化学灌浆材料及应用领域

1、9.4化学灌浆材料化学灌浆材料 化学灌浆（化学灌浆（Chemical Grouting）是将一定的化学材料）是将一定的化学材料（无机或有机材料）配制成真溶液，用化学灌浆泵等压送（无机或有机材料）配制成真溶液，用化学灌浆泵等压送设备将其灌入地层或缝隙内，使其渗透、扩散、胶凝或固设备将其灌入地层或缝隙内，使其渗透、扩散、胶凝或固化，以增加地层强度、降低地层渗透性、防止地层变形和化，以增加地层强度、降低地层渗透性、防止地层变形和进行混凝土建筑物裂缝修补的一项加固基础，防水堵漏和进行混凝土建筑物裂缝修补的一项加固基础，防水堵漏和混凝土缺陷补强技术。化学灌浆是化学与工程相结合，应混凝土缺陷补强技术。化学

2、灌浆是化学与工程相结合，应用化学科学、化学浆材和工程技术进行基础和混凝土缺陷用化学科学、化学浆材和工程技术进行基础和混凝土缺陷处理（加固补强、防渗止水），保证工程的顺利进行或借处理（加固补强、防渗止水），保证工程的顺利进行或借以提高工程质量的一项技术。以提高工程质量的一项技术。化学灌浆应用领域化学灌浆应用领域1.大坝、水库、涵闸等基础防渗帷幕和地基或地基断层破碎带泥化夹大坝、水库、涵闸等基础防渗帷幕和地基或地基断层破碎带泥化夹层加固；层加固； 2. 大堤、渠道、渡槽等的防渗堵漏及加固大堤、渠道、渡槽等的防渗堵漏及加固; 3. 核电站等的地基加固和封闭止水防渗核电站等的地基加固和封闭止水防渗;

3、4. 地上混凝土建筑物、构筑物地上混凝土建筑物、构筑物(如混凝土坝、城市大厦、工厂、油、如混凝土坝、城市大厦、工厂、油、气和粮库等气和粮库等)的地基加固和裂缝补强加固的地基加固和裂缝补强加固; 5. 地下建筑物地下建筑物(如地铁、人防、隧道等如地铁、人防、隧道等 )的防渗、堵漏止水、地基加固的防渗、堵漏止水、地基加固和裂缝的补强加固和裂缝的补强加固; 6. 矿山、工厂有毒废渣、废水和城市垃圾场等截渗工程的防渗帷幕矿山、工厂有毒废渣、废水和城市垃圾场等截渗工程的防渗帷幕; 7. 矿井建设中的涌水堵漏、流沙治理及对软弱地层加固、稳定的预灌矿井建设中的涌水堵漏、流沙治理及对软弱地层加固、稳定的预灌浆

4、浆; 8. 石油钻井开采中的堵漏止水、钻孔护壁加固和驱油石油钻井开采中的堵漏止水、钻孔护壁加固和驱油; 9. 桥基加固及桥体裂缝补强桥基加固及桥体裂缝补强; 10. 机场跑道和停机坪、公路和铁路特殊路段的软弱地层加固、防渗机场跑道和停机坪、公路和铁路特殊路段的软弱地层加固、防渗和混凝土裂缝补强加固和混凝土裂缝补强加固; 11. 江河海港港工建筑物江河海港港工建筑物 (如码头、船闸、防波堤等如码头、船闸、防波堤等)的基础防渗和加的基础防渗和加固固; 12. 文物和古建筑物的裂缝修补和保护等。文物和古建筑物的裂缝修补和保护等。 目前最常用的化学灌浆材料可分为两大类，目前最常用的化学灌浆材料可分为两

5、大类，六个系列，上百个品牌：一是防渗止水类，六个系列，上百个品牌：一是防渗止水类，有水玻璃、丙烯酸盐、水溶性聚氨酯、弹有水玻璃、丙烯酸盐、水溶性聚氨酯、弹性聚氨酯和木质素浆等；二是加固补强类，性聚氨酯和木质素浆等；二是加固补强类，有环氧树脂、甲基丙烯酸甲酯、非水溶性有环氧树脂、甲基丙烯酸甲酯、非水溶性聚氨酯浆液等，近年来应用最多的是水玻聚氨酯浆液等，近年来应用最多的是水玻璃、璃、聚氨酯和环氧树脂聚氨酯和环氧树脂浆材。浆材。 我国常用的六种化学灌浆浆材系列表我国常用的六种化学灌浆浆材系列表化学灌浆材料品种较多，性能各异。理想的化学灌浆材料其一般性能应符合下列要求: 材的一般要求材的一般要求 1.

6、 浆液稳定性好，在常温浆液稳定性好，在常温/常压下存放一定时间其基本性常压下存放一定时间其基本性质不变；质不变； 2. 浆液是真溶液，粘度小，流动性、可灌性好；浆液是真溶液，粘度小，流动性、可灌性好； 3. 浆液的凝胶或固化时间可在一定范围内按需要进行调节浆液的凝胶或固化时间可在一定范围内按需要进行调节和控制，凝胶过程可瞬间完成；和控制，凝胶过程可瞬间完成； 4. 凝胶体或固结体的耐久性好，不受气温、湿度变化和酸、凝胶体或固结体的耐久性好，不受气温、湿度变化和酸、碱或某些微生物侵蚀的影响；碱或某些微生物侵蚀的影响； 5. 浆液在凝胶或固化时收缩率小或不收缩；浆液在凝胶或固化时收缩率小或不收缩；

7、 6. 凝胶体或固结体有良好的抗渗性能；凝胶体或固结体有良好的抗渗性能； 7. 固结体的抗压、抗拉强度高，不会龟裂，特别是与被灌固结体的抗压、抗拉强度高，不会龟裂，特别是与被灌体有较好的粘接强度；体有较好的粘接强度； 8. 浆液对灌浆设备、管路无腐蚀，易于清洗；浆液对灌浆设备、管路无腐蚀，易于清洗； 9. 浆液无毒、无臭，不易燃、易爆，对环境不造成污染，浆液无毒、无臭，不易燃、易爆，对环境不造成污染，对人体无害；对人体无害； 10.浆液配制方便，灌浆工艺操作简便；浆液配制方便，灌浆工艺操作简便； 11.浆材货源广，价格低，贮运方便。浆材货源广，价格低，贮运方便。 三峡工程化学灌浆三峡工程化学灌

8、浆从研究与应用所获成果从研究与应用所获成果三峡工程化学灌浆从研究与应用所获成果水平来看是比较高，该工程三峡工程化学灌浆从研究与应用所获成果水平来看是比较高，该工程在以下三个方面都达到了国际先进水平：应用国内研制的无毒丙烯在以下三个方面都达到了国际先进水平：应用国内研制的无毒丙烯酸盐浆材，替代有毒并有致癌可疑的丙凝浆材，首次建造大坝化学防酸盐浆材，替代有毒并有致癌可疑的丙凝浆材，首次建造大坝化学防渗帷幕网；选用渗帷幕网；选用CW环氧浆材和水泥环氧浆材和水泥化学复合灌浆技术，加固化学复合灌浆技术，加固软弱泥化断层破碎带；采用包括化学浆材在内的五层防渗止水措施，软弱泥化断层破碎带；采用包括化学浆材在

9、内的五层防渗止水措施，处理好泄水闸迎水面多条混凝土活缝。处理好泄水闸迎水面多条混凝土活缝。化学灌浆方法： 接缝灌浆 帷幕灌浆 固结灌浆 什么叫接缝灌浆？什么叫接缝灌浆？ 三峡大坝按工程设计分为泄洪、导墙、左右厂房、临三峡大坝按工程设计分为泄洪、导墙、左右厂房、临时船闸、纵向围堰、左右非溢流坝等时船闸、纵向围堰、左右非溢流坝等8大主体坝段，每个大主体坝段，每个主体坝段又分若干个浇筑坝段，共有主体坝段又分若干个浇筑坝段，共有80余个坝段，每个坝余个坝段，每个坝段又分几个坝块进行混凝土浇筑，各个坝块之间设计有缝段又分几个坝块进行混凝土浇筑，各个坝块之间设计有缝隙，为使各坝块连成一体，就需要使用接缝灌

10、浆，这就如隙，为使各坝块连成一体，就需要使用接缝灌浆，这就如同砌一堵墙，砖块之间需要用水泥浆连接一样。三峡二期同砌一堵墙，砖块之间需要用水泥浆连接一样。三峡二期工程在混凝土施工时，设计接缝灌浆量约工程在混凝土施工时，设计接缝灌浆量约43.5万立方米。万立方米。 接缝灌浆根据施工工艺的不同分为预埋管灌浆和拔称接缝灌浆根据施工工艺的不同分为预埋管灌浆和拔称灌浆两种，灌浆管网包括进浆管、回浆管和排气管。预埋灌浆两种，灌浆管网包括进浆管、回浆管和排气管。预埋管灌浆的管网呈立体排列布置，进、回浆管主管道埋于混管灌浆的管网呈立体排列布置，进、回浆管主管道埋于混凝土内部，再由支管连接到混凝土缝面上。拔管灌浆

11、的进、凝土内部，再由支管连接到混凝土缝面上。拔管灌浆的进、回浆管呈纵向布置于缝面上，间距一般为回浆管呈纵向布置于缝面上，间距一般为1.5米。米。 由于三由于三峡大坝泄水闸门必须在接缝灌浆完成后才能进行金属结构峡大坝泄水闸门必须在接缝灌浆完成后才能进行金属结构安装，所以混凝土浇筑、接缝灌浆和金属结构安装在施工安装，所以混凝土浇筑、接缝灌浆和金属结构安装在施工上形成了相互制约的关系。上形成了相互制约的关系。 什么叫帷幕灌浆？什么叫帷幕灌浆？ 由于三峡水库蓄水位高程由于三峡水库蓄水位高程175米，强大的水压可能使米，强大的水压可能使水穿过基岩深层裂隙而产生渗漏。为防止这种情况发生，水穿过基岩深层裂隙

12、而产生渗漏。为防止这种情况发生，施工人员沿着坝轴线打深孔再用高压把浆液灌注到基岩深施工人员沿着坝轴线打深孔再用高压把浆液灌注到基岩深处的裂隙中，这些浆液在岩石深处连成一体，形成一道完处的裂隙中，这些浆液在岩石深处连成一体，形成一道完整的挡水帷幕，所以称作帷幕灌浆。整的挡水帷幕，所以称作帷幕灌浆。 三峡大坝基岩体主要为微新（花岗）岩体，一般透水三峡大坝基岩体主要为微新（花岗）岩体，一般透水性微弱，局部透水性较强。为了有效控制坝基渗漏，降低性微弱，局部透水性较强。为了有效控制坝基渗漏，降低坝基扬压力，减小坝基渗透水量，增强基岩构造结构面内坝基扬压力，减小坝基渗透水量，增强基岩构造结构面内软弱充填物

13、质的长期渗透稳定性，在大坝坝基、通航建筑软弱充填物质的长期渗透稳定性，在大坝坝基、通航建筑物上闸首、山体连接段及两岸坝肩均布置有一定深度的灌物上闸首、山体连接段及两岸坝肩均布置有一定深度的灌浆孔，并在挡水前缘形成一道连续的防渗灌浆帷幕，全长浆孔，并在挡水前缘形成一道连续的防渗灌浆帷幕，全长约约3950米，钻孔进尺米，钻孔进尺33.6万米。万米。 三峡工程帷幕灌浆钻孔最大深度超过三峡工程帷幕灌浆钻孔最大深度超过100米，钻孔口米，钻孔口直径为直径为56至至76毫米，灌浆压力为毫米，灌浆压力为5.0至至6.0兆帕。兆帕。 什么叫固结灌浆？什么叫固结灌浆？ 固结灌浆主要用于处理大坝基础浅部岩体及地质

14、缺陷固结灌浆主要用于处理大坝基础浅部岩体及地质缺陷部位岩体的裂隙，改善坝基的应力状况，加强建基面的整部位岩体的裂隙，改善坝基的应力状况，加强建基面的整体性，提高大坝稳定性，一般处理深度为体性，提高大坝稳定性，一般处理深度为5到到8米。米。 三峡大坝建设基面优质和良质岩体约占三峡大坝建设基面优质和良质岩体约占98%，中等及，中等及较差岩体仅占较差岩体仅占2%。由于地质及坝基开挖、爆破等原因，。由于地质及坝基开挖、爆破等原因，基岩表层会产生大小不等的裂隙，三峡大坝建设在这样的基岩表层会产生大小不等的裂隙，三峡大坝建设在这样的岩石上，如不进行灌浆，局部可能产生不均匀沉降，坝基岩石上，如不进行灌浆，局

15、部可能产生不均匀沉降，坝基浅层也可能会造成漏水。所以在基础混凝土浇筑到浅层也可能会造成漏水。所以在基础混凝土浇筑到3米左米左右时，就要从混凝土表面钻孔，孔距一般为右时，就要从混凝土表面钻孔，孔距一般为2.5米，对浅米，对浅层裂隙进行灌浆处理，把大坝牢牢固定在可靠的基岩上。层裂隙进行灌浆处理，把大坝牢牢固定在可靠的基岩上。 基岩上的混凝土浇筑属于工程上的强约束区，不能有基岩上的混凝土浇筑属于工程上的强约束区，不能有较长的间歇，因此，对固结灌浆工期要求较紧。三峡大坝较长的间歇，因此，对固结灌浆工期要求较紧。三峡大坝设计固结灌浆进尺约设计固结灌浆进尺约30.7万米。万米。 环氧树脂类灌浆材料环氧树脂

16、类灌浆材料9.4.1环氧树脂灌浆材料环氧树脂灌浆材料 具有强度高，粘结力强，收缩小，化学稳定性好等特点。其粘结力和具有强度高，粘结力强，收缩小，化学稳定性好等特点。其粘结力和内聚力均大于混凝土，因此对于恢复结构的整体性，能起很好的作用。内聚力均大于混凝土，因此对于恢复结构的整体性，能起很好的作用。但其浆液黏度大、可注性小、憎水性强、与潮湿裂缝黏结力差。主要但其浆液黏度大、可注性小、憎水性强、与潮湿裂缝黏结力差。主要适用于裂缝修补和加固补强。适用于裂缝修补和加固补强。 聚氨酯类浆液分非水溶性聚氨酯浆液（简称聚氨酯类浆液分非水溶性聚氨酯浆液（简称PM）和水溶）和水溶性聚氨酯类浆液（简称性聚氨酯类浆

17、液（简称SPM）。）。 非水溶性聚氨酯类浆液：由多异氰酸酯和多羟基化合物聚非水溶性聚氨酯类浆液：由多异氰酸酯和多羟基化合物聚合而成。不溶于水，只溶于有机溶剂中。合而成。不溶于水，只溶于有机溶剂中。 水溶性聚氨酯类浆液：由预聚体和其他外加剂所组成。水溶性聚氨酯类浆液：由预聚体和其他外加剂所组成。 PM与与SPM的主要区别在于的主要区别在于SPM所用的聚醚是环氧乙烷聚所用的聚醚是环氧乙烷聚合物，而合物，而PM所用的聚醚是环氧丙烷聚合物，前者具有亲所用的聚醚是环氧丙烷聚合物，前者具有亲水性。水性。 聚氨酯类灌浆材料聚氨酯类灌浆材料技术中心化学灌浆材料研发计划技术中心化学灌浆材料研发计划 高渗透环氧灌

18、浆材料 建筑用聚氨酯系列灌浆材料（包括油性和水性、单组分和双组分共四种产品） 聚氨酯注浆堵水材料及其机器系统应用技术（堵水、号） 煤炭井下化学注浆加固系类（加固号、号和号）高渗透环氧灌浆材料高渗透环氧灌浆材料 高渗透环氧灌浆材料一种以环氧树脂为主料，并高渗透环氧灌浆材料一种以环氧树脂为主料，并添加活性稀释剂、高强度特种树脂、固化剂等复添加活性稀释剂、高强度特种树脂、固化剂等复合而成的高渗透、高强度、施工简便以及耐腐蚀、合而成的高渗透、高强度、施工简便以及耐腐蚀、耐老化性能优异的裂缝修补材料。由耐老化性能优异的裂缝修补材料。由A、B两个组两个组份组成，固化后凝结成坚硬的高聚物。份组成，固化后凝结

19、成坚硬的高聚物。 灌浆时浆液沿钢筋走向渗透，可提高混凝土内的灌浆时浆液沿钢筋走向渗透，可提高混凝土内的钢筋保护、增强钢筋与砼体的粘结效果；灌浆粘钢筋保护、增强钢筋与砼体的粘结效果；灌浆粘结时，浆液除充满裂缝外，还进一步渗透到两侧结时，浆液除充满裂缝外，还进一步渗透到两侧的毛细缝中，从而可使砼裂缝粘结处的加固带变的毛细缝中，从而可使砼裂缝粘结处的加固带变宽；可在砼体处于动载开合的情况下进行灌浆粘宽；可在砼体处于动载开合的情况下进行灌浆粘结修复；可修复严重破损的砼裂缝，经灌浆处理结修复；可修复严重破损的砼裂缝，经灌浆处理后的裂缝不重新开裂、不渗漏。后的裂缝不重新开裂、不渗漏。 JC/T 10412

20、007混凝土裂缝用环氧树脂灌浆材料 粘接强度、抗压、抗拉和抗剪强度高；粘接强度、抗压、抗拉和抗剪强度高； 优异的耐腐蚀和耐老化性能，对钢筋混凝土有极强的保护优异的耐腐蚀和耐老化性能，对钢筋混凝土有极强的保护作用；作用； 渗透力强，可在细微裂缝中深入渗透；渗透力强，可在细微裂缝中深入渗透； 对潮湿不敏感，可在无明水的潮湿面上施工；对潮湿不敏感，可在无明水的潮湿面上施工； 可灌性好，有充足的注浆操作时间；可灌性好，有充足的注浆操作时间； 固化后基本无毒，对环境无污染；固化后基本无毒，对环境无污染； 价格便宜，性价比优良。价格便宜，性价比优良。【性能特点【性能特点】【性能指标【性能指标】 基面处理：

21、裂缝应彻底的除尘、除垢及除锈处理，必须无灰、基面处理：裂缝应彻底的除尘、除垢及除锈处理，必须无灰、无油脂、无封闭剂或任何其它可能影响树脂对混凝土粘接的无油脂、无封闭剂或任何其它可能影响树脂对混凝土粘接的物质。可在潮湿的基面上施工，但不能有明水，以免涂层未物质。可在潮湿的基面上施工，但不能有明水，以免涂层未固化前被稀释而影响效果。固化前被稀释而影响效果。 配配 料：根据施工用量，将料：根据施工用量，将A、B组份按一定比例配制，并组份按一定比例配制，并用低速搅拌机搅拌混合液直至获得均匀的液体，搅拌器具必用低速搅拌机搅拌混合液直至获得均匀的液体，搅拌器具必须干燥、清洁。须干燥、清洁。 灌灌 浆：沿裂

22、缝处凿成为宽浆：沿裂缝处凿成为宽深为深为2-32-3cm“V”型小槽，型小槽，清理干净后用该产品将槽口均匀涂刷一次，将混合液（配比清理干净后用该产品将槽口均匀涂刷一次，将混合液（配比好的）与沙子（建筑用沙）按好的）与沙子（建筑用沙）按1:4-6的比例配成聚合物沙浆的比例配成聚合物沙浆以填于缝内。或先钻孔并安装注浆嘴：根据现场情况，确认以填于缝内。或先钻孔并安装注浆嘴：根据现场情况，确认注浆孔间距。选择适宜的注浆嘴，并粘贴，然后用手动泵或注浆孔间距。选择适宜的注浆嘴，并粘贴，然后用手动泵或机械泵注浆。由于本产品粘度较低，所以通常情况下没必要机械泵注浆。由于本产品粘度较低，所以通常情况下没必要采用

23、很高的注浆压力，以免破坏混凝土。采用很高的注浆压力，以免破坏混凝土。【施工工艺【施工工艺】聚氨酯注浆堵水材料（堵水号） 【产品描述【产品描述】 双组份注浆树脂，快速反应并硬化； 遇水反应加快，并产生膨胀； 固化物强度高，与岩石具有良好的粘结性，能对涌水裂隙起到快速有效的封堵效果，具有良好的柔韧性，能随岩层一起变形，保证良好的堵水效果； 渗透性好，反应时间快，生成的树脂具有较强的抗磨、抗冲击性能，能够长久的稳固地层； 采用专门的注浆泵和混合枪施工。 遇水反应快速膨胀，有效封堵水流通道；遇水反应快速膨胀，有效封堵水流通道； 粘度低、渗透性强；粘度低、渗透性强； 粘结性好、强度高，具有良好的塑性；粘

24、结性好、强度高，具有良好的塑性； 良好的韧性能适应长期的地压影响；良好的韧性能适应长期的地压影响； 施工快捷简单；施工快捷简单；【产品特点【产品特点】 煤矿井巷工程堵水煤矿井巷工程堵水 防水煤柱堵水与加固防水煤柱堵水与加固 坝体渗漏水治理及结构补强坝体渗漏水治理及结构补强 隧道熔岩、裂隙水封堵隧道熔岩、裂隙水封堵 煤岩体加固煤岩体加固【适用范围【适用范围】产品特性产品特性A组分组分B组分组分外观淡黄色液体深褐色23的密度1.00.051.20.0523的粘度300300混合比例1：1存储温度530530保质期/月（20）66包装（塑料桶）2530发泡性能本身不发泡，遇水发泡本身不发泡，遇水发泡

25、完全固化时间120 技术参数：技术参数：固化固化物物2323时的反应数据时的反应数据抗压强度（抗压强度（MPa）60粘结强度（粘结强度（MPa）3抗拉强度抗拉强度（MPa）20应用实验：应用实验：9.4.2甲凝灌浆材料甲凝灌浆材料 甲基丙烯酸甲酯堵漏浆液。简称甲甲基丙烯酸甲酯堵漏浆液。简称甲凝凝,是以甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯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。其粘度比成的一种低粘度灌浆材料。其粘度比水低水低,渗透力很强渗透力很强,可灌入可灌入0.050.1毫毫米的细微裂隙，聚合后强度和粘结力米的细微裂隙，聚合后