一、什么是高渗透改性环氧类材料 　　环氧树脂品种已发展到数十种，但在国内产量占90％以上、世界产量达80％以上的是双酚A型环氧树脂，其用途**广，被称为通用性环氧树脂。由于分子结构中两端存在活泼的环氧基，中间含有脂肪族羟基、醚基、苯环，因而具有独特的高粘接能力、优良的耐腐蚀性能，与固化剂反应时无副产物产生，固化后形成三维立体网状结构的固结体，不仅收缩性小、力学强度高，耐老化性能也非常好，因而广泛用作粘接剂、浇注料、涂料、灌封材料、化学灌浆材料等方面。这里介绍的环氧类材料，主要是介绍混凝土**的防腐防水涂料、混凝土界面粘接剂和混凝土裂缝与大坝基础补强的化学灌浆材料。 　　也是由于环氧树脂的分子结构所致，环氧树脂不亲水、具有疏水性，即使分子量小的环氧树脂自身粘度也较大，渗透与可灌性差，固结体虽有一定韧性但还存在脆性，因此，在混凝土上述用的几种材料中人们通过添加改性剂等方法来改变其亲水性、渗透与可灌性，提高固结体的韧性，改性后的材料称之为改性环氧材料。 　　高渗透改性环氧材料是指具有优异渗透性、可灌性的改性环氧材料，即指能渗入微米级的岩土孔隙与裂缝、能在混凝土表面通过毛细管道及微孔隙和肉眼看不见的微细裂纹渗入混凝土内2mm以上、能灌入渗透系数为10-6~10-8cm/s的低渗透软弱地层的改性环氧材料。这是区别于不能渗入混凝土内、不能灌入低渗透性软弱地层的一般改性环氧材料的特称。 　　目前，国外的环氧类防水、防腐和化灌浆材其力学性能都很好，但却不具备高渗透性，国内能生产高渗透环氧灌浆材料的单位也屈指可数：1、**是中国科学院广州化学研究所在这方面取得突破，研制的“中化-798高渗透改性环氧化灌浆材”在安徽陈村、四川二滩、青海龙羊峡坝基的低渗透软弱地层化灌加固的现场试验取得成功，接着在龙羊峡大规模应用成功，在世界上开创了用化学灌浆方法原位加固低渗透性大坝软弱基础代替传统的开挖回填方法的先例，现已在多个大坝应用。2、广州科化防水防腐补强有限公司在“中化-798化灌浆材”的基础上，运用浆材的渗透机理与反应固化机理知识进行改进与创新，研制出了性能更好的第三代“中化-798”化学灌浆材料，称之为“中化-798-Ⅲ高渗透改性环氧化灌浆材”；还结合混凝土的特型与防腐、防水要求，研制出了“中化-798-Ⅲ”高渗透改性环氧防腐、防水涂料及高渗透改性环氧防水与粘接双功能界面粘合剂等系列产品，已在国家重点工程中应用。2007年9月，建设部对广州科化的高渗透改性环氧防腐防水涂料进行了鉴定，评定为国内**，2007年12月将该成果列为建设部推广项目；科技部也于2007年12月将该项成果产品列入国家重点新产品计划项目。 　　二、对高渗透改性环氧的渗透机理与反应固结机理的研究 　　龙羊峡大坝成功应用之后，我们获得国家自然科学基金和广东省自然科学基金的支持，对“中化-798”化灌浆材具有优异渗透性能的渗透机理和浆材各组分间的反应固结机理进行了长达7年的研究，其研究成果对浆材的改进与创新换代发挥了重要的指导作用。 　　（一）对渗透机理的研究 　　渗透机理的研究推翻了化学灌浆权威—美国卡罗尔教授“浆液粘度大小是影响其渗透能力的**因素”的结论，即粘度越小，渗透性越强。我们认为灌浆材料实质上是被灌岩土的粘合剂，因而从粘接动力学原理推导出影响浆液渗透性的决定性因素是浆液对被灌介质的亲和力而不是浆液的粘度，这就科学、合理的解释了为什么粘度比水小的甲基丙烯酸甲酯灌浆材料不能灌入低渗透性地层，而粘度比水大几十倍的中化-798浆材能灌入极低渗透性地层。亲和力F与浆液在岩土表面的接触角θ和浆液自身的表面张力R有关，即F=R COSθ，接触角越小，越有利于浆液在被灌岩土表面的浸润；同时，接触角θ越小，COSθ值越大，亲和力也就越大。要使浆液渗入低渗透性地层的含水泥土中，必须是浆液对泥的亲和力F浆大于水对泥土的亲和力F水，才能将泥土中的水赶走取而代之，也才能实现将土质变性为岩质。所以实现F浆>F水的关键是减少浆液与岩土的接触角θ，并调整浆液的表面张力以提高F浆。在此指导下我们借鉴油田注水驱油、清洁剂去油污的做法，运用表面活性增渗剂来减小接触角，因而使渗透能力获得进一步提高。 　　（二）反应固结机理的研究 　　国内改性环氧化灌浆材的主剂大多使用环氧、糠醛、丙酮体系，固化剂基本上采用混合胺类，但其性能差别很大，是什么因素影响性能的差异呢？我们运用动力学的原理和现代化的仪器对浆液各组分间发生反应的反应速率、生成产物的结构及对力学性能的影响作了系统研究，发现了不同的组分间反应生成的不同的中间产物结构对后来固化形成的三维空间固结体的性能影响规律，找到了生成**佳结构中间体产物的各组分的大体比例和生成条件，摸清了在催化剂作用下使具有对称结构的非活性稀释剂丙酮分子活化的条件和提高活化率的规律，因而，我们可以制定合理的生产工艺流程和通过添加剂来促成和抑制某些反应，从而使浆材的力学性能、耐老化性能和渗透性能得到提高。