浅析灌浆材料及其施工控制

1、皑灌浆扒材料及隘其白施工班控制巴邱小东搬 颁 绊 百湖北工业大学土板建学院哎, 版武汉爱 43006爱8隘摘要捌: 隘本文对伴灌浆材料巴的发展情况、分扳类及其工程应用翱做了简略介绍,按随着防渗补强加安固等工程的日益安增多和对质量要岸求的不断提高，摆对灌浆材料也提埃出了高性能化、胺绿色化的要求。伴本文讨论了灌浆白材料的艾发展方向和研究伴目标邦，可以预见办绿色新型灌浆材办料隘是未来灌浆材料挨的发展主流。白关键词:霸 懊灌浆材料 防水捌混凝土 抗渗堵扳漏 环保 发展案中图法分类号:氨 TU 528靶 败 柏 文献标志俺码: A 昂 拜 文章把编号:隘Groutin把g Mater办ial 背QIU

2、Xia霸odong 拔School 笆of Civi办l Engin叭eering 挨and Arc稗hitectu瓣re, Hub凹ei Univ靶ersity 拔of T按echnolo哎gy, Wuh氨an 430岸068办Abstrac稗t: 斑Here is靶 a brie胺f intro胺duction哎 of the白 Grouti碍ng Mate翱rial癌鞍s devel罢opment,按 classi敖ficatio阿n and a熬pplicat盎ion in 白enginee蔼ring. W搬ith the盎 increa邦se of 盎requrim绊ent in 哎

3、quantit氨y and q暗uality,按 grouti蔼ng mate瓣rial it鞍self mu瓣st have哀 a HYPERLINK /?FORM=BNGCN l high-performance o 点捌击获爱取氨释义阿 俺high-pe败rforman佰ce岸 enviro邦nmental白 respon凹se. 哎Through板 the di俺scussio拜n of de邦velopin氨g trend隘 and re暗searchi熬ng goal安, it ca懊n see b半eyond t啊hat the耙 吧environ埃mental 斑groutin

4、绊g mater艾ial wil唉l be th芭e main 暗stream 八of this捌 field 矮in the 背future.耙Key wor芭ds: 霸Groutin柏g mteri啊al哀,waerpr班oof con阿crete,i叭mpeviou摆s,envir哀onmenta暗l prote唉ction,d澳evelopm艾ent1 引言瓣 氨 巴灌浆材料是将一办定的无机材料或八者有机高分子材哀料配制成具有特摆定性能要求的浆傲液，采用压送设俺备将其灌入缝隙搬或者孔洞中，将鞍其扩散、胶凝或霸者固化，达到防扮渗堵漏目的的一哎类防水材料。办各种防水混凝土翱虽然在地下工程安

5、中已经广泛应用懊，但仍有不少地俺方存在渗漏，漏吧水的部位大部分白在施工缝、裂缝皑、蜂窝麻面、埋蔼设件等由于施工板不慎或者基础沉安降造成渗漏的部颁位。在新开挖地胺下工程中，也会胺有大量地下水涌唉出，如果不及时耙止水，工程无法罢开展。因此，灌爸浆止水法在地下翱工程中有它重要氨的意义，已成为疤一种地下工程防熬水施工中不可缺稗少的手段。邦2百灌浆佰法百的发展办、用途靶及种类案2.1爱 蔼灌浆摆材料的发展癌灌浆鞍法出现于19世柏纪初。采用灌浆啊技术以解决土建白工程的有关技术跋难题，至今已有巴一个世纪的历史稗。浆液注入到地捌层中去的方式是澳该工法的关键。暗随着鞍灌浆坝技术的广泛应用傲，扳灌浆矮材料得到了较

6、大巴的发展。蔼灌浆碍材料从最早的石凹灰和黏土、水泥坝，发展到今天的办水泥瓣-罢水玻璃浆液、各按种化学浆液。而办灌浆奥材料的开发与应翱用，又反过来推百动了稗灌浆盎法在更广泛的领懊域内的应用。通颁常说的背灌浆把材料是指浆液中疤的主剂。阿灌浆办材料必须是能固拌化的材料。习惯敖上把扳灌浆懊原材料分为粒状办材料和化学材料斑两个系统。而浆暗液是同主剂、固扒化剂，以及溶剂芭、助剂经混合后百所配成的液体，埃分为溶液型和悬皑浊液型两大类。笆2.2般灌浆爸法版的背用途埃灌浆止水法一般岸有两个方面的用捌途：一是用于在芭新开挖地下工程霸中对围岩进行防般水处理，它的基佰本原理是将制成绊的浆液压入岩石按裂缝，使它沿裂暗隙

7、流动扩散，形扳成具有一定强度扳的低透水性的结半合体，从而堵塞案裂隙、截断水流版。围岩处理一般隘采用水泥浆液和霸水泥化学浆液，凹只有在碰到流砂氨层、粉砂、细砂百冲积层，才采用版可灌性好的化学袄浆液灌浆。二是稗对防水混凝土地氨下工程的堵漏修捌补，修补堵漏技班术，是根据工程啊特点，针对不同颁的渗水情况，分跋析原因，选择相俺应的材料、工艺吧、机具设备等处案理地下工程渗漏坝的一项专门性技熬术。矮2.癌3鞍灌浆败材料的分类罢2.3.1办无机类灌浆材料叭应用于建筑防水安工程的无机类防坝水材料为颗粒型拌灌浆材料，是指捌有一种或几种惰搬性细颗粒状材料把（如水泥、黏土拌、膨润土、粉灰翱、硅灰等）悬浮哀在水中形成浆

8、液邦，这类浆液也可捌称为悬浊型浆液跋、颗粒型浆液。水泥浆材吧水泥桨材是指采摆用42.5级以啊上普通硅酸盐水艾泥和水拌合成一碍定稠度的一类灌癌浆材料。水泥浆把材是通过一定的背注浆压力，使其按在介质中发挥充芭填和水化作用，搬硬化后成为水泥懊石，从而起到填俺补裂缝和止水作办用。啊水泥浆材是只有半水泥和水调配而岸成的，其特点是碍外观为浅灰色浆耙液，结石强度高凹，价格低，工艺澳比较简单。佰水泥桨材属于颗绊粒型浆材，对于搬微小裂缝的处理案有时不能到达满笆意效果；水泥浆柏材凝固时间较长氨，仅适宜于不存皑在流动水条件的笆混凝土裂缝和其矮他较大缺陷的修敖补。单液水泥类浆液办以水泥为主要原版料，添加一定量霸的水泥

9、附加剂并熬用水配制成的，昂采用单液工艺方班式注入地基或建昂筑物缝隙的一类邦浆液称之为单液按水泥类浆液。阿单液水泥浆以水哀泥作为捌灌浆傲材料，其来源丰罢富，价格低廉；邦浆液结石体强度笆高，抗渗性能好懊；采用单液工艺搬，操作方便。但办由于水泥是颗粒白型材料，可注性按差，难以注入中袄细粉砂层及裂隙罢岩层；水泥浆液唉初凝及终凝时间扳比较长，不能准昂确控制，容易流扒失，结石率亦低挨。芭超细水泥敖灌浆拌材料捌超细水泥（MC佰）是以比表面积盎约8000懊cm2/g的磨艾细水泥组成的无班机灌浆材料，其疤颗粒极为细小，隘最大粒径d90佰=20um,拜平均粒径d50艾0.跋086的特细，绊粉细砂层和最小坝宽度为3

10、0um案颁的缝隙，其结石袄强度见表霸；产品对环境啊无污染，浆液的摆流动性、可灌性拔、稳定性、抗渗矮性、耐久性等性肮能十分优良。超芭细水泥翱灌浆半材料适用于建造斑地下建筑的防水罢帷幕，抗渗堵漏矮和截断渗断水源扒，整体抗渗性等班。柏超细水泥结石的安强度性能办项目阿龄期/d绊性能盎项目吧龄期/d熬性能按抗弯强度摆MPa拜3昂5.1肮抗弯强度俺MPa胺3摆25.6罢7捌6.4啊7皑39.8背28唉8.3瓣28败54水玻璃灌浆材料稗水玻璃类灌浆材癌料是指水玻璃在熬胶凝剂作用下产班生凝胶的一种灌版浆材料。挨水玻璃即硅酸钠巴溶液，是一种胶哀体溶液，水玻璃笆灌浆就是将水玻背璃溶液和胶凝剂邦同时灌入地层，绊混合

11、后产生化学安胶凝反应，充填傲孔隙和岩石缝隙盎，生成固结体，伴以达到防渗堵漏颁或者加固补强的叭目的。八水玻璃注浆材料摆的组成敖澳 翱水玻璃溶液 水碍玻璃溶液的主要扮物理参数有：模艾数、密度和黏度敖等，作为注浆用班的水玻璃，对模颁数和密度有一定办的要求，模数的碍含义是：白M(mol/m摆ol)=SiO板2/Na2O拔把 胶凝剂 由啊于水玻璃浆液的傲凝胶反应比较复版杂，其胶凝吧时间难以控制，捌凝胶质量存在着班因溶脱现象而引叭起的耐久性的问半题，捌在实际使用时往败往将数种 胶凝叭剂混合起来使用跋。蔼水玻璃主要性能埃对水玻璃浆液的蔼影响坝水玻璃溶液是水败玻璃浆液的主要巴成分，其黏度将办直接影响着浆液伴的

12、黏度，而水玻八璃溶液的黏度则白与水玻璃的模数鞍、密度及温度有暗关。按水玻璃浆液的胶敖凝时间主要受水哎玻璃溶液的密度扮、胶凝时间的性八能和用量、水玻柏璃浆液的温度的把影响。佰水玻璃的模数、安胶凝剂的种类和癌用量是影响强度皑的主要因素，采昂用氯化钙胶凝体阿时，水玻璃模数傲与强度的关系见案表澳水玻璃溶液模数爸对强度的影响吧水玻璃溶液傲模数伴2.06皑2.5败2.75翱3.06翱3.43肮3.66拌3.9罢密度（g/cm叭3）蔼1.332靶1.332案1.332邦1.332蔼1.332盎1.332唉1.332伴抗压强度/M挨p昂a柏24h袄1伴3.4伴4.0拔4.0昂3.63邦2.46按1.51矮15

13、d拔2.2昂4.85哎5.35氨5.2叭4.3疤2.72奥2.0傲30d把3.0板5.5凹6.55澳6.55奥5.0班2.92巴1.72袄水玻璃浆液的配绊制昂水玻璃类浆液有敖水玻璃-氯化钙挨浆液、水玻璃-肮铝酸钠浆液、水八玻璃-硅氟酸浆凹液等多种。半水玻璃-氯化钙皑浆液 水玻璃扮与氯化钙两种液案体在地下土壤中摆相遇，立即发生鞍化学反应，生成疤二氧化硅胶体，罢并将土粒包围起艾来凝成整体，不挨仅起到防渗作用罢，更主要的是起皑到加固作用。阿水玻璃-铝酸钠柏浆液 水玻璃皑与铝酸钠反应，爱生成凝胶物质肮拜硅胶及硅酸铝盐挨，胶结砂和土壤扳，起到加固和堵耙水作用。袄水玻璃-硅氟酸爱浆液 水玻璃邦与硅氟酸两种

14、药捌液一经相遇便产颁生絮状沉淀物，办在性能上是一种绊比较好的水玻璃碍浆液。坝水玻璃-有机胶盎凝剂类浆液 班水玻璃还可以同熬某些有机物一起矮用作注浆材料，芭如醋酸、酸性有佰机酸酯、醛类（碍乙二醇等），这鞍类有机胶凝剂不白会立即与水玻璃办反应，巴因而胶凝时间还隘可以在较大范围霸内控制调节，这案类浆液黏度低，癌扩散性能好。搬水泥水玻璃灌浆佰材料拔水泥水玻璃灌浆鞍材料亦称CS浆胺液，是将水玻璃皑溶液和水泥浆液柏混合在一起，再瓣加入外加剂配制案而成的一类灌浆霸材料。此类灌浆办材料具有水泥的艾优点，兼有化学安浆液的特色，是拔一种用途极其广凹泛，使用效果良艾好的灌浆材料。霸选择浆液配合比蔼时，主要应考虑肮满

15、足凝胶时间和坝结石体的强度要敖求。凝胶时间是霸指水泥浆和水玻拔璃相混合对起到耙浆液不能流动为奥止的一段时间，碍水泥水玻璃类浆巴液的凝固时间可凹以从几秒钟到数板十分钟内准确控哎制，影响其凝胶拜时间的主要因素澳有水泥品种、水跋泥浆浓度、水玻鞍璃密度、水泥浆昂与水玻璃体积比阿及浆液温度等。扳2.3.2扳有机类灌浆材料靶有机类灌浆材料哎又称为无颗粒快蔼凝灌浆材料。有扮机灌浆材料比水疤泥等无机类灌浆板材料具有较好的癌可灌性，而且能背按工程的需要调埃节浆液的胶凝时暗间，有的可在瞬笆间凝胶，故有机柏类灌浆材料适用碍于有流动水部位版的堵漏或者防渗搬。阿化学灌浆材料按背其材质可进一步岸分为丙烯酰胺类败、甲基丙烯

16、酸酯邦类、环氧树脂类鞍以及聚氨酯类等佰多种。百聚氨酯类化学灌唉浆材料昂聚氨酯化学灌浆叭材料的主要成分鞍是以多异氰酸酯败与多羟基化合物八作用生成的预聚爱体，预聚体在于稗增塑剂、溶剂、哎催化剂、表面活拔性剂、填充剂等霸配制而成的一种哀高分子灌浆材料昂。板聚氨酯类浆液是胺一种防渗堵漏能芭力较强、固结强敖度高的灌浆材料般，其类型有非水班溶性聚氨酯、水俺溶性聚氨酯、弹佰性聚氨酯等三类奥。芭非水溶性聚氨酯佰 澳 班 班非水溶性聚氨酯扳灌浆材料是以甲疤苯二异氰酸酯、扮聚醚有机锡、邻矮苯二甲酸二丁酯蔼、三乙胺、吐温拌-80、丙酮等败原料配制而成的靶。鞍本品特点：非水坝溶性聚氨酯浆液埃若遇水是稳定的霸，遇水则立

17、即反碍应，由于水了反扳应，故浆液不会哎被水稀释或冲走把。浆液在压力下跋进入混凝土裂缝般，同时向混凝土稗裂缝四周围渗透疤，由于浆液中含坝有未反应的异氰懊酸基团，遇水又办发生反应，放出败大量二氧化碳，澳发泡膨胀发生二肮次渗透，继续渗胺入混凝土缝隙，疤又由于一些交联瓣反应的发生，反艾应物的黏度不断啊增大，形成网状白结构，最终成为盎密度小，有一定瓣强度的固结物，澳浆液的聚合时间靶可不受限制，可澳采用单液灌浆，熬施工方便。柏水溶性聚氨酯 敖 袄水溶性聚氨酯是鞍由环氧乙烷或环稗氧乙烷及环氧乙敖烷开环共聚的聚邦醚与异氰酸酯合吧成制得。该浆液的特点：笆靶浆液能均匀地分板散或溶解在大量靶水中，凝胶后形矮成包有水

18、的弹性奥体。靶捌结石体的抗渗性挨能良好按鞍凝胶时间可以根蔼据催化剂或缓凝半剂的用量在数秒翱到数十分钟之间爸调节弹性聚氨酯 般弹性聚氨酯是一巴种弹性好、强度半高、凝结力强的敖柔性灌缝材料。霸本品用来处理变爸形缝或在反复变稗形情况下的混凝耙土裂缝较为理想疤。本品可在室温扳下固化，在试点斑工程中效果良好靶，但目前资源较埃少，价格较高。昂丙烯酰胺类化学拜灌浆材料熬丙烯酰胺类化学捌灌浆材料是一种澳快速堵漏止水材碍料，是以丙烯酰哀胺为主剂，添加柏交联剂、促成剂霸、引发剂按一定邦的配合比配制而巴成敖，丙凝浆液分甲啊、乙两液，施工哀时用两种等量容背积同时等压，等邦量喷射混合，合隘成丙凝浆液，注奥入补漏部位，经

19、氨引发、聚合、交挨联反应后，形成败富有弹性但不溶绊于水的高分子硬皑性凝胶。本品特点如下：霸拜浆液黏度低，渗霸透性好，可在水半压十分潮湿的环巴境下凝聚柏氨凝结时间可随配绊比准确控制在数霸秒至几小时内，叭可在水量大，水半速快的环境下凝澳结耙颁抗渗性好，几乎扳是不透水的，凝背胶形成后，在水唉中还稍有膨胀，隘干缩后遇水还可奥以膨胀，能长期拔确保良好的堵水岸性能啊柏丙凝胶不溶于水安和煤油、汽油等岸有机溶剂，能耐八酸、碱、细菌的佰侵蚀，亦不受大班气条件的影响袄傲具有一定的强度板和较好的弹性和罢可变性癌本品适用于泵房埃、水坝、水池、笆隧道、岩基等工办程堵水、补漏、案防渗。疤甲凝化学灌浆材岸料胺甲凝化学灌浆材

20、罢料是以甲基丙烯班酸甲酯为主剂，蔼加入增塑剂、引盎发剂和促进剂等扒组分配制而成的按一种高分子注浆绊材料。败甲凝化学灌浆材懊料适用于在干燥叭条件下的裂缝补癌强，尤其是对微鞍细裂缝的补强，拜甲凝还适用于岩败石地基灌浆工程耙等。在甲凝化学耙灌浆材料忌水，爱不宜应用于直接啊的堵漏止水，同笆时也不能再十分俺潮湿的环境下使袄用。扳本品具有以下特瓣点：哎昂黏度低，可灌性傲好，有良好的渗班透性，能灌0.疤03mm的混凝斑土细裂缝颁懊甲凝浆液的凝结斑时间可任意控制哀在几分钟到几小翱时内稗案与瓣结构件的粘结强把度高，同时对光摆和许多化学试剂耙的稳定性好，耐芭老化，能抗水，艾抗稀酯和碱的侵把蚀拔八甲凝在混凝土中霸渗

21、透能力强，扩肮散半径大，由于安它的伸长率大，蔼故能承受混凝土稗热胀冷缩的变形背，材料本身对混扳凝土中的钢筋无败锈蚀作用，并且氨能与混凝土及钢罢筋牢固粘接，增拜进钢筋混凝土的按力学强度，延长颁建筑物的使用年艾限。按环氧树脂类化学背灌浆材料靶环氧树脂类化学阿灌浆材料有环氧稗树脂、稀释剂、摆固化剂、及粉料安等在冷状态下配懊制而成的一类灌般浆防水材料，其盎品种有环氧树脂绊胶泥、浆液能。熬本拔产品特点肮如下：半白 高强早强：碍抗压、粘结等物澳理力学性能远优叭于普通水泥基灌扮浆料。肮蔼自流性：可佰填充全部空隙，挨满足设备二次灌肮浆的要求。案耙无收缩：保昂证设备与基础之阿间紧密接触，确皑保高精度的安装巴需要

22、。办办水乳环氧水敖泥基：环氧树脂佰与高品质水泥共挨同作用，耐久性伴强且符合绿色环扒保要求。坝邦耐腐蚀性：吧可以承受酸、碱坝、盐、油脂等化柏学品长期接触腐半蚀。拜把抗蠕变性：版在恶劣物理工况把下长期使用而无暗塑性变形，保证澳设备定位长期精靶确。本产品用途如下埃颁吧 办用于压缩机、泵暗、冲压机、粉碎靶机、球磨机等高绊振动性设备的二碍次灌浆安装。百艾 袄 鞍用于易受化学侵凹蚀的设备基础区胺域灌浆。叭八八 坝用于轨道基础，笆桥梁支撑座等受翱强压力区域灌浆蔼。皑哎斑 肮用于锚栓钢筋种邦植及建筑结构混氨凝土补强加固。艾捌肮 颁可用于潮湿基层吧。笆艾 板 柏粘结力强。稗3斑灌浆施工控制及昂效果探查癌3.1般

23、灌浆施工控制罢3.1.1瓣灌浆控制因素唉灌浆法的实质是盎用气压、液压或邦电化学原理，把摆某些能固化的浆唉液注入天然的和捌人为的裂缝或孔瓣隙，以改善各种般介质的物理力学蔼性质懊的一种堵漏防渗敖方法。爱影响灌浆效果的安因素包括灌浆压爸力、板灌浆量、耙灌浆速度、浆材疤的种类及其浓度拔、配方、固化时懊间以及灌浆方式白、孔距、排距、颁灌浆顺序等。通摆过控制这些条件哎来实现相应的控靶制目标拔, 胺例如柏浆液的扩散半径挨、劈裂范围、结版石体的形状和强绊度、灌浆加固体隘强度和渗透性等盎。然而傲, 扮在实际情况下芭中是不可能胺任意改变邦如此复杂的多种半条件岸的，懊只能改变其中的扮一项或几项。但盎是埃, 八可以在

24、不同的灌鞍浆阶段调整不同跋的工艺条件坝, 班及时调整某些技叭术参数拔, 斑进而控制埃整个灌浆过程。白3.1.2佰灌浆施工过程监拜控稗在现场灌浆施工奥控制中凹, 袄监控实际灌浆压柏力耙p 霸和灌浆速度蔼q 背。通过啊q 版的积分凹, 疤来计算每灌浆米奥的总吸浆量翱V捌。案3.1.3俺 爸灌浆标准熬灌浆标准是指灌拔浆后应达到的质稗量标准。正常操碍作中应该掌握什扳么标准来结束一罢个灌浆过程。一暗般标准是通过灌捌浆量艾( 板定量灌浆扳) 爸、灌浆压力暗( 绊定压灌浆袄) 阿、灌浆强度哎( 翱恒定白GIN 哎值按) 熬来控制灌浆操作袄与结束一个灌浆袄过程的标准。班3扮.2啊灌浆效果探查方碍法的分类及选用

25、把注浆效果探查方鞍法分类表爱方法矮项目敖范围形状般土质参数扮( 佰抗剪强度、抗压伴强度、粘聚力、拜内摩擦角、密度扮、渗水系数等等叭)搬名称啊测量的量背地隘表隘探哎查袄声波法唉波速瓣载荷试验、变形拜模量、承载力凹电阻率剖面法哎电阻率袄弹性波法斑波速奥地下雷达探测法白介电常数伴水准仪、经纬仪澳地表抬高芭建筑物变位柏钻芭孔胺探跋查凹电阻法败电阻懊标准贯入霸: 傲测定笆N 熬值隘, 胺估算变形模量、芭粘聚力、内摩擦般角、相对密度、氨弹性波速等十字哀板剪切实验拔: 摆抗剪强度触探法蔼动触探安: 版测定霸N 熬值、推算承载力半静触探搬: 奥空隙压力、测定俺锤尖阻力、侧壁奥摩阻力、估算承疤载力、压缩模量白等

26、旋转触探旁压敖试验爱: 跋旁压模量、承载罢力孔内载荷实验熬: 凹承载力渗水系数捌测定钻孔取芯取绊样化学分析室内懊强度试验败电阻率剖面法皑电阻率伴电探层百电阻率袄电磁波跨孔法岸V拜地下雷达法版弹性波法埃V皑声波法版V岸测温法爸温度变化埃颜色识别法坝中子分水拜衰减量耙电阻率+锥尖阻哀力+中子水分计挨4灌浆材料的发巴展方向捌传统的水泥氨和黏土类颗粒材唉料由于粒度大，败可灌性低般等缺点使得其不傲能同时满足不同板的地层类型。传拔统的水玻璃类灌斑浆材料固结强底哎低，且生成的凝皑胶产物对环境有背一定的污染。高搬分子化学浆材施把工成本较高，在艾经济性及耐久性傲方面使用其难以啊大量使用，吧且都有一定程度半的毒性，易污染鞍环境并危及人的八身体健康。版由此，灌浆材料办在未来的发展方翱向应该朝着提高碍环保要求，提高靶耐久性等问题上邦努力，寻求渗透扳性强、可注性好绊、无污染、固结板体强度较高、凝敖胶时间易于控制艾、价格便宜和施癌工方便等综合性案能指标高及成本凹较低的绿色新型芭灌浆材料是今后鞍材料学界和工程氨界研究开发的共疤同课题。5 结语癌目前我国大力提扒倡建筑的节能环佰保和建筑的创新肮，稗新型无机胶凝材氨料的研究开发及埃现有粒状材料的罢细化是今后注浆背材料的发展方向岸。阿这就为挨新型无机胶凝材拜料的研究开发安提供了有利机会邦，笔者认为，斑新型无机胶凝材