聚氨酯高聚物注浆固化温度试验研究

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1、第４２卷第７期化工新型材料Ｖｏｌ．４２Ｎｏ．７２０１４年７月ＮＥＷＣＨＥＭＩＣＡＬＭＡＴＥＲＩＡＬＳ·１３３·聚氨酯高聚物注浆固化温度试验研究石明生夏威夷＊（郑州大学，郑州４５０００２）摘要通过室内试验研究了双组分非水反应类聚氨酯高聚物注浆材料在固化过程中的温度变化规律以及密度对其影响。试验结果表明，固化过程中最大温度峰值为１４５℃，温度变化过程分为升温、恒温和降温３个阶段，其中升温阶段初期和降温阶段初期，高聚物注浆材料的固化温度随时间线性变化，且密度越大，速率越大。高聚物注浆材料总体固化时间较

2、短，１１ｍｉｎ内便能固化完成。关键词高聚物注浆材料，固化温度，密度ＥｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｒｅｓｅａｒｃｈｏｎｃｕｒｉｎｇｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｏｆｐｏｌｙｕｒｅｔｈａｎｅｐｏｌｙｍｅｒＳｈｉＭｉｎｇｓｈｅｎｇＸｉａＷｅｉｙｉ（ＺｈｅｎｇｚｈｏｕＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｚｈｅｎｇｚｈｏｕ４５０００２）ＡｂｓｔｒａｃｔＴｈｅｃｕｒｉｎｇｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｖａｒｉｅｔｙｒｕｌｅｄｅｐｅｎｄｅｎｃｅｏｎｄｅｎｓｉｔｙｏｆｐｏｌｙｍｅｒｉｃｇｒｏｕｔｉｎｇｍａｔｅｒｉａｌｓｗａｓｓｔｕｄｉｅｄｔｈｒｏ

3、ｕｇｈｌａｂｏｒａｔｏｒｙｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｅｄｔｈａｔｔｈｅｍａｘｉｍｕｍｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｒｅａｃｈｅｄ１４５℃ｄｕｒｉｎｇｔｈｅｃｕｒｉｎｇｐｒｏｃｅｓｓ，ａｎｄｔｈｅｐｒｏｃｅｓｓｏｆｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｃｈａｎｇｅｈａｄｔｈｒｅｅｓｔａｇｅｓ：ｒｉｓｉｎｇ，ｃｏｎｓｔａｎｔａｎｄｄｅｃｒｅａｓｉｎｇｓｔａｇｅ．Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｃｈａｎｇｅｓａｌｏｎｇｗｉｔｈｔｈｅｔｉｍｅａｎｄｔｏｏｋｏｎｌｉｎｅａｒｒｅｌａｔｉｏｎｄｕｒｉｎｇｔｈｅｐｒｅ

4、ｌｉｍｉｎａｒｙｐｅｒｉｏｄｏｆｒｉｓｉｎｇａｎｄｄｅｃｒｅａｓｉｎｇｓｔａｇｅ，ａｎｄｈｉｇｈｅｒｄｅｎ－ｓｉｔｙａｌｗａｙｓｂｒｉｎｇｅｄｈｉｇｈｅｒｃｈａｎｇｉｎｇｒａｔｅ．Ｏｖｅｒａｌｌｓｏｌｉｄｉｆｉｃａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｍａｔｅｒｉａｌｓｗａｓｌｅｓｓｔｈａｎ１１ｍｉｎｕｔｅｓ，ｔｈｅｍａｔｅｒｉａｌｓ’ｒａｐｉｄｃｈｅｍｉｃａｌｓｏｌｉｄｉｆｉｃａｔｉｏｎｍａｄｅｉｔｃｏｕｌｄｂｅｐｕｔｉｎｏｐｅｒａｔｉｏｎｉｎａｓｈｏｒｔｔｉｍｅ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓｐｏｌｙｍｅｒｇｒｏｕｔｉｎｇｍ

5、ａｔｅｒｉａｌ，ｃｕｒｉｎｇｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ，ｄｅｎｓｉｔｙ双组分非水反应类聚氨酯高聚物作为一种新型的地基加固及堤坝防渗注浆材料，由于其特殊的物理化学和力学性能，近些年在很多行业得到广泛应用。在交通工程领域被应用于路基路面的快速维修；在土木工程领域被应用于地坪抬升和地基加固；在水利工程领域，则被应用于堤坝的防渗加固及渗漏封堵［１－４］，均取得了良好的经济效益，显示出巨大的应用空间和发展前景。高聚物注浆材料在固化过程中由于化学加聚１为螺栓，２为排气孔，３为双金属温度计，反应会释放大量热量，产

6、生持续的温度变化，这对于其材料性４为法兰板，５为注浆孔，６为注浆筒质的试验研究和工程应用均有重要影响，对此进行深入研究图１注浆设备示意图将具有重要的应用价值。本文通过自行研制的试验装置，量测了高聚物注浆材料固化过程中温度随时间的变化情况，并对其在不同密度条件下的规律展开研究。试验设计量测的数浆过程的特殊性，本试验的温度测量设备需要满足的基本要据为材料中心处全过程固化温度而非整个体系的温度场。求有：（１）可现场及时读取数据；（２）可耐５００℃左右的高温；（３）在可能最高４．８３ＭＰａ［４］１试验仪

7、器和方法的注浆压力仍安全可靠；（４）测量精度应能满足≤±５℃要求。高聚物注浆材料２种组分反应时会产生较大膨胀力及较综合上述因素，最后选用径向型双金属温度计（ＷＳＳ－高的温度，注浆模具需要有良好的密封和耐高温性能。试验４１３）作为温度量测仪器，它是一种测量中低温度的现场检测在室温（１１℃）下进行，以圆柱形钢质注浆筒为反应容器，法兰仪。规格：盘直径１００ｍｍ，针头深入被测介质７５ｍｍ，表测温盘加垫圈为密封装置，钢筒壁厚６ｍｍ，内径１３０ｍｍ，高度范围０～５００℃，精度１．５级，固定外螺纹接头Ｍ２７×

8、２；使用公１５０ｍｍ；法兰盘厚１８ｍｍ，直径１７０ｍｍ，８孔，紧固螺栓直径称压力６．４ＭＰａ的护套，以满足试验的膨胀压力要求。１８ｍｍ。同时在法兰盘中心位置附近预留温度计的安装螺纹试验开始时首先进行温度计检查，确保温度计性能合格，孔、排气孔和注浆孔见图１。读数正确。随后在钢筒内壁和垫圈表面涂抹黄油。依顺序装按照试验前对固化温度的估计，并鉴于高聚物反应及注上两端法兰板、拧紧螺栓，再通过预留螺孔安装双金属温度计基金项目：国家自然科学基金项目（５１１７９１７５）作者简介：石明生（１９６２－），男，博士