xué)灌漿技術(shù)方面

1）高壓噴射灌漿技術(shù)

公司自上世紀(jì)80年代開展高壓噴射灌漿技術(shù)的應(yīng)用與研發(fā)后，在工程實(shí)踐中積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)，在噴射材料、噴射工藝以及加固體性能等方面做了大量的研究，形成了具有特色的高壓噴射灌漿技術(shù)，尤其在灌漿材料方面，公司把傳統(tǒng)的水泥漿和高分子化學(xué)材料進(jìn)行了有機(jī)的結(jié)合，形成了復(fù)合高壓噴射灌漿材料，極大地改善和提高了高壓噴射灌漿的效果，拓展了高壓噴射灌漿的用途。

2）混凝土結(jié)構(gòu)缺陷的修復(fù)技術(shù)

混凝土廣泛應(yīng)用于土木工程的各個領(lǐng)域，由于混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)外因素的共同作用，混凝土結(jié)構(gòu)產(chǎn)生缺陷是工程中常見的問題之一。自上世紀(jì)70年代中國科學(xué)院廣州化學(xué)研究所研發(fā)出環(huán)氧樹脂化學(xué)灌漿材料之后，環(huán)氧樹脂化灌材料便成為混凝土結(jié)構(gòu)缺陷修復(fù)的首選材料。目前，公司在原有改性環(huán)氧樹脂的基礎(chǔ)上，已經(jīng)研發(fā)出了的不同粘度、不同強(qiáng)度的環(huán)氧樹脂化灌材料。針對不同結(jié)構(gòu)缺陷類型，公司開發(fā)出了不同的混凝土缺陷修補(bǔ)技術(shù)，形成了自己的技術(shù)特色。

3）化學(xué)灌漿聯(lián)合傳統(tǒng)加固技術(shù)在既有建筑糾偏加固中的應(yīng)用

隨著城市建設(shè)開發(fā)進(jìn)程的加快，高層建筑日益增多，因各種原因?qū)е路课萁ㄖ募m偏與加固工程越來越多。公司經(jīng)過長期的實(shí)踐，將傳統(tǒng)糾偏加固技術(shù)與化學(xué)灌漿技術(shù)有機(jī)的進(jìn)行結(jié)合，研發(fā)了具有自主知識產(chǎn)權(quán)的化學(xué)灌漿聯(lián)合傳統(tǒng)加固方法的糾偏加固技術(shù)體系，已經(jīng)成為了省級工法。

4）高寒干旱地區(qū)橋涵砼結(jié)構(gòu)裂縫病害診治技術(shù)

針對高寒干旱地區(qū)環(huán)境的特點(diǎn)，公司與有關(guān)單位合作完成了“高寒干旱地區(qū)橋涵砼結(jié)構(gòu)裂縫病害診治技術(shù)研究”，開發(fā)出了丙烯酸糠醇酯改性環(huán)氧灌漿材料、聚氨酯預(yù)聚體改性環(huán)氧丙烯酸酯灌漿材料和改性聚丙烯酰胺灌漿材料三種灌漿材料，編制了《高寒干旱地區(qū)橋涵砼結(jié)構(gòu)物裂縫病害診治技術(shù)指南》，該指南填補(bǔ)了國內(nèi)空白。本項(xiàng)目獲得了內(nèi)蒙古自治區(qū)人民政府2007年科技進(jìn)步三等獎。

5）地鐵隧道防滲堵漏技術(shù)

滲漏一直是困擾地鐵建設(shè)和運(yùn)營的一個難點(diǎn)問題，針對這一工程領(lǐng)域的熱點(diǎn)，公司在化學(xué)灌漿材料和工藝方面不斷進(jìn)行創(chuàng)新研究，研發(fā)了一整套對地鐵隧道防滲堵漏的化學(xué)灌漿材料和施工工藝，已廣泛地應(yīng)用于國內(nèi)多個城市的地鐵工程中。同時針對地鐵盾構(gòu)管片的防水防腐要求，公司研發(fā)出了高滲透環(huán)氧樹脂防水防腐涂料，滿足了地鐵建設(shè)的需要。

3.2.3 化學(xué)灌漿設(shè)備的研發(fā)

根據(jù)不同的漿材性能公司已研制出一系列的化學(xué)灌漿設(shè)備，包括手動雙液灌漿泵、電動雙液灌漿泵、環(huán)氧樹脂灌漿泵等。

3.2.4 化學(xué)灌漿科研工作

在推廣和應(yīng)用的同時，公司一直十分注重開展各種科研活動，除公司每年投入一定的科研經(jīng)費(fèi)自立課題開展化學(xué)灌漿技術(shù)領(lǐng)域的研究之外，公司還積極參與國家、省、市的科研項(xiàng)目研究，先后獨(dú)立承擔(dān)了2項(xiàng)國家科技部創(chuàng)新基金項(xiàng)目以及廣東省自然科學(xué)基金、廣州市創(chuàng)新基金和科學(xué)研究項(xiàng)目。經(jīng)廣東省科技廳批準(zhǔn)，2013年公司還與浙江大學(xué)共同啟動“廣東省中科化灌工程與材料院士工作站”研發(fā)平臺建設(shè)項(xiàng)目。

4 我國化學(xué)灌漿技術(shù)發(fā)展的展望

雖然化學(xué)灌漿技術(shù)已在工程建設(shè)的各個領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用，但是仍然有許多問題沒有很好的解決，今后還應(yīng)從以下幾個方面開展工作：

1）綠色化學(xué)灌漿材料方面研發(fā)。積極研發(fā)無毒催化劑以及無溶劑的化學(xué)灌漿材料、大力發(fā)展以水為稀釋劑的化學(xué)灌漿材料。

2）化學(xué)灌漿理論研究。目前，化學(xué)灌漿的基礎(chǔ)理論尚不清晰，尤其在受灌體被灌后的微觀機(jī)理方面的研究還很不系統(tǒng)和全面，因此，必須加強(qiáng)和發(fā)展微觀機(jī)理和理論研究，促進(jìn)灌漿技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展。

3）高分子-無機(jī)復(fù)合化學(xué)灌漿材料研發(fā)。水泥類顆粒材料由于粒度大、可灌性低，難以滿足各種不同地層類型的不同要求，而高分子化學(xué)漿材在環(huán)保性和經(jīng)濟(jì)性上存在一定的問題，目前即便進(jìn)行了環(huán)保性能的改進(jìn)，但相比無機(jī)材料還是有一定的差距。因此發(fā)展高分子-無機(jī)復(fù)合化學(xué)灌漿材料是今后的目標(biāo)和方向。

4）化學(xué)灌漿設(shè)備的研發(fā)方向。化學(xué)灌漿設(shè)備應(yīng)向更加信息化、自動化、可視化、集約化以及更加環(huán)保安全的方向發(fā)展。

[1] 馬哲, 龐浩, 楊元龍, 等. 化學(xué)灌漿材料的研究進(jìn)展綜述[J]. 廣州化學(xué), 2014, 39(1): 9-13.

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Inheritance and Development of Chemical Grouting Technology
-- Guangzhou Chemical Grouting Engineering Co., Ltd., Chinese Academy
of Sciences was Founded in the 35 Anniversary

HU Mei-long1, XUE Wei1,2,4, YANG Yuan-long2,3,4, ZHANG Wen-cao2,4
（1. Guangzhou Institute of Chemical Research, CAS, Guangzhou, 510650, China;
2. Guangzhou Chemical Grouting Engineering Co., Ltd., CAS, Guangzhou, 510650, China; 3. Guangdong Province Chemical Grouting Engineering Technology Research Development Center, Guangzhou, 510650, China; 4. Guangdong Province Chemical Grouting Engineering and Materials Academician Workstation, CAS, Guangzhou, 510650, China）

This paper briefly described the development history of chemical grouting technology in China, and introduced the achievements of Guangzhou Institute of Chemical Research, CAS in the field of chemical grouting technology, focusing on its inheritance of chemical grouting technology of Guangzhou Institute of Chemical Research, CAS since Guangzhou Chemical Grouting Engineering Co., Ltd., CAS was founded and its innovative achievements in the field of chemical grouting technology in the past 35 years. The future of chemical grouting technology in China was prospected.

chemical grouting technology; development history; inheritance; innovation

TU472.5；TV543

A

1009-220X(2016)06-0001-05

10.16560/j.cnki.gzhx.20160618