浅析灌浆材料及其施工控制

1、灌浆材料及其施施工控制邱小东 湖北工业大学土土建学院, 武汉 4330068摘要: 本文对对灌浆材料的发发展情况、分分类及其工程程应用做了简简略介绍,随随着防渗补强强加固等工程程的日益增多多和对质量要要求的不断提提高，对灌浆浆材料也提出出了高性能化化、绿色化的的要求。本文文讨论了灌浆浆材料的发展展方向和研究究目标，可以以预见绿色新新型灌浆材料料是未来灌浆浆材料的发展展主流。关键词: 灌浆浆材料 防水水混凝土 抗抗渗堵漏 环环保 发展中图法分类号: TU 5528 文文献标志码: A 文章编编号:Groutinng Matteriall QIU Xiaaodongg School of Ciiv

2、il EEngineeeringg and Archiitectuure, HHubei Univeersityy of TTechnoology, Wuhaan 4330068Abstracct: Heere iss a brrief iintrodductioon of the GGroutiing Maateriaals devvelopmment, classsificaation and aappliccationn in eengineeeringg. Witth thee incrrease of rrequriiment in quuantitty andd quallity,

3、 groutting mmateriial ittself must have a HYPERLINK /?FORM=BNGCN l high-performance o 点击获取释义 highh-perfformannce ennvironnmentaal ressponsee. Thrrough the ddiscusssion of deevelopping ttrend and rresearrchingg goall, it can ssee beeyond that the eenviroonmenttal grroutinng matteriall willl be tthe m

4、aain sttream of thhis fiield iin thee futuure.Key worrds: GGroutiing mtteriall,waerrprooff conccrete,impevvious,envirronmenntal pprotecction,devellopmennt1 引言 灌浆材材料是将一定定的无机材料料或者有机高高分子材料配配制成具有特特定性能要求求的浆液，采采用压送设备备将其灌入缝缝隙或者孔洞洞中，将其扩扩散、胶凝或或者固化，达达到防渗堵漏漏目的的一类类防水材料。各种防水混凝土土虽然在地下下工程中已经经广泛应用，但但仍有不少地地方存在渗漏漏，漏水

5、的部部位大部分在在施工缝、裂裂缝、蜂窝麻麻面、埋设件件等由于施工工不慎或者基基础沉降造成成渗漏的部位位。在新开挖挖地下工程中中，也会有大大量地下水涌涌出，如果不不及时止水，工工程无法开展展。因此，灌灌浆止水法在在地下工程中中有它重要的的意义，已成成为一种地下下工程防水施施工中不可缺缺少的手段。2灌浆法的发展展、用途及种类类2.1 灌浆材材料的发展灌浆法出现于119世纪初。采采用灌浆技术术以解决土建建工程的有关关技术难题，至至今已有一个个世纪的历史史。浆液注入入到地层中去去的方式是该该工法的关键键。随着灌浆浆技术的广泛泛应用，灌浆浆材料得到了了较大的发展展。灌浆材料从最最早的石灰和和黏土、水泥泥

6、，发展到今今天的水泥-水玻璃浆液液、各种化学学浆液。而灌灌浆材料的开开发与应用，又又反过来推动动了灌浆法在更广广泛的领域内内的应用。通通常说的灌浆浆材料是指浆浆液中的主剂剂。灌浆材料必须须是能固化的的材料。习惯惯上把灌浆原材料分分为粒状材料料和化学材料料两个系统。而而浆液是同主主剂、固化剂剂，以及溶剂剂、助剂经混混合后所配成成的液体，分分为溶液型和和悬浊液型两两大类。2.2灌浆法的的用途灌浆止水法一般般有两个方面面的用途：一一是用于在新新开挖地下工工程中对围岩岩进行防水处处理，它的基基本原理是将将制成的浆液液压入岩石裂裂缝，使它沿沿裂隙流动扩扩散，形成具具有一定强度度的低透水性性的结合体，从从

7、而堵塞裂隙隙、截断水流流。围岩处理理一般采用水水泥浆液和水水泥化学浆液液，只有在碰碰到流砂层、粉粉砂、细砂冲冲积层，才采采用可灌性好好的化学浆液液灌浆。二是是对防水混凝凝土地下工程程的堵漏修补补，修补堵漏漏技术，是根根据工程特点点，针对不同同的渗水情况况，分析原因因，选择相应应的材料、工工艺、机具设设备等处理地地下工程渗漏漏的一项专门门性技术。2.3灌浆材料料的分类2.3.1无机机类灌浆材料料应用于建筑防水水工程的无机机类防水材料料为颗粒型灌灌浆材料，是是指有一种或或几种惰性细细颗粒状材料料（如水泥、黏黏土、膨润土土、粉灰、硅硅灰等）悬浮浮在水中形成成浆液，这类类浆液也可称称为悬浊型浆浆液、颗

8、粒型型浆液。水泥浆材水泥桨材是指采采用42.55级以上普通通硅酸盐水泥泥和水拌合成成一定稠度的的一类灌浆材材料。水泥浆浆材是通过一一定的注浆压压力，使其在在介质中发挥挥充填和水化化作用，硬化化后成为水泥泥石，从而起起到填补裂缝缝和止水作用用。水泥浆材是只有有水泥和水调调配而成的，其其特点是外观观为浅灰色浆浆液，结石强强度高，价格格低，工艺比比较简单。水水泥桨材属于于颗粒型浆材材，对于微小小裂缝的处理理有时不能到到达满意效果果；水泥浆材材凝固时间较较长，仅适宜宜于不存在流流动水条件的的混凝土裂缝缝和其他较大大缺陷的修补补。单液水泥类浆液液以水泥为主要原原料，添加一一定量的水泥泥附加剂并用用水配制

9、成的的，采用单液液工艺方式注注入地基或建建筑物缝隙的的一类浆液称称之为单液水水泥类浆液。单液水泥浆以水水泥作为灌浆浆材料，其来来源丰富，价价格低廉；浆浆液结石体强强度高，抗渗渗性能好；采采用单液工艺艺，操作方便便。但由于水水泥是颗粒型型材料，可注注性差，难以以注入中细粉粉砂层及裂隙隙岩层；水泥泥浆液初凝及及终凝时间比比较长，不能能准确控制，容容易流失，结结石率亦低。超细水泥灌浆材材料超细水泥（MCC）是以比表表面积约80000cm22/g的磨细细水泥组成的的无机灌浆材材料，其颗粒粒极为细小，最最大粒径d990=200um,平均均粒径d50000.086的的特细，粉细细砂层和最小小宽度为300u

10、m的缝隙，其其结石强度见见表；产品对环环境无污染，浆浆液的流动性性、可灌性、稳稳定性、抗渗渗性、耐久性性等性能十分分优良。超细细水泥灌浆材料适用用于建造地下下建筑的防水水帷幕，抗渗渗堵漏和截断断渗断水源，整整体抗渗性等等。超细水泥结石的的强度性能项目龄期/d性能项目龄期/d性能抗弯强度MPa35.1抗弯强度MPa325.676.4739.8288.32854水玻璃灌浆材料料水玻璃类灌浆材材料是指水玻玻璃在胶凝剂剂作用下产生生凝胶的一种种灌浆材料。水玻璃即硅酸钠钠溶液，是一一种胶体溶液液，水玻璃灌灌浆就是将水水玻璃溶液和和胶凝剂同时时灌入地层，混混合后产生化化学胶凝反应应，充填孔隙隙和岩石缝隙隙

11、，生成固结结体，以达到到防渗堵漏或或者加固补强强的目的。水玻璃注浆材料料的组成 水玻璃溶液液 水玻璃溶溶液的主要物物理参数有：模数、密度度和黏度等，作作为注浆用的的水玻璃，对对模数和密度度有一定的要要求，模数的的含义是：M(mol/mmol)=SSiO2/NNa2O 胶凝剂 由于水玻璃璃浆液的凝胶胶反应比较复复杂，其胶凝凝时间难以控控制，凝胶质质量存在着因因溶脱现象而而引起的耐久久性的问题，在实际使用时往往将数种 胶凝剂混合起来使用。水玻璃主要性能能对水玻璃浆浆液的影响水玻璃溶液是水水玻璃浆液的的主要成分，其其黏度将直接接影响着浆液液的黏度，而而水玻璃溶液液的黏度则与与水玻璃的模模数、密度及及

12、温度有关。水玻璃浆液的胶胶凝时间主要要受水玻璃溶溶液的密度、胶胶凝时间的性性能和用量、水水玻璃浆液的的温度的影响响。水玻璃的模数、胶胶凝剂的种类类和用量是影影响强度的主主要因素，采采用氯化钙胶胶凝体时，水水玻璃模数与与强度的关系系见表水玻璃溶液模数数对强度的影影响水玻璃溶液模数2.062.52.753.063.433.663.9密度（g/cmm3）1.3321.3321.3321.3321.3321.3321.332抗压强度/Mppa24h13.44.04.03.632.461.5115d2.24.855.322.030d3.05.56.556.555.02.921.72水玻璃浆液的配配制水玻

13、璃类浆液有有水玻璃-氯氯化钙浆液、水水玻璃-铝酸酸钠浆液、水水玻璃-硅氟氟酸浆液等多多种。水玻璃-氯化钙钙浆液 水水玻璃与氯化化钙两种液体体在地下土壤壤中相遇，立立即发生化学学反应，生成成二氧化硅胶胶体，并将土土粒包围起来来凝成整体，不不仅起到防渗渗作用，更主主要的是起到到加固作用。水玻璃-铝酸钠钠浆液 水水玻璃与铝酸酸钠反应，生生成凝胶物质质硅胶及硅硅酸铝盐，胶胶结砂和土壤壤，起到加固固和堵水作用用。水玻璃-硅氟酸酸浆液 水水玻璃与硅氟氟酸两种药液液一经相遇便便产生絮状沉沉淀物，在性性能上是一种种比较好的水水玻璃浆液。水玻璃-有机胶胶凝剂类浆液液 水玻璃璃还可以同某某些有机物一一起用作注浆浆

14、材料，如醋醋酸、酸性有有机酸酯、醛醛类（乙二醇醇等），这类类有机胶凝剂剂不会立即与与水玻璃反应应，因而胶凝凝时间还可以以在较大范围围内控制调节节，这类浆液液黏度低，扩扩散性能好。水泥水玻璃灌浆浆材料水泥水玻璃灌浆浆材料亦称CCS浆液，是是将水玻璃溶溶液和水泥浆浆液混合在一一起，再加入入外加剂配制制而成的一类类灌浆材料。此此类灌浆材料料具有水泥的的优点，兼有有化学浆液的的特色，是一一种用途极其其广泛，使用用效果良好的的灌浆材料。选择浆液配合比比时，主要应应考虑满足凝凝胶时间和结结石体的强度度要求。凝胶胶时间是指水水泥浆和水玻玻璃相混合对对起到浆液不不能流动为止止的一段时间间，水泥水玻玻璃类浆液的

15、的凝固时间可可以从几秒钟钟到数十分钟钟内准确控制制，影响其凝凝胶时间的主主要因素有水水泥品种、水水泥浆浓度、水水玻璃密度、水水泥浆与水玻玻璃体积比及及浆液温度等等。2.3.2有机机类灌浆材料料有机类灌浆材料料又称为无颗颗粒快凝灌浆浆材料。有机机灌浆材料比比水泥等无机机类灌浆材料料具有较好的的可灌性，而而且能按工程程的需要调节节浆液的胶凝凝时间，有的的可在瞬间凝凝胶，故有机机类灌浆材料料适用于有流流动水部位的的堵漏或者防防渗。化学灌浆材料按按其材质可进进一步分为丙丙烯酰胺类、甲甲基丙烯酸酯酯类、环氧树树脂类以及聚聚氨酯类等多多种。聚氨酯类化学灌灌浆材料聚氨酯化学灌浆浆材料的主要要成分是以多多异氰

16、酸酯与与多羟基化合合物作用生成成的预聚体，预预聚体在于增增塑剂、溶剂剂、催化剂、表表面活性剂、填填充剂等配制制而成的一种种高分子灌浆浆材料。聚氨酯类浆液是是一种防渗堵堵漏能力较强强、固结强度度高的灌浆材材料，其类型型有非水溶性性聚氨酯、水水溶性聚氨酯酯、弹性聚氨氨酯等三类。非水溶性聚氨酯酯 非水溶溶性聚氨酯灌灌浆材料是以以甲苯二异氰氰酸酯、聚醚醚有机锡、邻邻苯二甲酸二二丁酯、三乙乙胺、吐温-80、丙酮酮等原料配制制而成的。本品特点：非水水溶性聚氨酯酯浆液若遇水水是稳定的，遇遇水则立即反反应，由于水水了反应，故故浆液不会被被水稀释或冲冲走。浆液在在压力下进入入混凝土裂缝缝，同时向混混凝土裂缝四四

17、周围渗透，由由于浆液中含含有未反应的的异氰酸基团团，遇水又发发生反应，放放出大量二氧氧化碳，发泡泡膨胀发生二二次渗透，继继续渗入混凝凝土缝隙，又又由于一些交交联反应的发发生，反应物物的黏度不断断增大，形成成网状结构，最最终成为密度度小，有一定定强度的固结结物，浆液的的聚合时间可可不受限制，可可采用单液灌灌浆，施工方方便。水溶性聚氨酯 水溶性聚氨酯是是由环氧乙烷烷或环氧乙烷烷及环氧乙烷烷开环共聚的的聚醚与异氰氰酸酯合成制制得。该浆液的特点：浆液能均匀地地分散或溶解解在大量水中中，凝胶后形形成包有水的的弹性体。结石体的抗渗渗性能良好凝胶时间可以以根据催化剂剂或缓凝剂的的用量在数秒秒到数十分钟钟之间

18、调节弹性聚氨酯 弹性聚氨酯是一一种弹性好、强强度高、凝结结力强的柔性性灌缝材料。本本品用来处理理变形缝或在在反复变形情情况下的混凝凝土裂缝较为为理想。本品品可在室温下下固化，在试试点工程中效效果良好，但但目前资源较较少，价格较较高。丙烯酰胺类化学学灌浆材料丙烯酰胺类化学学灌浆材料是是一种快速堵堵漏止水材料料，是以丙烯烯酰胺为主剂剂，添加交联联剂、促成剂剂、引发剂按按一定的配合合比配制而成成，丙凝浆液液分甲、乙两两液，施工时时用两种等量量容积同时等等压，等量喷喷射混合，合合成丙凝浆液液，注入补漏漏部位，经引引发、聚合、交交联反应后，形形成富有弹性性但不溶于水水的高分子硬硬性凝胶。本品特点如下：浆

19、液黏度低，渗渗透性好，可可在水压十分分潮湿的环境境下凝聚凝结时间可随随配比准确控控制在数秒至至几小时内，可可在水量大，水水速快的环境境下凝结抗渗性好，几几乎是不透水水的，凝胶形形成后，在水水中还稍有膨膨胀，干缩后后遇水还可以以膨胀，能长长期确保良好好的堵水性能能丙凝胶不溶于于水和煤油、汽汽油等有机溶溶剂，能耐酸酸、碱、细菌菌的侵蚀，亦亦不受大气条条件的影响具有一定的强强度和较好的的弹性和可变变性本品适用于泵房房、水坝、水水池、隧道、岩岩基等工程堵堵水、补漏、防防渗。甲凝化学灌浆材材料甲凝化学灌浆材材料是以甲基基丙烯酸甲酯酯为主剂，加加入增塑剂、引引发剂和促进进剂等组分配配制而成的一一种高分子注

20、注浆材料。甲凝化学灌浆材材料适用于在在干燥条件下下的裂缝补强强，尤其是对对微细裂缝的的补强，甲凝凝还适用于岩岩石地基灌浆浆工程等。在在甲凝化学灌灌浆材料忌水水，不宜应用用于直接的堵堵漏止水，同同时也不能再再十分潮湿的的环境下使用用。本品具有以下特特点：黏度低，可灌灌性好，有良良好的渗透性性，能灌0.03mm的的混凝土细裂裂缝甲凝浆液的凝凝结时间可任任意控制在几几分钟到几小小时内与结构件的粘粘结强度高，同同时对光和许许多化学试剂剂的稳定性好好，耐老化，能能抗水，抗稀稀酯和碱的侵侵蚀甲凝在混凝土土中渗透能力力强，扩散半半径大，由于于它的伸长率率大，故能承承受混凝土热热胀冷缩的变变形，材料本本身对混

21、凝土土中的钢筋无无锈蚀作用，并并且能与混凝凝土及钢筋牢牢固粘接，增增进钢筋混凝凝土的力学强强度，延长建建筑物的使用用年限。环氧树脂类化学学灌浆材料环氧树脂类化学学灌浆材料有有环氧树脂、稀稀释剂、固化化剂、及粉料料等在冷状态态下配制而成成的一类灌浆浆防水材料，其其品种有环氧氧树脂胶泥、浆浆液能。本产品特点如下下： 高强早强强：抗压、粘粘结等物理力力学性能远优优于普通水泥泥基灌浆料。自流性：可填充全部部空隙，满足足设备二次灌灌浆的要求。无收缩：保证设备与与基础之间紧紧密接触，确确保高精度的的安装需要。水乳环氧氧水泥基：环环氧树脂与高高品质水泥共共同作用，耐耐久性强且符符合绿色环保保要求。耐腐蚀性性

22、：可以承受受酸、碱、盐盐、油脂等化化学品长期接接触腐蚀。抗蠕变性性：在恶劣物物理工况下长长期使用而无无塑性变形，保保证设备定位位长期精确。本产品用途如下下 用于压缩缩机、泵、冲冲压机、粉碎碎机、球磨机机等高振动性性设备的二次次灌浆安装。 用于易受受化学侵蚀的的设备基础区区域灌浆。 用于轨道道基础，桥梁梁支撑座等受受强压力区域域灌浆。 用于锚栓栓钢筋种植及及建筑结构混混凝土补强加加固。 可用于潮潮湿基层。 粘结力强强。3灌浆施工控制制及效果探查查3.1灌浆施工工控制3.1.1灌浆浆控制因素灌浆法的实质是是用气压、液液压或电化学学原理，把某某些能固化的的浆液注入天天然的和人为为的裂缝或孔孔隙，以改

23、善善各种介质的的物理力学性性质的一种堵堵漏防渗方法法。影响灌浆效果的的因素包括灌灌浆压力、灌灌浆量、灌浆浆速度、浆材材的种类及其其浓度、配方方、固化时间间以及灌浆方方式、孔距、排排距、灌浆顺顺序等。通过过控制这些条条件来实现相相应的控制目目标, 例如浆液的扩扩散半径、劈劈裂范围、结结石体的形状状和强度、灌灌浆加固体强强度和渗透性性等。然而, 在实际情情况下中是不不可能任意改改变如此复杂杂的多种条件件的，只能改变其中的的一项或几项项。但是, 可以在不同同的灌浆阶段段调整不同的的工艺条件, 及时调整整某些技术参参数, 进而控制制整个灌浆过过程。3.1.2灌浆浆施工过程监监控在现场灌浆施工工控制中,

24、 监控实际灌灌浆压力p 和灌浆速度度q 。通过q 的积分, 来计算每每灌浆米的总总吸浆量V。3.1.3 灌灌浆标准灌浆标准是指灌灌浆后应达到到的质量标准准。正常操作作中应该掌握握什么标准来来结束一个灌灌浆过程。一一般标准是通通过灌浆量( 定量灌浆浆) 、灌浆压压力( 定压灌浆浆) 、灌浆强强度( 恒定GIN 值) 来控制灌灌浆操作与结结束一个灌浆浆过程的标准准。3.2灌浆效果果探查方法的的分类及选用用注浆效果探查方方法分类表方法项目范围形状土质参数( 抗抗剪强度、抗抗压强度、粘粘聚力、内摩摩擦角、密度度、渗水系数数等等)名称测量的量地表探查声波法波速载荷试验、变形形模量、承载载力电阻率剖面法电

25、阻率弹性波法波速地下雷达探测法法介电常数水准仪、经纬仪仪地表抬高建筑物变位钻孔探查电阻法电阻标准贯入: 测测定N 值, 估算变形形模量、粘聚聚力、内摩擦擦角、相对密密度、弹性波波速等十字板板剪切实验: 抗剪强度度触探法动触触探: 测定N 值、推算算承载力静触触探: 空隙压力力、测定锤尖尖阻力、侧壁壁摩阻力、估估算承载力、压压缩模量等旋旋转触探旁压压试验: 旁压模量量、承载力孔孔内载荷实验验: 承载力渗渗水系数测定定钻孔取芯取取样化学分析析室内强度试试验电阻率剖面法电阻率电探层电阻率电磁波跨孔法V地下雷达法弹性波法V声波法V测温法温度变化颜色识别法中子分水衰减量电阻率+锥尖阻阻力+中子水水分计4

26、灌浆材料的发发展方向传统的水泥泥和黏土类颗颗粒材料由于于粒度大，可可灌性低等缺缺点使得其不不能同时满足足不同的地层层类型。传统统的水玻璃类类灌浆材料固固结强底低，且且生成的凝胶胶产物对环境境有一定的污污染。高分子子化学浆材施施工成本较高高，在经济性性及耐久性方方面使用其难难以大量使用用，且都有一一定程度的毒毒性，易污染染环境并危及及人的身体健健康。由此，灌灌浆材料在未未来的发展方方向应该朝着着提高环保要要求，提高耐耐久性等问题题上努力，寻寻求渗透性强强、可注性好好、无污染、固固结体强度较较高、凝胶时时间易于控制制、价格便宜宜和施工方便便等综合性能能指标高及成成本较低的绿绿色新型灌浆浆材料是今后后材料学界和和工程界研究究开发的共同同课题。5 结语目前我国大力提提倡建筑的节节能环保和建建筑的创新，新型无机胶凝材料的研究开发及现有粒状材料的细化是今后注浆材料的发展方向。这就为新型无机胶凝材料的研究开发提供了有利机会，笔者认为，