材料简介 灌浆材料指在压力作用下注入地层、岩石或构筑物的缝隙、孔洞中,达到增加承载能力、防止渗漏及提高构筑物整体性能等效果的流体材料,由主剂、溶剂(水或其它溶剂)及外加剂(固化剂,稳定剂等)混合而成。通常所说的灌浆材料是指浆液中的主剂。灌浆材料必须是能固化的材料。 具备条件 (1)浆液的初始粘度低、流动性好、可注性强,能渗透到细小的裂隙或孔隙内; (2)凝胶时间可以在几秒—几十分钟范围内任意调整,并能准确控制; (3)稳定性好,在常温、常压下较长时间存放不改变其基本性质,存放受温度的影响小; (4)无毒、无臭、不污染环境; (5)浆液对注浆设备、管道、混凝土结构物等无腐蚀性,并容易清洗; (6)浆液固化时无收缩现象,固化后与岩体、混凝土等有一定的粘结力; (7)结石体具有一定的抗压、抗拉强度,抗渗性好,抗冲刷及耐老化性能好; (8)材料来源丰富,价格便宜; (9)配制方便、操作简单。 分类 灌浆材料可分为固粒灌浆材料、化学灌浆材料和精细矿物灌浆材料。 固粒灌浆材料 由固体颗粒和水组成的悬浮液。它取材方便,造价低,施工简单,并具有较好的防渗或固结能力,但其所能灌填的缝隙宽度却受其固体颗粒的细度限制。固粒灌浆材料有粘土浆、水泥浆、水泥粘土浆和水泥粉煤灰浆4种。 ① 粘土浆。使用较早的灌浆材料。粘土的颗粒细,透水性小,制成的浆液稳定性好,价格低廉,但其结石强度和粘结力都很低,抗渗压的能力也弱,仅用于低水头的临时性防渗工程中。 ② 水泥浆。目前使用较多的灌浆材料。它的胶结性能好,结石强度高,施工也比较方便,适于灌填宽度大于0.15毫米的缝隙或渗透系数大于1米/日的岩层。对具有宽大缝隙的岩石或构筑物、地下水流速或耗浆量很大的岩层灌浆时,常在水泥浆中掺入砂子,以减少浆体结硬时的收缩变形,增加粘结力和减少流失。 水泥浆在各种灌浆材料中使用较广,多用于岩石、基础或构筑物的加固及防渗堵漏、堤坝的接缝处理、后张法预应力混凝土的孔道灌浆以及制作压浆混凝土等。 ③ 水泥粘土浆。综合了水泥浆的结石强度高和粘土浆的浆液稳定性好、价格便宜等优点,使用范围比较广,并可根据不同要求选择不同的水泥-粘土配合比。 ④ 水泥粉煤灰浆。粉煤灰的颗粒细,与水泥等胶凝材料共同制成的浆液稳定性和流动性都较好,在灌浆工程中的应用日趋广泛。 为了改善固粒灌浆材料的性能,有时还掺用塑化剂、促凝剂等外加剂。 化学灌浆材料 由化学药剂制成的流动性好的液体。用它能灌入比较细微的缝隙,还能根据需要调节凝结时间。化学灌浆材料分无机及**两种:无机灌浆材料以硅酸钠为主要原料,称硅化用灌浆材料;**灌浆材料以各种高分子材料为主要原料,目前常用的有硅酸钠、环氧树脂、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酰胺及聚氨酯等几种。 ① 硅化用灌浆材料。以硅酸钠(水玻璃)为主要原料的化学浆液。有双液法和单液法两种灌注方法:双液法是将硅酸钠和氯化钙两种溶液先后压入,化合后结石强度较高,但由于所用硅酸盐溶液的粘度比较大,一般用于渗透系数为2~80米/日的砂质土的加固及防渗;单液法采用比较稀的硅酸钠溶液,其粘度和强度都较低,一般用于黄土或黄土类砂质土的加固。 ② 环氧树脂灌浆材料。以环氧树脂为主体,加入一定比例的固化剂、稀释剂、增韧剂等混合而成。环氧树脂硬化后粘结力强,收缩小,稳定性好,是结构混凝土的主要补强材料。一些强度要求高的重要结构物,多采用环氧树脂灌浆。近年来,也能用于漏水裂缝的处理。 ③ 甲基丙烯酸甲酯堵漏浆液。简称甲凝,是以甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸丁酯为主要原料,加入过氧化苯甲酰、二甲基苯胺和对甲苯亚磺酸等组成的一种低粘度灌浆材料。其粘度比水低,渗透力很强,可灌入0.05~0.1毫米的细微裂隙,聚合后强度和粘结力都很高,可用于大坝、油管、船坞和基础等混凝土的补强和堵漏。 ④ 丙烯酰胺堵漏浆液。简称丙凝。它以丙烯酰胺为基料,以甲醛、过硫酸胺、三乙醇胺、硫酸亚铁、铁氰化钾等为助剂。使用时,将氧化剂和其他材料分别配制成两种溶液,按一定比例同时进行灌注。丙凝浆液的粘度很低,能灌到水泥浆所不能到达的缝隙,然后在缝隙中聚合,变成凝胶体而堵塞渗漏通道。但是,丙凝聚合体的强度很低,可以掺加一定量的脲醛树脂,配成强度较高的丙凝灌浆材料。主要用于防渗堵漏工程。 ⑤ 聚氨酯灌浆材料。简称氰凝,是由异氰酸酯、聚醚和促进剂等配制而成。采用单液灌注,遇水后立即生成不溶于水的凝胶体并同时放出气体,使浆液膨胀,再次向四周渗透,即具有二次渗透的能力。氰凝最后形成的聚合体的抗渗性强,结石强度高,目前用于地下工程的渗漏缝处理。 精细矿物灌浆材料 精细矿物浆材是当代新发展起来的一类灌浆材料。在组分设计上更注重基于不同的**矿物、人造矿物和特种功能材料的组合,实现浆液性能、固结性能、长期耐久性等方面关键性能的突破。 某些精细矿物浆的浆液性能,如浆液稳定性、浆液粘度、可注性、凝胶时间的可调整性、固结强度和固结体占容等重要性能已接近或**过性能优越的化学浆液。 应用研究问题 在一般地层中注浆时,要想取得良好的灌浆效果,要求浆液同时具有两个特点:一是要求浆液在可泵期内保持很好的流动性,粘度增长不大;二是要求浆液在可泵期后粘度迅速增长,从可泵期到初、终凝的时间间隔要短。**个特点有利于浆液充分地注入地层孔隙和裂隙中去,*二个特点有利于浆液粘结岩土体,并使浆液避免在凝固前被地下水冲洗。 但是这两个特点是相互矛盾的,一般的浆液往往只能具备其中的一个特点,不能同时兼备另外一个特点,因而无法两全其美。在有些情况下,为了使岩土体被迅速封堵填充,采用了速凝浆液。虽然速凝浆液的封堵速度快,但是浆液进入岩土体裂隙的深度受到限制,因而浆液的注浆效果受到影响。