杨绍斌,洪晓东,董 伟,穆泊源,王 阳

(辽宁工程技术大学材料科学与工程学院,辽宁阜新 123000)

自限温聚氨酯注浆加固材料的自限温机理及应用性能

杨绍斌,洪晓东,董 伟,穆泊源,王 阳

(辽宁工程技术大学材料科学与工程学院,辽宁阜新 123000)

鉴于普通聚氨酯注浆加固材料蓄热温度高,井下应用时存在发烟、着火隐患,以Na2SiO3和NaCl的水溶液为自限温添加剂,与聚醚多元醇混合作为白料,以异氰酸酯作为黑料,制备了一种新型自限温聚氨酯注浆加固材料,研究了其组成、结构、蓄热性能和自限温机理。结果表明,自限温聚氨酯注浆材料的最高蓄热温度显著降低,为101.5℃。注浆材料断面存在很多泡孔,孔中含有固体微球,二者之间存在环形缝隙。自限温添加剂中的Na2SiO3吸收异氰酸酯和水的反应产物CO2,生成了Si(OH)4微球,Si(OH)4的脱水吸热是限制体系温度上升的主要原因;环形缝隙中存在的水溶液的汽化吸热是限制体系温度上升的最后屏障。综合性能测试和井下注浆实验表明,自限温注浆加固材料的性能达到或超过煤体加固用高分子材料的国家行业标准,尤其是在蓄热温度上具有突出优势。

自限温;聚氨酯;注浆材料

聚氨酯注浆加固材料属于化学注浆材料,因其具有黏度适中、凝结速度快,且时间可调、固结体具有可塑性、质量轻和耐水性好等特点[1-2],在众多化学注浆材料中独占鳌头,已成为解决煤矿岩体加固最直接有效的方法之一[3-5]。近年来,聚氨酯注浆加固材料得到了广泛的开发和利用。……