新型聚氨酯復(fù)合注漿材料動(dòng)水?dāng)U散機(jī)理的分子模擬

■陳乘鑫

（福建顧林建筑研究院有限公司，福州 350108）

注漿材料是指能夠在一定的壓力作用下，注入到巖石、地層或構(gòu)筑物的縫隙和孔洞中，從而達(dá)到防滲止漏、提高構(gòu)筑物整體性能的一類(lèi)防水堵漏材料[1]。 注漿材料根據(jù)使用范圍和效果等因素可分為4 大類(lèi)：（1）水玻璃類(lèi)注漿材料；（2）水泥類(lèi)注漿材料；（3）高分子注漿材料；（4）水泥加膨潤(rùn)土注漿材料[2]。目前，酸性和中性復(fù)合水玻璃注漿材料、氣液反應(yīng)型水玻璃注漿材料及水泥水玻璃類(lèi)注漿材料使用最為廣泛，其中以日本、部分東南亞地區(qū)、中國(guó)臺(tái)灣地區(qū)和中國(guó)香港地區(qū)等國(guó)家（地區(qū)）為最。 注漿材料應(yīng)從堵水加固要求、 是否作為永久性支護(hù)結(jié)構(gòu)等方面作出綜合考慮，選擇無(wú)污染、無(wú)毒性的材料。 國(guó)內(nèi)外常用的注漿材料可基本分為水泥基漿液和非水泥基漿液。 常用的水泥基漿液有普通水泥單漿液、超細(xì)水泥單漿液以及特制硫鋁酸鹽水泥漿等等。 非水泥基漿液是指水泥基漿液以外的其他注漿材料，如改性水玻璃、地聚物、環(huán)氧樹(shù)脂、高聚物（聚氨酯）等。 隧道所用的注漿材料應(yīng)滿(mǎn)足環(huán)保性和耐久性的要求，還應(yīng)符合實(shí)用性和經(jīng)濟(jì)性的要求。 在深埋高壓富水隧道突水突泥病害治理過(guò)程中，一般應(yīng)選擇無(wú)毒無(wú)污染、耐久性較好、綜合性能優(yōu)異的注漿材料[3]。 傳統(tǒng)的注漿材料，由于漿液顆粒較大，很難灌入小于0.2 mm 的孔隙中， 使傳統(tǒng)注漿材料適用范圍受到很大限制。 王復(fù)明院士團(tuán)隊(duì)前期研究中聚氨酯注漿材料的研發(fā)、李術(shù)才院士團(tuán)隊(duì)硅膠復(fù)合注漿材料的研發(fā)取得了重大進(jìn)展，高分子注漿材料成為隧道工程中處置突發(fā)水害應(yīng)用最為廣泛的新型注漿材料。 高分子注漿材料固化時(shí)間和黏度可控、且灌注性較好，能夠輕易注入細(xì)小的裂縫中，非常有利于實(shí)現(xiàn)深埋高壓富水隧道突水突泥病害的治理。

聚氨酯注漿材料是由異氰酸酯和聚醚多元醇輔以催化劑、擴(kuò)鏈劑、發(fā)泡劑、消泡劑等原材料制成的高分子聚合物，屬于化學(xué)灌漿料。 聚氨酯注漿材料可通過(guò)改變?cè)戏N類(lèi)及份額輕易控制產(chǎn)品形態(tài)和性能，從而得到處置隧道突發(fā)水害所需的硬泡高聚物[4]。 同時(shí)也可通過(guò)調(diào)控聚氨酯原材料中的催化劑含量、聚醚多元醇和異氰酸酯比例綜合控制聚氨酯的凝結(jié)固化時(shí)間。德國(guó)拜爾、美國(guó)Dupont、日本株式會(huì)社、中國(guó)煙臺(tái)萬(wàn)華等都是聚氨酯原材料主要供應(yīng)商。 對(duì)比常規(guī)注漿材料而言，聚氨酯注漿材料預(yù)聚體溶液黏度低，可灌注性好，能灌入0.01～0.03 mm的微細(xì)裂隙中，滲入隧道襯砌或夾層；預(yù)聚體溶液反應(yīng)固化時(shí)間較短且可控（可從幾秒到幾小時(shí)），通過(guò)對(duì)聚合時(shí)間、凝膠時(shí)間進(jìn)行調(diào)節(jié)和控制，即可快速封堵隧道的突發(fā)水害，又能有效調(diào)控注漿液的擴(kuò)散范圍；大多數(shù)聚氨酯注漿材料具有良好的防滲性能，滲透系數(shù)一般可達(dá)10-7cm/s；聚氨酯注漿材料的耐久性和抗化學(xué)腐蝕性能遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于水泥、水泥水玻璃類(lèi)注漿材料，且大多數(shù)聚氨酯注漿材料對(duì)注漿環(huán)境無(wú)污染[5]。 聚氨酯注漿材料按水溶性可分為水反應(yīng)類(lèi)和非水反應(yīng)類(lèi)，水反應(yīng)類(lèi)包括親水型和疏水型，非水反應(yīng)類(lèi)包括雙組分發(fā)泡體和雙組分彈性體，其中雙組分發(fā)泡體又分為水敏感型和水不敏感型。

水反應(yīng)類(lèi)聚氨酯注漿材料始于20 世紀(jì)50 年代后期，由日本開(kāi)發(fā)，3M 公司負(fù)責(zé)推出市場(chǎng)，主打產(chǎn)品為3M5600（疏水型）和3M5610（親水型）。 可應(yīng)用于止水堵漏、地基加固、化學(xué)滲漏封堵，但由于其滲透系數(shù)只有10-4～10-6cm/s，抗?jié)B性較差，高滲透性的止水無(wú)法完成[6]。 非水反應(yīng)類(lèi)聚氨酯是1980 年后開(kāi)始在歐洲大量應(yīng)用，極大地推進(jìn)了聚氨酯注漿材料的發(fā)展應(yīng)用。 非水反應(yīng)類(lèi)聚氨酯注漿材料可分為雙組分彈性體聚氨酯和雙組分發(fā)泡聚氨酯。 雙組分彈性體聚氨酯主要由聚乙醚多元醇和異氰酸酯MDI 組成，此類(lèi)聚氨酯注漿材料更適用于混凝土結(jié)構(gòu)的修復(fù)和變形縫止水。 雙組分發(fā)泡聚氨酯注漿材料主要應(yīng)用于道路、建筑、鐵路、隧道、橋梁等諸多基礎(chǔ)設(shè)施的工程維修與加固。 近年來(lái)鄭州大學(xué)、大連理工大學(xué)、華南理工大學(xué)、中山大學(xué)、山東大學(xué)等高校結(jié)合我國(guó)工程實(shí)踐，以公路結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和典型病害為研究基礎(chǔ)，輔以無(wú)損檢測(cè)和雙組分發(fā)泡聚氨酯注漿材料，開(kāi)發(fā)了高速公路快速檢測(cè)修復(fù)整套技術(shù)、地下工程滲漏水修復(fù)技術(shù)、堤壩定向劈裂注漿安全應(yīng)急處置技術(shù)等，雙組分發(fā)泡聚氨酯注漿材料及技術(shù)得到了廣泛的應(yīng)用，具有極大的經(jīng)濟(jì)社會(huì)效益和廣闊的發(fā)展應(yīng)用前景。 然而，由于聚氨酯原材料價(jià)格受?chē)?guó)際市場(chǎng)影響較大，波動(dòng)幅度較大，成本較高，且缺少處置隧道突發(fā)水害的成套設(shè)備，一定程度上限制了聚氨酯注漿材料的應(yīng)用。 因此，非常有必要開(kāi)發(fā)綠色環(huán)保、成本較低、價(jià)格穩(wěn)定的新型聚氨酯復(fù)合注漿材料及其動(dòng)水?dāng)U散機(jī)理。

本文結(jié)合深埋高壓富水隧道突水突泥病害，采用動(dòng)水作用下的分子模擬技術(shù)揭露新型聚氨酯復(fù)合注漿材料動(dòng)水?dāng)U散機(jī)理，為隧道突水突泥用新型聚氨酯復(fù)合注漿材料的設(shè)計(jì)及應(yīng)用提供理論基礎(chǔ)。

1 分子模擬方法

1.1 聚氨酯分子模型

通用聚氨酯工程材料通常由TDI 和聚醚204、聚醚303，輔以催化劑（三乙醇胺）、發(fā)泡劑（H2O）、擴(kuò)鏈劑（1,4-丁二醇）制備而成，其分子模型如圖1 所示。

圖1 通用聚氨酯分子模型

通用聚氨酯工程材料往往不具有優(yōu)異的工程特性，如耐久性、防水性、力學(xué)強(qiáng)度通常較低。 為改善通用聚氨酯工程材料的耐久性和防水性，通過(guò)添加長(zhǎng)鏈高分子如蓖麻油，完全替代或部分替代聚醚多元醇組分接枝進(jìn)入聚氨酯鏈段，使其具有優(yōu)異的防水性和耐久性。 防水性蓖麻油基聚氨酯分子結(jié)構(gòu)模型如圖2 所示。

圖2 防水性蓖麻油基聚氨酯分子結(jié)構(gòu)模型

隧道、地鐵、涵洞等地下工程要求聚氨酯材料具有優(yōu)異的防火阻燃特性。 為達(dá)到阻燃防火特性可在聚氨酯中加入阻燃劑，常用的阻燃劑按使用方法通?？煞譃樘砑有妥枞紕┖头磻?yīng)型阻燃劑。 添加型阻燃劑通過(guò)機(jī)械混合方法加入到聚合物中，使聚合物具有阻燃性。 反應(yīng)型阻燃劑則作為一種單體參加聚合反應(yīng)，使聚氨酯本身含有阻燃成分，其優(yōu)點(diǎn)是對(duì)聚氨酯材料使用性能影響較小，阻燃性持久。 適用于聚氨酯的阻燃劑有：TCEP、TCPP、TDCPP、DMMP、聚磷酸銨、磷酸三苯酯、MPP、FB 等，通常根據(jù)使用環(huán)境選擇阻燃劑。 在聚氨酯中加入少量的氫氧化鋁可使其應(yīng)用于隧道阻燃防火，其機(jī)理就是通過(guò)提高聚氨酯的熱容，使其在達(dá)到熱分解溫度前吸收更多的熱量，從而提高阻燃性能，氫氧化鋁充分發(fā)揮其結(jié)合水蒸氣時(shí)大量吸熱的特性，提高自身的阻燃能力。

1.2 新型聚氨酯復(fù)合注漿材料分子模型的構(gòu)建

深埋高壓富水隧道突水突泥病害處置用新型聚氨酯復(fù)合注漿材料主要由粉煤灰、爐底渣、電石渣、異氰酸酯、聚醚多元醇、催化劑、擴(kuò)鏈劑和消泡劑組成。 通過(guò)改變?cè)牧辖M成和含量調(diào)控新型聚氨酯復(fù)合注漿材料的綜合性能。 后續(xù)圖表中新型聚氨酯復(fù)合注漿材料樣品編號(hào)為1#～8#， 其具體基本組成如表1 所示。

表1 新型聚氨酯復(fù)合注漿材料基本組成（質(zhì)量份）

新型聚氨酯復(fù)合注漿材料主要由聚氨酯和固體廢棄物組成。 為構(gòu)建分子模型將固體廢棄物進(jìn)行XRD 測(cè)試， 以分析固體廢棄物的主要晶相組成，由主要晶相替代固體廢棄物構(gòu)建相關(guān)分子模型，以便更真實(shí)的模擬新型注漿材料。 對(duì)于主要氧化物組成相同的固體廢棄物，結(jié)合X 射線(xiàn)熒光光譜測(cè)試各氧化物含量從而區(qū)分固體廢棄物主要晶相。 由前述成果可知，粉煤灰和電石渣主要晶相為氧化硅、氧化鋁；電石渣的主要晶相為氧化鈣。利用amorphous 模塊構(gòu)建新型注漿材料分子模型，將構(gòu)建好的分子模型經(jīng)過(guò)幾何優(yōu)化以達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)。 如圖3 所示，高聚物注漿材料分子模型顯示其主要成分為聚氨酯，聚氨酯相互蜷曲，構(gòu)成新型聚氨酯復(fù)合注漿材料分子模型。 粉煤灰主要成分為氧化硅和氧化鋁，主要晶相為SiO2·2Al2O3。 由此可構(gòu)建粉煤灰基新型聚氨酯復(fù)合注漿材料的分子模型，如圖4 所示。 爐底渣的主要氧化物晶相也為氧化硅和氧化鋁，但是具體組成與粉煤灰不同， 其主要礦物晶相為2SiO2·3Al2O3。 由此可構(gòu)建爐底渣基新型聚氨酯復(fù)合注漿材料的分子模型，如圖5 所示。 電石渣的主要成分為氧化鈣，主晶相為CaO。 由此可構(gòu)建電石渣基新型聚氨酯復(fù)合注漿材料的分子模型，如圖6 所示。

圖3 聚氨酯注漿材料分子模型

圖4 粉煤灰基新型聚氨酯復(fù)合注漿材料的分子模型

圖5 爐底渣基新型聚氨酯復(fù)合注漿材料的分子模型

圖6 電石渣基新型聚氨酯復(fù)合注漿材料的分子模型

2 結(jié)果與討論

2.1 新型聚氨酯復(fù)合注漿材料的防水性能研究

將水分與新型聚氨酯復(fù)合注漿材料分子聯(lián)合構(gòu)建界面模型，分析水分與新型聚氨酯復(fù)合注漿材料的界面能，側(cè)面評(píng)價(jià)新型聚氨酯復(fù)合注漿材料的防水性能。 界面能越高代表新型聚氨酯復(fù)合注漿材料的防水性能越差，界面能越低代表新型聚氨酯復(fù)合注漿材料的防水性能越好。 如圖7 所示，普通聚氨酯注漿材料與水分的界面能為150 kJ/mol， 界面能最大。 隨著固體廢棄物的加入，新型聚氨酯復(fù)合注漿材料的界面能不斷降低， 防水性能逐漸提升。單一組分固體廢棄物基新型聚氨酯復(fù)合注漿材料與水分的界面能要高于雙組分固體廢棄物基新型聚氨酯復(fù)合注漿材料的界面能，表明：雙組分固體廢棄物基新型聚氨酯復(fù)合注漿材料的防水性能優(yōu)于單一組分固體廢棄物基新型聚氨酯復(fù)合注漿材料的防水性能。 三組分固體廢棄物基新型聚氨酯復(fù)合注漿材料與水分的界面能要高于雙組分的，低于單組分的，由此可推導(dǎo)出三組分固體廢棄物基新型聚氨酯復(fù)合注漿材料的防水性能介于單一組分和雙組分之間。

圖7 新型聚氨酯復(fù)合注漿材料的界面能

2.2 新型聚氨酯復(fù)合注漿材料的耐久性研究

將新型聚氨酯復(fù)合注漿材料分子模型放入酸性環(huán)境中評(píng)價(jià)其力學(xué)性能的變化，用力學(xué)性能的變化值來(lái)表征新型聚氨酯復(fù)合注漿材料的耐久性。 用Forcite 模型中的力學(xué)性能子模塊計(jì)算新型聚氨酯復(fù)合注漿材料在酸性環(huán)境中的力學(xué)性能變化。如圖8所示，單一組分固體廢棄物基新型聚氨酯復(fù)合注漿材料的模量變化較大；加入雙組分固體廢棄物時(shí)新型聚氨酯復(fù)合注漿材料的模型在酸性環(huán)境中變化不大，可以說(shuō)幾乎沒(méi)有變化；而當(dāng)加入三組分固體廢棄物時(shí)，新型聚氨酯復(fù)合注漿材料的模量變化又忽然增大。 原因可能是三組分固體廢棄物共同作用生成了新的對(duì)耐久性影響較大的產(chǎn)物，從而導(dǎo)致新型聚氨酯復(fù)合注漿材料的耐酸性變差，模量值變化增大。 因此，粉煤灰、爐底渣、富水電石渣對(duì)新型聚氨酯復(fù)合注漿材料的耐久性影響較大。

圖8 新型聚氨酯復(fù)合注漿材料的模量

2.3 動(dòng)水壓下新型聚氨酯復(fù)合注漿材料的綜合性能研究

隧道周?chē)h(huán)境錯(cuò)綜復(fù)雜，經(jīng)常面臨動(dòng)水壓作用，動(dòng)水壓作用下的隧道水病害異常嚴(yán)重，因此，研究動(dòng)水壓作用下新型聚氨酯復(fù)合注漿材料的綜合性能具有重要意義。 借助水分與新型聚氨酯復(fù)合注漿材料界面模型并輔以Z 軸方向上單向壓力分析動(dòng)水壓對(duì)新型聚氨酯復(fù)合注漿材料綜合性能的影響。 動(dòng)水壓作用下新型聚氨酯復(fù)合注漿材料黏度降低、流動(dòng)性增加、固化速度減慢，對(duì)隧道突發(fā)水害的修復(fù)效果變差。

黏度是分子質(zhì)量的宏觀表現(xiàn),在大分子溶液中，新型聚氨酯復(fù)合注漿材料的黏度反映了瀝青質(zhì)的膠溶度。 黏度可以用Green-Kubo 和Einstein 方法評(píng)價(jià),其公式為：

如圖9 所示，2 MPa 動(dòng)水壓作用下室溫普通聚氨酯注漿材料的黏度由35 Pa·s 降低到24 Pa·s，單一組分固體廢棄物基新型聚氨酯復(fù)合注漿材料的黏度降低更為嚴(yán)重，2#樣品由78 Pa·s 降低到52 Pa·s。雙組分固體廢棄物基新型聚氨酯復(fù)合注漿材料在動(dòng)水壓作用下黏度降低不是很明顯。 三組分固體廢棄物基新型聚氨酯復(fù)合注漿材料動(dòng)水壓作用下的黏度下降幅度居中。 結(jié)果表明：動(dòng)水壓對(duì)單一固體廢棄物基新型聚氨酯復(fù)合注漿材料黏度的影響最嚴(yán)重，可明顯降低其綜合性能；動(dòng)水壓對(duì)普通聚氨酯注漿材料黏度的影響其次， 可弱化其綜合性能；動(dòng)水壓對(duì)雙組分固體廢棄物基新型聚氨酯復(fù)合注漿材料黏度的影響較弱，幾乎不改變其黏度；動(dòng)水壓對(duì)三組分固體廢棄物基新型聚氨酯復(fù)合注漿材料的影響介于三者之間。

圖9 動(dòng)水壓作用下新型聚氨酯復(fù)合注漿材料的黏度變化

2.4 新型聚氨酯復(fù)合注漿材料的動(dòng)水?dāng)U散機(jī)理

系統(tǒng)內(nèi)部的物質(zhì)在化學(xué)位梯度、應(yīng)力梯度的推動(dòng)力下,由于質(zhì)點(diǎn)的熱運(yùn)動(dòng)而導(dǎo)致定向遷移，從宏觀上表現(xiàn)為物質(zhì)的遷移運(yùn)動(dòng)。 擴(kuò)散系數(shù)可以用來(lái)衡量分子運(yùn)動(dòng)和瀝青內(nèi)部結(jié)構(gòu)，并可以通過(guò)均方根位移進(jìn)行計(jì)算。 均方根位移是分子距離其質(zhì)心擺動(dòng)的位移，可以利用愛(ài)因斯坦方程進(jìn)行求解：

式中：r（t）是t 時(shí)刻的位移，r（0）是開(kāi)始時(shí)刻的位移，自擴(kuò)散系數(shù)可由公式（3）求解：

式中：T 為分子運(yùn)動(dòng)的總時(shí)間。

如圖10 所示， 新型聚氨酯復(fù)合注漿材料體系中聚氨酯分子擴(kuò)散系數(shù)隨著固體廢棄物的加入逐漸降低，其中單一組分固體廢棄物添加時(shí)擴(kuò)散系數(shù)變化較大，三組分固體廢棄物添加時(shí)擴(kuò)散系數(shù)變化其次， 雙組分固體廢棄物添加時(shí)擴(kuò)散系數(shù)變化較小。 新型聚氨酯復(fù)合注漿材料擴(kuò)散過(guò)程主要由聚氨酯分子的擴(kuò)散主導(dǎo)，固體廢棄物擴(kuò)散緩慢且隨著高聚物一道擴(kuò)散。 動(dòng)水壓作用下新型聚氨酯復(fù)合注漿材料分子支鏈蜷曲，擴(kuò)散系數(shù)增大。 結(jié)果表明：固體廢棄物會(huì)降低普通聚氨酯注漿材料的擴(kuò)散系數(shù)，促進(jìn)新型聚氨酯復(fù)合注漿材料體系的穩(wěn)定性；動(dòng)水壓會(huì)促進(jìn)聚氨酯分子的擴(kuò)散， 增強(qiáng)體系的流動(dòng)性，減弱體系的穩(wěn)定性。

圖10 動(dòng)水壓作用下新型聚氨酯復(fù)合注漿材料的擴(kuò)散系數(shù)變化

如圖11 所示，粉煤灰、爐底渣、電石渣在新型聚氨酯復(fù)合注漿材料注漿過(guò)程中合成地聚合物的水化反應(yīng)模型包括4 個(gè)階段：（1）在堿性活化劑的幫助下，將原料溶解，并將離子注入溶液中；（2）形成了硅和鋁凝膠群；（3）聚合反應(yīng)發(fā)生；（4）形成沸石或網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。 聚合反應(yīng)階段出現(xiàn)不同顏色的顆粒，說(shuō)明該階段水化反應(yīng)非常明顯，許多復(fù)雜的物質(zhì)共存。顆粒分布隨水化階段的變化而變化。結(jié)果表明，水化反應(yīng)會(huì)影響地聚合物的顆粒分布。

圖11 水化反應(yīng)過(guò)程模型

水化第一階段：偏高嶺土的Al-O 和Si-O 斷裂，出現(xiàn)許多解離離子 （鋁硅單體），pH 值隨堿溶解而降低，發(fā)生以下反應(yīng)：

水化第二階段：隨著水化反應(yīng)的進(jìn)行，Si4+和Al3+離子濃度增大。堿溶反應(yīng)減慢，凝膠反應(yīng)增加。發(fā)生了以下反應(yīng)：

水化第三階段：硅或鋁凝膠和未溶解偏高嶺土、硅凝膠與鋁凝膠反應(yīng)形成聚合反應(yīng)。 此外，聚合反應(yīng)會(huì)產(chǎn)生許多OH-。 發(fā)生了以下反應(yīng)：

水化第四階段：聚合反應(yīng)繼續(xù)進(jìn)行，未溶解的偏高嶺土作為集合體， 逐漸形成穩(wěn)定的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。發(fā)生了以下反應(yīng)：

由上述方程可以得出，地質(zhì)聚合物的水化反應(yīng)模型可分為4 個(gè)階段，即堿溶解階段、凝膠反應(yīng)階段、地質(zhì)聚合物的聚合階段和形成穩(wěn)定的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)階段。 不同的地聚合物的反應(yīng)速度和反應(yīng)產(chǎn)物不同。 水化反應(yīng)機(jī)理模型描述如圖12。

圖12 水化反應(yīng)機(jī)理模型

新型聚氨酯復(fù)合注漿材料動(dòng)水?dāng)U散機(jī)理認(rèn)為：注漿時(shí)異氰酸酯與聚醚多元醇發(fā)生反應(yīng)放出熱量并快速生產(chǎn)固結(jié)體阻止突水突泥，部分多余的異氰酸酯與水反應(yīng)生成聚合物增強(qiáng)注漿材料的整體強(qiáng)度；新型聚氨酯復(fù)合注漿材料固化時(shí)首先包裹一部分水分，接著固結(jié)/粘附一部分泥土和圍巖，最后通過(guò)注漿材料與水/土/巖石快速形成一個(gè)固結(jié)體，從而產(chǎn)生擠密、滲透、劈裂3 種作用。

3 結(jié)論

通過(guò)采用分子模擬對(duì)新型聚氨酯復(fù)合注漿材料的動(dòng)水?dāng)U散機(jī)理進(jìn)行深入研究，得出以下主要結(jié)論：（1）雙組分固體廢棄物基新型聚氨酯復(fù)合注漿材料的防水性能優(yōu)于單一組分固體廢棄物基新型聚氨酯復(fù)合注漿材料的防水性能；三組分固體廢棄物基新型聚氨酯復(fù)合注漿材料的防水性能介于單一組分和雙組分之間。 （2）動(dòng)水壓對(duì)不同類(lèi)型新型聚氨酯復(fù)合注漿材料黏度的影響存在差異，具體表現(xiàn)為：?jiǎn)我还腆w廢棄物基新型聚氨酯復(fù)合注漿材料黏度的影響最嚴(yán)重，對(duì)普通聚氨酯注漿材料黏度的影響其次，可弱化其綜合性能，對(duì)雙組分固體廢棄物基新型聚氨酯復(fù)合注漿材料黏度的影響較弱，幾乎不改變其黏度，對(duì)三組分固體廢棄物基新型聚氨酯復(fù)合注漿材料的影響介于三者之間。 （3）固體廢棄物會(huì)降低普通聚氨酯注漿材料的擴(kuò)散系數(shù)，促進(jìn)新型聚氨酯復(fù)合注漿材料體系的穩(wěn)定性。 動(dòng)水壓會(huì)促進(jìn)聚氨酯分子的擴(kuò)散，增強(qiáng)體系的流動(dòng)性，減弱體系的穩(wěn)定性。 （4）粉煤灰、爐底渣、電石渣在新型聚氨酯復(fù)合注漿材料注漿過(guò)程中合成地聚合物的水化反應(yīng)模型包括4 個(gè)階段：①在堿性活化劑的幫助下，將原料溶解，并將離子注入溶液中；②形成硅和鋁凝膠群；③聚合反應(yīng)發(fā)生；④形成沸石或網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。 水化反應(yīng)會(huì)影響地質(zhì)聚合物的顆粒分布。 注漿時(shí)異氰酸酯與聚醚多元醇發(fā)生反應(yīng)放出熱量并快速生產(chǎn)固結(jié)體阻止突水突泥，部分多余的異氰酸酯與水反應(yīng)生成聚合物增強(qiáng)注漿材料的整體強(qiáng)度；新型聚氨酯復(fù)合注漿材料固化時(shí)首先包裹一部分水分，接著固結(jié)/粘附一部分泥土和圍巖，最后通過(guò)注漿材料與水/土/巖石快速形成一個(gè)固結(jié)體， 從而產(chǎn)生擠密、滲透、劈裂3 種作用。