灌浆材料及其施工控制

1、半灌浆坝材料及败其暗施工邦控制唉邱小东皑 艾 拜 按湖北工业大学土澳建学院佰, 伴武汉捌 43006把8吧摘要坝: 哎本文对霸灌浆材料八的发展情况、分埃类及其工程应用巴做了简略介绍,巴随着防渗补强加奥固等工程的日益耙增多和对质量要矮求的不断提高，氨对灌浆材料也提佰出了高性能化、坝绿色化的要求。昂本文讨论了灌浆袄材料的袄发展方向和研究昂目标白，可以预见胺绿色新型灌浆材皑料敖是未来灌浆材料斑的发展主流。罢关键词:艾 绊灌浆材料 防水板混凝土 抗渗堵肮漏 环保 发展癌中图法分类号:柏 TU 528俺 办 跋 文献标志岸码: A 百 白 文章埃编号:肮Groutin版g Mater昂ial 颁QIU

2、Xia拔odong 艾School 鞍of Civi斑l Engin氨eering 扮and Arc伴hitectu挨re, Hub坝ei Univ芭ersity 阿of T疤echnolo鞍gy, Wuh啊an 430奥068盎Abstrac矮t: 版Here is案 a brie奥f intro般duction傲 of the癌 Grouti颁ng Mate袄rial柏叭s devel稗opment,癌 classi爸ficatio凹n and a瓣pplicat啊ion in 摆eng邦ineerin佰g. With爸 the in跋crease 伴of req唉uriment般 in

3、qua瓣ntity a摆nd qual唉ity, gr斑outing 捌materia般l itsel矮f must 艾have a HYPERLINK /?FORM=BNGCN l high-performance o 点拌击获昂取颁释义皑 败high-pe斑rforman哎ce搬 enviro稗nmental邦 respon埃se. 爸Through半 the di肮scussio癌n o叭f devel安oping t鞍rend an唉d resea俺rching 艾goal, i按t can s芭ee beyo摆nd that翱 the 爱environ耙mental 捌groutin

4、瓣g mater耙ial wil熬l be th摆e main 爱stream 摆of this傲 field 斑in the 颁future.哀Key wor哀ds: 癌Groutin翱g mteri癌al靶,waerpr皑oof con翱crete,i熬mpeviou懊s,envir懊onmenta百l prote安ction,d皑evelopm啊ent1 引言皑 昂 绊灌浆材料是将一半定的无机材料或哀者有机高分子材矮料配制成具有特坝定性能要求的浆熬液，采用压送设班备将其灌入缝隙坝或者孔洞中，将叭其扩散、胶凝或爱者固化，达到防败渗堵漏目的的一唉类防水材料。矮各种防水混凝土罢虽然在地下工程稗

5、中已经广泛应用昂，但仍有不少地埃方存在渗漏，漏败水的部位大部分啊在施工缝、裂缝靶、蜂窝麻面、埋扮设件等由于施工爸不慎或者基础沉百降造成渗漏的部肮位。在新开挖地伴下工程中，也会叭有大量地下水涌胺出，如果不及时叭止水，工程无法版开展。因此，灌佰浆止水法在地下盎工程中有它重要澳的意义，已成为挨一种地下工程防稗水施工中不可缺奥少的手段。皑2芭灌浆耙法八的发展叭、用途熬及种类哎2.1芭 扒灌浆耙材料的发展百灌浆半法出现于19世芭纪初。采用灌浆爱技术以解决土建班工程的有关技术芭难题，至今已有鞍一个世纪的历史氨。浆液注入到地矮层中去的方式是白该工法的关键。邦随着唉灌浆八技术的广泛应用哎，啊灌浆懊材料得到了较

6、大按的发展。澳灌浆啊材料从最早的石霸灰和黏土、水泥傲，发展到今天的奥水泥癌-斑水玻璃浆液、各办种化学浆液。而罢灌浆坝材料的开发与应败用，又反过来推昂动了背灌浆瓣法在更广泛的领鞍域内的应用。通哀常说的八灌浆佰材料是指浆液中白的主剂。哀灌浆盎材料必须是能固拔化的材料。习惯爸上把捌灌浆巴原材料分为粒状鞍材料和化学材料盎两个系统。而浆稗液是同主剂、固瓣化剂，以及溶剂哎、助剂经混合后扳所配成的液体，爸分为溶液型和悬胺浊液型两大类。哎2.2八灌浆案法疤的疤用途鞍灌浆止水法一般伴有两个方面的用柏途：一是用于在皑新开挖地下工程颁中对围岩进行防柏水处理，它的基碍本原理是将制成昂的浆液压入岩石稗裂缝，使它沿裂板隙

7、流动扩散，形隘成具有一定强度巴的低透水性的结蔼合体，从而堵塞板裂隙、截断水流按。围岩处理一般安采用水泥浆液和阿水泥化学浆液，背只有在碰到流砂白层、粉砂、细砂爸冲积层，才采用霸可灌性好的化学哀浆液灌浆。二是蔼对防水混凝土地罢下工程的堵漏修搬补，修补堵漏技碍术，是根据工程稗特点，针对不同俺的渗水情况，分邦析原因，选择相邦应的材料、工艺袄、机具设备等处隘理地下工程渗漏伴的一项专门性技绊术。艾2.版3皑灌浆芭材料的分类背2.3.1哀无机类灌浆材料哀应用于建筑防水八工程的无机类防疤水材料为颗粒型埃灌浆材料，是指暗有一种或几种惰搬性细颗粒状材料皑（如水泥、黏土爸、膨润土、粉灰斑、硅灰等）悬浮熬在水中形成浆

8、液哎，这类浆液也可凹称为悬浊型浆液芭、颗粒型浆液。水泥浆材氨水泥桨材是指采绊用42.5级以百上普通硅酸盐水案泥和水拌合成一唉定稠度的一类灌唉浆材料。水泥浆霸材是通过一定的氨注浆压力，使其笆在介质中发挥充背填和水化作用，凹硬化后成为水泥般石，从而起到填隘补裂缝和止水作胺用。肮水泥浆材是只有爸水泥和水调配而拌成的，其特点是吧外观为浅灰色浆白液，结石强度高隘，价格低，工艺袄比较简单。隘水泥桨材属于颗唉粒型浆材，对于吧微小裂缝的处理斑有时不能到达满安意效果；水泥浆瓣材凝固时间较长颁，仅适宜于不存班在流动水条件的跋混凝土裂缝和其隘他较大缺陷的修版补。单液水泥类浆液版以水泥为主要原把料，添加一定量版的水泥

9、附加剂并佰用水配制成的，耙采用单液工艺方啊式注入地基或建耙筑物缝隙的一类把浆液称之为单液巴水泥类浆液。靶单液水泥浆以水爱泥作为稗灌浆罢材料，其来源丰叭富，价格低廉；板浆液结石体强度靶高，抗渗性能好柏；采用单液工艺安，操作方便。但爸由于水泥是颗粒坝型材料，可注性氨差，难以注入中捌细粉砂层及裂隙扳岩层；水泥浆液罢初凝及终凝时间败比较长，不能准胺确控制，容易流翱失，结石率亦低盎。艾超细水泥吧灌浆凹材料版超细水泥（MC哎）是以比表面积按约8000瓣cm2/g的磨般细水泥组成的无巴机灌浆材料，其板颗粒极为细小，拔最大粒径d90凹=20um,艾平均粒径d50背0.敖086的特细，暗粉细砂层和最小岸宽度为3

10、0um巴般的缝隙，其结石凹强度见表矮；产品对环境败无污染，浆液的绊流动性、可灌性靶、稳定性、抗渗芭性、耐久性等性安能十分优良。超板细水泥捌灌浆柏材料适用于建造拔地下建筑的防水笆帷幕，抗渗堵漏肮和截断渗断水源俺，整体抗渗性等袄。凹超细水泥结石的拌强度性能拔项目岸龄期/d暗性能伴项目颁龄期/d埃性能靶抗弯强度拌MPa百3埃5.1百抗弯强度澳MPa蔼3靶25.6敖7阿6.4埃7哀39.8安28袄8.3伴28邦54水玻璃灌浆材料八水玻璃类灌浆材澳料是指水玻璃在胺胶凝剂作用下产扳生凝胶的一种灌哀浆材料。隘水玻璃即硅酸钠翱溶液，是一种胶瓣体溶液，水玻璃半灌浆就是将水玻岸璃溶液和胶凝剂埃同时灌入地层，坝混合

11、后产生化学埃胶凝反应，充填霸孔隙和岩石缝隙捌，生成固结体，懊以达到防渗堵漏皑或者加固补强的邦目的。懊水玻璃注浆材料靶的组成阿疤 盎水玻璃溶液 水爱玻璃溶液的主要白物理参数有：模白数、密度和黏度邦等，作为注浆用霸的水玻璃，对模岸数和密度有一定百的要求，模数的笆含义是：矮M(mol/m班ol)=SiO皑2/Na2O伴昂 胶凝剂 由耙于水玻璃浆液的俺凝胶反应比较复伴杂，其胶凝熬时间难以控制，伴凝胶质量存在着埃因溶脱现象而引拜起的耐久性的问懊题，碍在实际使用时往爱往将数种 胶凝翱剂混合起来使用斑。熬水玻璃主要性能绊对水玻璃浆液的岸影响颁水玻璃溶液是水捌玻璃浆液的主要坝成分，其黏度将巴直接影响着浆液敖的

12、黏度，而水玻搬璃溶液的黏度则捌与水玻璃的模数板、密度及温度有盎关。般水玻璃浆液的胶瓣凝时间主要受水耙玻璃溶液的密度伴、胶凝时间的性皑能和用量、水玻伴璃浆液的温度的胺影响。袄水玻璃的模数、扳胶凝剂的种类和佰用量是影响强度俺的主要因素，采拜用氯化钙胶凝体巴时，水玻璃模数扒与强度的关系见拌表凹水玻璃溶液模数把对强度的影响扳水玻璃溶液拔模数昂2.06摆2.5笆2.75绊3.06疤3.43哎3.66百3.9百密度（g/cm吧3）安1.332白1.332搬1.332扮1.332八1.332袄1.332熬1.332盎抗压强度/M拜p叭a瓣24h俺1伴3.4半4.0摆4.0柏3.63昂2.46佰1.51安15

13、d傲2.2耙4.85鞍5.35澳5.靶2爸4.3跋2.72矮2.0吧30d坝3.0敖5.5霸6.55肮6.55鞍5.0佰2.92拌1.72傲水玻璃浆液的配凹制隘水玻璃类浆液有熬水玻璃-氯化钙拌浆液、水玻璃-稗铝酸钠浆液、水敖玻璃-硅氟酸浆敖液等多种。扳水玻璃-氯化钙癌浆液 水玻璃扒与氯化钙两种液拔体在地下土壤中白相遇，立即发生八化学反应，生成扳二氧化硅胶体，奥并将土粒包围起肮来凝成整体，不昂仅起到防渗作用俺，更主要的是起爸到加固作用。矮水玻璃-铝酸钠鞍浆液 水玻璃百与铝酸钠反应，奥生成凝胶物质奥稗硅胶及硅酸铝盐肮，胶结砂和土壤胺，起到加固和堵芭水作用。癌水玻璃-硅氟酸安浆液 水玻璃氨与硅氟酸两

14、种药阿液一经相遇便产氨生絮状沉淀物，唉在性能上是一种埃比较好的水玻璃跋浆液。案水玻璃-有机胶凹凝剂类浆液 爱水玻璃还可以同八某些有机物一起俺用作注浆材料，摆如醋酸、酸性有哎机酸酯、醛类（跋乙二醇等），这吧类有机胶凝剂不柏会立即与水玻璃办反应，摆因而胶凝时间还百可以在较大范围阿内控制调节，这叭类浆液黏度低，扒扩散性能好。扮水泥水玻璃灌浆斑材料耙水泥水玻璃灌浆傲材料亦称CS浆癌液，是将水玻璃暗溶液和水泥浆液氨混合在一起，再皑加入外加剂配制挨而成的一类灌浆隘材料。此类灌浆隘材料具有水泥的凹优点，兼有化学瓣浆液的特色，是拔一种用途极其广癌泛，使用效果良唉好的灌浆材料。蔼选择浆液配合比奥时，主要应考虑稗

15、满足凝胶时间和白结石体的强度要奥求。凝胶时间是跋指水泥浆和水玻绊璃相混合对起到背浆液不能流动为敖止的一段时间，般水泥水玻璃类浆岸液的凝固时间可靶以从几秒钟到数盎十分钟内准确控摆制，影响其凝胶癌时间的主要因素哀有水泥品种、水邦泥浆浓度、水玻皑璃密度、水泥浆拔与水玻璃体积比肮及浆液温度等。癌2.3.2艾有机类灌浆材料唉有机类灌浆材料绊又称为无颗粒快伴凝灌浆材料。有癌机灌浆材料比水霸泥等无机类灌浆扒材料具有较好的按可灌性，而且能叭按工程的需要调颁节浆液的胶凝时爸间，有的可在瞬八间凝胶，故有机般类灌浆材料适用艾于有流动水部位疤的堵漏或者防渗八。肮化学灌浆材料按吧其材质可进一步摆分为丙烯酰胺类碍、甲基丙

16、烯酸酯爸类、环氧树脂类氨以及聚氨酯类等敖多种。邦聚氨酯类化学灌皑浆材料八聚氨酯化学灌浆挨材料的主要成分氨是以多异氰酸酯扒与多羟基化合物胺作用生成的预聚爸体，预聚体在于扒增塑剂、溶剂、吧催化剂、表面活爸性剂、填充剂等澳配制而成的一种氨高分子灌浆材料鞍。百聚氨酯类浆液是敖一种防渗堵漏能阿力较强、固结强癌度高的灌浆材料扒，其类型有非水哎溶性聚氨酯、水拔溶性聚氨酯、弹按性聚氨酯等三类扳。哎非水溶性聚氨酯版 爱 芭 安非水溶性聚氨酯靶灌浆材料是以甲傲苯二异氰酸酯、绊聚醚有机锡、邻败苯二甲酸二丁酯拔、三乙胺、吐温昂-80、丙酮等凹原料配制而成的耙。唉本品特点：非水昂溶性聚氨酯浆液瓣若遇水是稳定的伴，遇水则

17、立即反鞍应，由于水了反盎应，故浆液不会扳被水稀释或冲走艾。浆液在压力下肮进入混凝土裂缝暗，同时向混凝土摆裂缝四周围渗透案，由于浆液中含袄有未反应的异氰俺酸基团，遇水又皑发生反应，放出皑大量二氧化碳，办发泡膨胀发生二笆次渗透，继续渗八入混凝土缝隙，伴又由于一些交联柏反应的发生，反把应物的黏度不断敖增大，形成网状班结构，最终成为拜密度小，有一定邦强度的固结物，爱浆液的聚合时间安可不受限制，可昂采用单液灌浆，坝施工方便。搬水溶性聚氨酯 把 昂水溶性聚氨酯是扳由环氧乙烷或环按氧乙烷及环氧乙靶烷开环共聚的聚罢醚与异氰酸酯合哀成制得。该浆液的特点：敖岸浆液能均匀地分敖散或溶解在大量疤水中，凝胶后形按成包有

18、水的弹性矮体。斑搬结石体的抗渗性柏能良好瓣氨凝胶时间可以根隘据催化剂或缓凝板剂的用量在数秒罢到数十分钟之间把调节弹性聚氨酯 癌弹性聚氨酯是一哀种弹性好、强度疤高、凝结力强的埃柔性灌缝材料。版本品用来处理变颁形缝或在反复变稗形情况下的混凝般土裂缝较为理想袄。本品可在室温隘下固化，在试点盎工程中效果良好拌，但目前资源较摆少，价格较高。板丙烯酰胺类化学澳灌浆材料拜丙烯酰胺类化学凹灌浆材料是一种版快速堵漏止水材傲料，是以丙烯酰扮胺为主剂，添加芭交联剂、促成剂岸、引发剂按一定案的配合比配制而袄成吧，丙凝浆液分甲蔼、乙两液，施工斑时用两种等量容挨积同时等压，等拌量喷射混合，合隘成丙凝浆液，注挨入补漏部位，

19、经暗引发、聚合、交伴联反应后，形成岸富有弹性但不溶般于水的高分子硬凹性凝胶。本品特点如下：凹捌浆液黏度低，渗懊透性好，可在水唉压十分潮湿的环岸境下凝聚敖靶凝结时间可随配岸比准确控制在数百秒至几小时内，盎可在水量大，水爸速快的环境下凝翱结背疤抗渗性好，几乎扮是不透水的，凝半胶形成后，在水暗中还稍有膨胀，靶干缩后遇水还可搬以膨胀，能长期暗确保良好的堵水瓣性能把疤丙凝胶不溶于水翱和煤油、汽油等昂有机溶剂，能耐岸酸、碱、细菌的袄侵蚀，亦不受大胺气条件的影响安爸具有一定的强度霸和较好的弹性和巴可变性扳本品适用于泵房稗、水坝、水池、哀隧道、岩基等工癌程堵水、补漏、癌防渗。拌甲凝化学灌浆材懊料捌甲凝化学灌浆

20、材碍料是以甲基丙烯笆酸甲酯为主剂，吧加入增塑剂、引昂发剂和促进剂等拔组分配制而成的叭一种高分子注浆霸材料。般甲凝化学灌浆材绊料适用于在干燥碍条件下的裂缝补碍强，尤其是对微罢细裂缝的补强，邦甲凝还适用于岩拜石地基灌浆工程班等。在甲凝化学背灌浆材料忌水，芭不宜应用于直接耙的堵漏止水，同板时也不能再十分澳潮湿的环境下使挨用。拜本品具有以下特哎点：爱扳黏度低，可灌性暗好，有良好的渗熬透性，能灌0.靶03mm的混凝哎土细裂缝俺埃甲凝浆液的凝结扳时间可任意控制拜在几分钟到几小埃时内碍叭与伴结构件的粘结强碍度高，同时对光败和许多化学试剂版的稳定性好，耐绊老化，能抗水，奥抗稀酯和碱的侵挨蚀伴暗甲凝在混凝土中班

21、渗透能力强，扩澳散半径大，由于搬它的伸长率大，半故能承受混凝土胺热胀冷缩的变形爸，材料本身对混癌凝土中的钢筋无皑锈蚀作用，并且盎能与混凝土及钢肮筋牢固粘接，增俺进钢筋混凝土的氨力学强度，延长埃建筑物的使用年柏限。拌环氧树脂类化学艾灌浆材料盎环氧树脂类化学败灌浆材料有环氧败树脂、稀释剂、懊固化剂、及粉料班等在冷状态下配癌制而成的一类灌傲浆防水材料，其板品种有环氧树脂霸胶泥、浆液能。袄本斑产品特点阿如下：埃哎 高强早强：扮抗压、粘结等物盎理力学性能远优哎于普通水泥基灌背浆料。哀扒自流性：可办填充全部空隙，艾满足设备二次灌翱浆的要求。靶奥无收缩：保皑证设备与基础之八间紧密接触，确皑保高精度的安装瓣需

22、要。坝暗水乳环氧水暗泥基：环氧树脂把与高品质水泥共绊同作用，耐久性柏强且符合绿色环耙保要求。疤捌耐腐蚀性：稗可以承受酸、碱俺、盐、油脂等化靶学品长期接触腐败蚀。捌扮抗蠕变性：胺在恶劣物理工况岸下长期使用而无昂塑性变形，保证唉设备定位长期精背确。本产品用途如下斑碍半 背用于压缩机、泵八、冲压机、粉碎俺机、球磨机等高佰振动性设备的二疤次灌浆安装。艾盎 盎 暗用于易受化学侵阿蚀的设备基础区扒域灌浆。柏斑佰 斑用于轨道基础，扳桥梁支撑座等受肮强压力区域灌浆百。袄爸把 斑用于锚栓钢筋种芭植及建筑结构混艾凝土补强加固。暗搬把 啊可用于潮湿基层叭。版哎 半 氨粘结力强。把3懊灌浆施工控制及捌效果探查癌3.1

23、肮灌浆施工控制暗3.1.1般灌浆控制因素皑灌浆法的实质是疤用气压、液压或捌电化学原理，把扒某些能固化的浆败液注入天然的和岸人为的裂缝或孔袄隙，以改善各种矮介质的物理力学懊性质邦的一种堵漏防渗跋方法。背影响灌浆效果的八因素包括灌浆压爱力、搬灌浆量、版灌浆速度、浆材版的种类及其浓度颁、配方、固化时爸间以及灌浆方式奥、孔距、排距、隘灌浆顺序等。通袄过控制这些条件般来实现相应的控般制目标皑, 翱例如矮浆液的扩散半径背、劈裂范围、结鞍石体的形状和强板度、灌浆加固体斑强度和渗透性等罢。然而疤, 昂在实际情况下伴中是不可能懊任意改变胺如此复杂的多种袄条件稗的，拜只能改变其中的案一项或几项。但吧是挨, 跋可以

24、在不同的灌霸浆阶段调整不同爱的工艺条件癌, 柏及时调整某些技凹术参数蔼, 按进而控制安整个灌浆过程。袄3.1.2哎灌浆施工过程监澳控佰在现场灌浆施工把控制中傲, 吧监控实际灌浆压瓣力傲p 矮和灌浆速度案q 皑。通过伴q 懊的积分肮, 败来计算每灌浆米案的总吸浆量邦V翱。澳3.1.3疤 稗灌浆标准挨灌浆标准是指灌埃浆后应达到的质盎量标准。正常操稗作中应该掌握什白么标准来结束一斑个灌浆过程。一版般标准是通过灌般浆量扒( 扒定量灌浆斑) 俺、灌浆压力罢( 扮定压灌浆版) 班、灌浆强度按( 懊恒定安GIN 埃值胺) 颁来控制灌浆操作佰与结束一个灌浆八过程的标准。艾3俺.2白灌浆效果探查方拔法的分类及选

25、用奥注浆效果探查方隘法分类表拌方法八项目蔼范围形状扮土质参数霸( 碍抗剪强度、抗压拌强度、粘聚力、般内摩擦角、密度爸、渗水系数等等扒)盎名称袄测量的量稗地斑表暗探安查昂声波法叭波速哀载荷试验、变形癌模量、承载力埃电阻率剖面法皑电阻率熬弹性波法氨波速办地下雷达探测法岸介电常数板水准仪、经纬仪板地表抬高袄建筑物变位爸钻耙孔埃探隘查挨电阻法搬电阻邦标准贯入摆: 安测定肮N 岸值绊, 败估算变形模量、埃粘聚力、内摩擦邦角、相对密度、傲弹性波速等十字八板剪切实验伴: 爱抗剪强度触探法搬动触探板: 霸测定皑N 搬值、推算承载力盎静触探矮: 熬空隙压力、测定百锤尖阻力、侧壁凹摩阻力、估算承鞍载力、压缩模量盎

26、等旋转触探旁压疤试验半: 挨旁压模量、承载摆力孔内载荷实验巴: 疤承载力渗水系数按测定钻孔取芯取鞍样化学分析室内爱强度试验皑电阻率剖面法埃电阻率唉电探层半电阻率八电磁波跨孔法敖V背地下雷达法艾弹性波法搬V板声波法败V伴测温法艾温度变化扒颜色识别法岸中子分水凹衰减量半电阻率+锥尖阻搬力+中子水分计半4灌浆材料的发扳展方向岸传统的水泥俺和黏土类颗粒材澳料由于粒度大，翱可灌性低蔼等缺点使得其不熬能同时满足不同唉的地层类型。传案统的水玻璃类灌邦浆材料固结强底盎低，且生成的凝百胶产物对环境有班一定的污染。高百分子化学浆材施氨工成本较高，在罢经济性及耐久性颁方面使用其难以背大量使用，板且都有一定程度稗的毒性，易污染瓣环境并危及人的埃身体健康。矮由此，灌浆材料隘在未来的发展方芭向应该朝着提高袄环保要求，提高氨耐久性等问题上蔼努力，寻求渗透隘性强、可注性好板、无污染、固结笆体强度较高、凝岸胶时间易于控制白、价格便宜和施八工方便等综合性霸能指标高及成本笆较低的绿色新型啊灌浆材料是今后氨材料学界和工程吧界研究开发的共拜同课题。5 结语摆目前我国大力提瓣倡建筑的节能环肮保和建筑的创新盎，凹新型无机胶凝材笆料的研究开发及扮现有粒状材料的霸细化是今后注浆按材料的发展方向蔼。癌这就为吧新型无机胶凝材癌料的研究开发霸提供了有利机会搬，笔者认为，氨新型无机胶凝