人類文明和社會(huì)進(jìn)步要求貫徹以人為本思想和科學(xué)發(fā)展觀，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展，實(shí)施保護(hù)環(huán)境和水資源．講究勞動(dòng)場所安全防護(hù)和文明衛(wèi)生，這些都要求化學(xué)灌漿工作者實(shí)行綠色化學(xué)灌漿。我國化學(xué)灌漿要與國際接軌、跨出國門、開拓市場，也需要綠色化學(xué)灌漿技術(shù)。同時(shí)，倡導(dǎo)綠色化學(xué)灌漿也是從事化學(xué)灌漿工作者高尚職業(yè)道德和良好自身素質(zhì)的要求和體現(xiàn)。 


1綠色化學(xué)灌漿的涵義與要求
1．1綠色化學(xué)灌漿的涵義
漿液無公害(至少屬實(shí)際無毒，最好屬基本無害)；2)施工無污染(符合環(huán)境安全、衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn))；3)漿液完全固化；4)固化物穩(wěn)定、不分解、能耐久；5)對研境友好(至少對環(huán)境不會(huì)造成危害)。
1．2綠色化學(xué)灌漿的要求
   1)漿液各組分(溶劑、主劑、固化劑、其它輔劇劑)無公害，不含致癌物和有毒化合物及有毒基團(tuán)不用或慎用有毒害的化灌漿液；2)漿液反應(yīng)各生成}；無公害；3)漿液固化反應(yīng)完全；4)固化物在水或應(yīng)用環(huán)境中不會(huì)溶解或分解出有毒害物質(zhì)；5)漿液、各反應(yīng)物、固化物對環(huán)境友好；6)注重化灌工作者自身目業(yè)道德。科研、設(shè)計(jì)、施工各環(huán)節(jié)注重環(huán)境保護(hù)、水源保護(hù)，講究勞動(dòng)場所文明和安全防護(hù)，廢、棄漿得到妥善處理，嚴(yán)防施工污染環(huán)境事件發(fā)生。
2  目前我國常用化灌漿材概況與分析
    目前我國常用化灌漿材有8大類，即水玻璃、質(zhì)素、丙凝、脲醛樹脂、丙烯酸鹽、聚氨酯、環(huán)氧樹月}甲凝。雖然這些漿材的各類漿液的凝膠或固化物半是無公害甚至無毒的，但符合綠色化學(xué)灌漿的液品種則不多。
    雖然真正符合綠色化學(xué)灌漿的漿液品種不多，半漿液組分中含有一定量有毒害成分，但我們通過液改造和采取適當(dāng)?shù)墓に�、設(shè)備和防護(hù)等措施，其中大部分還是可以實(shí)現(xiàn)綠色化灌要求的。不提倡用和應(yīng)慎用的漿液品種有限，它們大多是含有對人體致癌或毒性大，并且毒性成分在漿液中所占份額較多的少數(shù)漿液品種。譬如以重鉻酸鈉為同化劑的鉻木素、以
甲醛為主要成分的脲醛樹脂漿液、以丙烯酰胺為主劑組成的丙凝漿液、以糠醛為稀釋劑的環(huán)氧漿液等．其所含六價(jià)鉻離子(劇毒)、甲醛、丙烯酰胺對人致癌或很可能對人致癌，而糠醛對人的神經(jīng)中樞有害．已被世界衛(wèi)生組織(WHO)正式列入12種禁用、限用化合物名單。上述4種漿液當(dāng)屬不提倡用和應(yīng)慎用的漿液范圍。
3綠色化學(xué)灌漿的實(shí)施原則與辦法
    由于現(xiàn)有化灌漿材中常含有一定量有毒害的化合物，因此研究與應(yīng)用化學(xué)灌漿的人員一定要提高環(huán)保意識(shí)，做好防止污染的工作。積多年從事研究與應(yīng)用化灌漿材工作的經(jīng)驗(yàn)，筆者特提出如下選擇與應(yīng)用化灌漿材、防止污染的四條原則lll：1)能用水泥漿材
解決工程防滲加固問題的絕不用化灌漿材：2)在滿足工程防水和基礎(chǔ)加固設(shè)計(jì)基本要求的前提下．選用化灌漿材應(yīng)首選無公害的水玻璃漿材；3)選用其它化灌漿材應(yīng)選用無公害產(chǎn)品，并注意不要任意擴(kuò)大應(yīng)用范圍及用量；4)對含致癌、有毒化合物的化灌漿材建議不用、慎用，盡快研究尋找替代用品。
    根據(jù)上述綠色無公害化學(xué)灌漿的要求，我們應(yīng)對現(xiàn)有有一定毒害漿材的漿液進(jìn)行去毒害改性設(shè)計(jì)或進(jìn)行新配方設(shè)計(jì)，以及采取工藝、設(shè)備、防護(hù)等措施
來滿足綠色化學(xué)灌漿的要求。具體辦法如下[2]：
3．1  漿材
    在設(shè)計(jì)新配方方面，概括地講選擇主劑、溶劑、同化劑和其它配合劑時(shí)應(yīng)盡可能對人體無害，漿液反應(yīng)各生成物無害，設(shè)計(jì)的配合比恰當(dāng)，反應(yīng)完全，最終固化物或凝膠體長期浸泡在有一定酸堿度的水中不分解、無溶出物。主劑若遇水能進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)．而且反
應(yīng)完全則更好。
    在對現(xiàn)有的有一定毒害性的漿材進(jìn)行去毒害改性設(shè)計(jì)方面，則可從以下幾個(gè)方面考慮：
3．1．1  改用預(yù)聚合法制漿
    眾所周知，以丙烯酰胺為主劑的丙凝(AM-9)，上世紀(jì)在日本福崗地區(qū)使用時(shí)出了污染環(huán)境、造成人員傷害事故后，相繼在日、美等國遭禁用。隨后美、日等國又設(shè)法將丙烯酰胺預(yù)先控制聚合成有一定聚合度的預(yù)聚物，然后以其配成聚丙烯酰胺漿液．稱之為I一80漿，其毒性僅為丙凝的l％，達(dá)到無公害標(biāo)準(zhǔn)。
    脲醛樹脂是前蘇聯(lián)用得最多、最廣的化灌漿材，它是把尿素按質(zhì)量1：2溶于甲醛(即甲醛占66．7％)并與催化劑等直接混合配成漿液(直接法)，進(jìn)行灌漿。這樣做漿液粘度低、可灌性好，但存在反應(yīng)不完全、造成甲醛污染環(huán)境的問題。我國煤炭行業(yè)至今仍有用此法的個(gè)例。不過人們現(xiàn)在一般不用該法，而是讓尿素與甲醛按合理摩爾比、反應(yīng)溫度和時(shí)間先行預(yù)聚，然后再與催化劑等混合配成漿液(預(yù)聚法)，進(jìn)行灌漿，這樣就在相當(dāng)程度上避免了甲醛污染環(huán)境的問題。
    油溶性聚氨酯一步法在我國已存在30年，前兩年國內(nèi)還有人發(fā)表一步法的研究論文。一步法是把制配聚氨酯的主劑甲苯二異氰酸酯(TDI)、聚醚與溶劑、固化劑以及其它配合劑一同混合配成漿液，進(jìn)行灌漿。這樣做漿液粘度低、可灌性好，但存在反應(yīng)不完全、造成異氰酸酯(TDI)污染環(huán)境的問題。采用預(yù)聚法制成的油溶性聚氨酯則可大為減輕異氰酸酯造成的污染環(huán)境問題。不過無論油溶性或水溶性聚氨酯采用預(yù)聚法制漿時(shí)，若預(yù)聚工藝單體轉(zhuǎn)化率不夠高，其預(yù)聚體中仍含有過量異氰酸酯(TDI)，必須經(jīng)后處理(如溶劑萃取、薄膜蒸發(fā)或化學(xué)轉(zhuǎn)化法等方法)減至允許值，否則即使采用預(yù)聚法制成的漿液．其過量的異氰酸酯仍會(huì)對環(huán)境造成危害。
3．1．2采用拮抗劑


    丙烯酸鹽與我們過去常用的丙凝一樣．是一種抗?jié)B止水漿材。其中丙烯酸鎂抗?jié)B性最好。但僅用丙烯酸鎂制成的漿液(12％)，LD5o=2 300 m∥kg，屬Ⅳ級(jí)，低毒，而采用丙烯酸鈣作拈抗劑配成丙烯酸鎂一丙烯酸鈣同樣濃度的漿液(12％)，則LD5o=12 160 m∥kg，屬V級(jí)，實(shí)際無毒（3）。因此，現(xiàn)使用的丙烯酸鹽多采用丙烯酸鈣作拮抗劑配成的丙烯酸鎂一丙烯酸鈣漿液。
3．1．3不使用溶劑
    眾所周知，用環(huán)氧樹脂做化灌漿材性能優(yōu)良。但其粘度較大，配成化灌漿液通常都要加一定量的有機(jī)溶劑(又稱稀釋劑)，而加入的有機(jī)溶劑往往有一定毒性或刺激性臭味，不利于環(huán)保，因此無溶劑環(huán)氧應(yīng)運(yùn)而生。南京水利科學(xué)研究院研制的MU無溶劑環(huán)氧漿材就是其中之一，已在一些工程中得到應(yīng)用，獲得成功H。很顯然，無溶劑漿液需要市場提供粘度很小的樹脂產(chǎn)品。此外，開發(fā)丙烯酸酯做化灌漿材也可考慮不使用溶劑。
3．1．4采用水做溶劑
    以往的水玻璃、丙烯酸鹽、木質(zhì)素、脲醛樹脂、丙凝都是選用水做溶劑的，而水溶性聚氨酯更以水作溶劑．還兼起同化交聯(lián)劑作用。大家知道，有機(jī)溶劑往往會(huì)有一定毒性或刺激性臭味，若加入化灌漿液中則不利于環(huán)保。因此，人們現(xiàn)已把目光由用有機(jī)物做溶劑的漿材轉(zhuǎn)而投向改用水作溶劑的漿材研究上，近年來出現(xiàn)的水溶性環(huán)氧就是其中之一。一種用衣康
酸環(huán)氧樹酯為主劑的水溶性環(huán)氧漿液，其水用量可以比環(huán)氧用量高出15倍l 5l。用水作溶劑，將會(huì)造成環(huán)氧漿材同化物性能大幅降低，但只要符合工程要求，也
是值得我們認(rèn)真考慮應(yīng)用的。用水作溶劑的化灌漿液，其主劑、固化劑和其它輔助劑仍需符合環(huán)保要求。
3．1．5改用無公害溶劑
    環(huán)氧樹脂用糠醛一丙酮作活性稀釋劑，所制得的環(huán)氧漿液糠醛一丙酮粘度只有5-10 mPa·s左右，具有很高的滲透性能，能滲入0．001 mm的裂隙中去，各項(xiàng)滲止水漿材，其中丙烯酸鎂抗?jié)B性最好。但僅用丙烯酸鎂制成的漿液(12％)，LDso=2 300 m∥kg，屬Ⅳ級(jí)，低毒，而采用丙烯酸鈣作拮抗劑配成丙烯酸鎂一丙烯酸鈣同樣濃度的漿液(12％)，則LDso=12 160 m∥kg，屬V級(jí)，實(shí)際無毒l 3l。因此，現(xiàn)使用的丙烯酸鹽多采用丙烯酸鈣作拮抗劑配成的丙烯酸鎂一丙烯酸鈣漿液。
  3．1．3不使用溶劑
    眾所周知，用環(huán)氧樹脂做化灌漿材性能優(yōu)良。但其粘度較大，配成化灌漿液通常都要加一定量的有機(jī)溶劑(又稱稀釋劑)，而加入的有機(jī)溶劑往往有一定毒性或刺激性臭味，不利于環(huán)保，因此無溶劑環(huán)氧應(yīng)運(yùn)而生。南京水利科學(xué)研究院研制的MU無溶劑環(huán)氧漿材就是其中之一，已在一些工程中得到應(yīng)用，獲得成功H。很顯然，無溶劑漿液需要市場提供粘度很小
的樹脂產(chǎn)品。此外，開發(fā)丙烯酸酯做化灌漿材也可考慮不使用溶劑。
  3．1．4采用水做溶劑
    以往的水玻璃、丙烯酸鹽、木質(zhì)素、脲醛樹脂、丙凝都是選用水做溶劑的，而水溶性聚氨酯更以水作溶劑．還兼起同化交聯(lián)劑作用。大家知道，有機(jī)溶劑往往會(huì)有一定毒性或刺激性臭味，若加入化灌漿液中則不利于環(huán)保。因此，人們現(xiàn)已把目光由用有機(jī)物做溶劑的漿材轉(zhuǎn)而投向改用水作溶劑的漿材研究上，近年來出現(xiàn)的水溶性環(huán)氧就是其中之一。一種用衣康酸環(huán)氧樹酯為主劑的水溶性環(huán)氧漿液，其水用量可以比環(huán)氧用量高出15倍l 5l。用水作溶劑，將會(huì)造成環(huán)氧漿材固化物性能大幅降低，但只要符合工程要求，也是值得我們認(rèn)真考慮應(yīng)用的。用水作溶劑的化灌漿液，其主劑、固化劑和其它輔助劑仍需符合環(huán)保要求。
  3．1．5改用無公害溶劑
    環(huán)氧樹脂用糠醛一丙酮作活性稀釋劑，所制得的環(huán)氧漿液糠醛一丙酮粘度只有5～10 mPa·s左右，具有很高的滲透性能，能滲入0．001 mm的裂隙中去，各項(xiàng)性能都較好�？啡┰谂浞街杏昧扛哌_(dá)10％N30％，1旦它又是有中等毒性的限用化合物，因此人們已著手尋求新的活性溶劑，如特種縮水甘油醚類等，以求替代糠醛一丙酮�，F(xiàn)在看來已有一些可喜進(jìn)展，漿液粘度已可控制在30-45 mPa·s，但粘度和滲透性能還需改進(jìn)，才能成為含糠醛一丙酮環(huán)氧漿液的替代用品。
3．1．6改用無公害固化劑


    木質(zhì)素是植物界中僅次于纖維素的第二種來源豐富的天然高分子。工業(yè)木質(zhì)素主要來源于造紙廢液，其主要成分為木質(zhì)素磺酸鹽，用它做灌漿材料是利廢之舉，故價(jià)格低廉。木質(zhì)素漿材最初是用固化劑重鉻酸鈉制配成鉻木素溶液進(jìn)行灌漿施工應(yīng)用的，其重鉻酸鈉用量高達(dá)6％-8％。由于漿液中六價(jià)鉻離子致癌、劇毒，在水體中允許含量不超過0．05×10“，而且漿液固化物又易產(chǎn)生鉻離子滲出，污染環(huán)境和水體，故現(xiàn)已廢止使用鉻鹽做固化劑，而改用無鉻固化劑，如過硫酸銨(所得的木質(zhì)素漿液稱之為硫木
素)，這是向環(huán)保方向邁了一大步。
    環(huán)氧樹脂漿液以往用乙二胺(LD50~1 161 mg／kg，屬Ⅳ級(jí)，低毒)等有毒、揮發(fā)性大、對人呼吸道和眼粘膜刺激性極強(qiáng)的化合物作同化劑。國內(nèi)經(jīng)近20多年努力，先后研制出該漿液多種無公害固化劑，大部分都系改性胺類，如810(LD50=5 000 m∥kg，屬V級(jí)，實(shí)際無毒)，T31，X-89系列(L1)50=14 700 11∥咯，屬V級(jí)，實(shí)際無毒)，CD(LD50=13 170 mg／kg，屬V級(jí)，實(shí)際無毒)和脂環(huán)胺，如CH等。國內(nèi)現(xiàn)用環(huán)氧樹脂漿液都已改用上述無公害固化劑，乙二胺等已全部淘汰掉。彈性聚氨酯是常用漿材中少有的一種具有優(yōu)良彈性的化灌漿材，用于伸縮縫、變形縫止水效果很好。其固化劑3，3’一二氯一4，4’一二氨基二苯甲烷(摩卡，MOCA)．LDso=5 720 mg／kg，屬V級(jí)，實(shí)際無毒。同際癌癥研究中心(IARC)是世界上公認(rèn)的癌癥研究權(quán)威．其迄今公布的302種對人類致癌的化合物、混合物和接觸場合中沒列有摩卡。但對此事一直存有爭議．國外發(fā)達(dá)國家均不生產(chǎn)摩卡，使用則靠從不發(fā)達(dá)I同家進(jìn)口。近30年來，我國蘇州一直有摩卡生產(chǎn)，同內(nèi)也有應(yīng)用㈣。為避開致癌嫌疑，現(xiàn)彈性聚氨酯已在考慮改用非摩卡材料作固化劑。
    甲凝現(xiàn)用還原劑二甲基苯胺LDso~>l 060 m∥kg，屬Ⅳ級(jí)．低毒，其無公害固化劑代用品現(xiàn)已找到并正準(zhǔn)備試用。
3．2設(shè)備
3．2．1  采用密閉式制漿設(shè)備
    有些漿液總體并無公害，但有刺激性臭味，不符合環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)，如甲凝。有些漿液含有大量的有公害活性溶劑，又有刺激性臭味，但其性能很好，暫時(shí)還未找到替代溶劑，如含糠醛環(huán)氧。這兩類漿液的制備就一定要考慮采用密閉式制漿設(shè)備。
3．2．2采用密閉式儲(chǔ)漿和傳輸漿設(shè)備
    同樣道理，上述兩類漿液的施工現(xiàn)場就一定要采用密閉式儲(chǔ)漿和傳輸漿設(shè)備l 7l。
    非水溶性聚氨酯、彈性聚氨酯漿液的制備和傳輸也應(yīng)考慮用密閉式制漿、儲(chǔ)漿和傳輸漿設(shè)備。
3．3工藝
3．3．1  改單液灌漿為雙液灌漿
    化學(xué)灌漿作業(yè)常采用單液灌漿。但單液灌漿施灌漿液在混合儲(chǔ)漿器、化學(xué)灌漿泵、輸送管道中需要經(jīng)停一段時(shí)間，岡此對漿液的凝膠或固化需控制的時(shí)間都比較長。這在施灌地段處于高壓和高速動(dòng)水情況下進(jìn)行灌漿時(shí)，易造成漿液凝膠或同化不完全，被動(dòng)水沖走，污染水體。在這種情況下，改單液灌漿為短凝膠的雙液灌漿工藝是很明智的，如灌聚氨酯等。
3．3．2采用封閉措施
    各類化學(xué)灌漿材料，如果配比不當(dāng)，凝膠或同化時(shí)間控制不當(dāng)．施灌地段動(dòng)水壓力和流速過大，都有可能造成漿液污染環(huán)境和水源的事故發(fā)生。為環(huán)保著想，特別是采用含有毒害化合物的漿液進(jìn)行化灌時(shí)，都應(yīng)采取在施灌區(qū)外圍預(yù)先做灌漿封閉的工藝措施，不讓漿液灌入應(yīng)處理之外的范圍。如用含糠醛的環(huán)氧樹脂漿液，它的性能很好，目前尚無相當(dāng)?shù)奶娲�物。只有考慮采用上述封閉施灌措施，慎重小心地進(jìn)行施灌，把可能造成的環(huán)境污染限制在最小范圍之內(nèi)。
  3．4防護(hù)


  3．4．1  現(xiàn)場施丁人員安全防護(hù)
    現(xiàn)場施工必須注意有效通風(fēng)。施工人員必須穿T作服，戴工作帽、手套、防護(hù)眼鏡和防護(hù)口罩。易燃、易爆物必須得到安全放置，所在處必須設(shè)有防火裝置。施工人員不得在施工現(xiàn)場吸炯和進(jìn)食。
  3．4．2現(xiàn)場環(huán)境防護(hù)
    現(xiàn)場施工棄漿、廢料以及沖洗設(shè)備管路的廢液都應(yīng)集中、科學(xué)、妥善地處理，不得任意拋灑或丟棄不管，污染環(huán)境。
    化學(xué)灌漿在我國出現(xiàn)50多年來，我國幾代化灌  工作者就一直朝著綠色化學(xué)灌漿方向努力著。在三  峽工程中，我們又看到一些可喜的進(jìn)展。如用丙烯酸鹽替代丙凝：用不含糠醛的環(huán)氧漿液灌注大壩泄水閘  壩前混凝土裂縫；在用糠醛一丙酮環(huán)氧漿液進(jìn)行基礎(chǔ)  處理時(shí)，采用復(fù)合灌漿T藝，密閉制漿、儲(chǔ)漿和傳輸  漿設(shè)備及封閉措施得到應(yīng)用；等等閻。可見，我國綠色  化學(xué)灌漿的實(shí)踐一直在進(jìn)行著，只是總的來說步伐還  不夠快。
  4、小結(jié)
    根椐綠色化學(xué)灌漿的要求，通過對我國現(xiàn)用化灌漿材的各類漿液品種的分析。筆者建議：
    1)不提倡用、但可用合適的替代物的化灌漿液有：①丙凝，可用丙烯酸鹽或聚丙烯酰胺(預(yù)聚體)代之；②直接法脲醛樹脂，可用預(yù)聚型脲醛樹脂代之；③鉻木素，可用非鉻木素代之；④一步法聚氨酯，可用預(yù)聚法聚氨酯代之。
    2)應(yīng)慎用的化灌漿液有：含糠醛做活性稀釋劑的環(huán)氧樹脂。該漿液配漿、傳輸漿應(yīng)在密閉設(shè)備之中進(jìn)行，施灌范圍周邊或上下應(yīng)采取封閉措施．嚴(yán)防糠
醛污染環(huán)境。
    3)應(yīng)盡快改進(jìn)預(yù)聚和后處理工藝，達(dá)到無公害水平的漿液有：預(yù)聚法生產(chǎn)的油溶性或水溶性聚氨酯。
    4)希望早日研制出無公害新配方漿液的有：甲凝、彈性聚氨酯和環(huán)氧樹脂。
    綜合上述對綠色化學(xué)灌漿材料、設(shè)備、工藝的研究，得出結(jié)論：即只要科研、設(shè)計(jì)、施工各環(huán)節(jié)充分重視，綠色化學(xué)灌漿的目標(biāo)是可以實(shí)現(xiàn)的。目前大部分有毒害的漿材是可以通過各種改性辦法或采取適當(dāng)?shù)墓に�、設(shè)備、防護(hù)等措施達(dá)到綠色化學(xué)灌漿要求的。目前化灌現(xiàn)狀與綠色化灌要求還存在一定距離，但只要我國化灌界同仁齊心協(xié)力，加快步伐，努力奮斗，這一目標(biāo)一定能達(dá)到，綠色化灌前途一定是非常光明的。