注浆材料,化学灌浆的最常用的化学灌浆材料

目前最常用的化学灌浆材料可分为两大类，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、非水溶性聚氨酯浆等，近年来应用最多的是水玻璃、聚氨酯和环氧树脂浆材。化学灌浆材料试验主要依据的标准和规程规范1. 《胶粘剂粘度的测定》（GB/T 2794—1995）；2 . 《树脂浇铸体压缩性能试验方法》（GB/T 2569—1995）；3 .《树脂浇铸体性能试验方法 总则》（GB/T 2567—1995）。

合理的注浆设计能有效地减少钻孔数量、提高注浆效果、方便现场施工，因此，为取得合理的注浆设计，在注浆孔布设设计时，应注意以下几个原则性问题。 5.1.3.1 均匀布孔原则 掌子面注浆孔布设应尽量占满掌子面作业空间，同时，应尽量做到均匀布置。 图5-8为广州地铁杨箕-体育馆区间含水砂层注浆设计掌子面布孔图。由该布孔图来看，注浆孔集中地布置在上半断面核部位置，这样的注浆设计，在现场实施时，一则由于掌子面核部注浆孔布置过密，从而在注浆施工中使核部止浆墙变成“千疮百孔”，易发生破坏，同时，核部注浆孔布置过密，无法实现多孔同时进行钻-注平行作业，降低施工效率。 图5-8 广州地铁杨-体区间掌子面布孔图 （单位：cm） 图5-9 圆梁山隧道掌子面布孔图 （单位：cm） 图5-9为圆梁山隧道高压动水粉细砂层充填型溶洞注浆设计掌子面布孔图。由该布孔图来看：注浆孔在掌子面均匀布置，因而现场注浆施工中止浆墙不易被破坏，同时，施工中采用作业台架，实现了6个注浆孔的钻-注平行作业，加快了施工进度。 5.1.3.2 梅花型布孔原则 注浆孔布置有矩形布置和梅花形布置两种，如图5-10、图5-11。 图5-10 矩形布孔 图5-11 梅花形布孔 由矩形布孔图来看，在矩形的“重心位置”易出现注浆盲区，而梅花形布孔时，孔排间实现最优搭接，不易出现注浆盲区。因此，在注浆孔布孔设计时，原则上应采用梅花型布孔方式，不宜采用矩形布孔方式。 5.1.3.3 两圈孔原则 隧道内进行超前帷幕注浆设计时，在隧道开挖轮廓线外应布设两圈或两圈以上的注浆孔。 图5-12 杨-体区间注浆设计终孔交圈图 由图5-12广州地铁杨-体区间含水砂层注浆设计终孔交圈图分析，在隧道开挖轮廓线外有两圈注浆孔，这样，既使个别注浆孔注浆效果欠佳，也不会形成注浆“盲区”，但倘若在隧道开挖轮廓线外只有一圈注浆孔，如图中1-13号注浆孔取消，那么，14-25 号孔中只要有一个注浆孔效果欠佳，都将会形成注浆“盲区”，从而使注浆完成后在隧道开挖过程中出现局部涌水、涌砂，给隧道的安全施工带来威胁。 5.1.3.4 三排孔原则 基坑工程截水帷幕设计时，由于帷幕设计厚度较薄，一般为1.5 m左右，因此，为确保帷幕质量，宜采取三排孔以上的注浆设计。 在深圳地铁一号线益田站帷幕注浆设计中，进行了两排孔（图5-13）和三排孔（图5-14）的注浆设计与试验。试验结果表明：两排孔注浆很容易引起地表隆起，严重地影响着周围注浆孔的正常注浆，并且开挖揭示也表明注浆效果受到了很大的影响，而三排孔由于扩散半径变小，因而在注浆过程中不易引起地表隆起，不会影响周围注浆孔的正常注浆，开挖揭示也表明注浆效果较好。因此，在重要基坑工程中，当采取帷幕注浆时，宜采取三排孔以上的注浆设计，两排或一排孔的帷幕注浆设计是不可靠的。 图5-13 两排孔注浆设计图 （单位：cm） 图5-14 三排孔注浆设计图 （单位：cm） 5.1.3.5 方便施工原则 注浆孔的设计必须满足方便现场注浆钻孔的要求。根据圆梁山隧道现场钻孔注浆施工统计，采用地质钻机钻孔，每移动、定位一个钻孔，约需要1h左右，因此，注浆孔设计时，若注浆孔孔数不多于30个，可以按环形布孔原则。但当注浆孔数量多于30个时，为方便钻机移动、定位，同时，定位更加准确，宜安排式布孔。 图5-15 圆梁山隧道平导淤泥质充填型溶洞注浆设计图 （单位：cm） 如图5-15 ，圆梁山隧道平导淤泥质充填型溶洞注浆设计时，掌子面布置24 个孔，因此，掌子面开孔设计按环形布孔原则进行注浆孔设计。 如图5-16 ，圆梁山隧道正洞高压动水粉细砂层充填型溶洞注浆设计时，由于注浆孔数量过多，若采用环形布孔，则注浆布孔孔位坐标极其无规律，每个钻孔定位都需要进行上下、左右调整，移动、定位十分困难，严重影响功效。为此，现场布孔设计时，采取排式布孔，这样，形成每排钻孔立角相同，仅偏角不同，这给钻孔定位带来方便，加快了施工进度，提高了功效。 图5-16 圆梁山隧道高压动水粉细砂层充填型溶洞注浆设计图 （单位：cm）

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。 1、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。 2、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有机两种：无机灌浆材料以硅酸钠为主要原料,称硅化用灌浆材料；有机灌浆材料以各种高分子材料为主要原料。 3、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天然矿物、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。 扩展资料： 灌浆材料特点 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。 参考资料来源：百度百科-灌浆材料

在地基处理中，灌浆工艺所依据的理论主要归纳为以下4类: 1.渗透灌浆 渗透灌浆是指在压力作用下使浆液充填土的孔隙和岩石的裂隙，排挤出孔隙中存在的自由水和气体，而基本上不改变原状土的结构和体积(砂性土灌浆的结构原理)，所用灌浆压力相对较小。这类灌浆一般只适用于中砂以上的砂性土和有裂隙的岩石。 2.劈裂灌浆 劈裂灌浆是指在压力作用下，浆液克服地层的初始应力和抗拉强度，引起岩石和土体结构的破坏和扰动，使其沿垂直于小主应力的平面上发生劈裂，使地层中原有的裂隙或孔隙张开，形成新的裂隙或孔隙，浆液的可灌性和扩散距离增大，而所用的灌浆压力相对较高。 图7-41 压密灌浆原理示意图 3.压密灌浆 压密灌浆是指通过钻孔在土中灌入一定浓度的浆液，在注浆点使土体压密，在注浆管端部附近形成“浆泡”，如图7-41所示。 当浆泡的直径较小时，灌浆压力基本上沿钻孔的径向扩展。随着浆泡尺寸的逐渐增大，便产生较大的上抬力而使地面抬动。 压密灌浆常用于中砂地基，粘土地基中若有适宜的排水条件也可采用。压密灌浆可用于非饱和的土体，以调整不均匀沉降进行托换技术(纠偏)，以及在大开挖或隧道开挖时对邻近土进行加固。 4.电动化学灌浆 如地基土的渗透系数K＜10－4cm/s，只靠一般静压力难以使浆液注入土的孔隙，此时需用电渗的作用使浆液进入土中。 电动化学灌浆是指在施工时将带孔的注浆管作为阳极，用滤水管作为阴极，浆溶液由阳极压入土中，并通过直流电(两电极间电压梯度一般采用0.3～1.0V/cm)，在电渗作用下，孔隙水由阳极流向阴极，促使通电区域中土的含水量降低，并形成渗浆通路，化学浆液也随之流入土的孔隙中，并在土中硬化。因而电动化学灌浆是在电渗排水和灌溉浆法的基础上发展起来的一种加固方法。但由于电渗排水作用，可能会引起邻近既有建筑物基础的附加下沉，这一情况应予以慎重注意。 通过对上述4类灌浆工艺所依据的理论的简述，可以看出灌浆法对软地基的加固机理主要是化学胶结作用、惰性填充作用及离子交换作用。 根据灌浆实践经验及室内试验可知，加固后强度增长是一种受多种因素制约的复杂物理化学过程，除灌浆材料外，还有以下三个因素对加固机理的三种作用的发挥起着重要的作用。 1)界面的结合形式。灌浆时除了要采用强度较高的浆材外，还要求浆液与介质接触面具有良好的接触条件。图7-42为浆液与界面结合的四种典型的型式。图7-42a为浆液完全充填孔隙或裂隙，浆液与界面能牢固地结合;图7-42b为浆液虽填满孔隙或裂隙，但两者间存在着一层连续的水膜，使浆液未能与岩土界面牢固地结合;图7-42c为浆液虽也充满了孔隙或裂隙，但两者被一层软土隔开，且浆液未曾渗入到土孔隙内，从而使整体加固强度大为降低;图7-42d为介质仅受到局部的胶结作用，地基的强度、透水性、压缩性等方面都无多大改善。由此可知，提高浆液对孔隙或裂隙的充填程度及对界面的结合能力，也是使介质强度增长的重要因素。 图7-42 浆液与界面的结合形式 2)浆液饱和度。孔隙或裂隙被浆液填满的程度称为浆液饱和度。一般饱和度越大，被灌介质的强度也越高。不饱和充填可能在饱水孔隙、潮湿孔隙或干燥孔隙中形成，原因可能多种，灌浆工艺欠妥可能是关键的因素。例如用不同的灌浆压力和不同的灌浆延续时间，所得灌浆结果就不一样。灌浆一般采用定量灌注方法，而不是灌浆至不吃浆为止。灌浆结束后，地层中的浆液往往仍具有一定的流动性，因而在重力作用下，浆液可能向前沿继续流失，使本来已被填满的孔隙重新出现空洞，使灌浆体的整体强度削弱。不饱和充填的另一个原因是采用不稳定的粒状浆液，如这类浆液太稀，且在灌浆结束后浆中的多余水不能排除，则浆液将沉淀析水而在孔隙中形成空洞。可采用当浆液充满孔隙后继续通过钻孔施加最大灌浆压力，用稳定性较好的浆液，待已灌浆液达到初凝后设法在原孔段内进行复灌等措施，防止上述现象的发生。 3)时间效应。许多浆液的凝结时间都较长，被灌介质的力学强度随时间而增长。但有时为了使加固体尽快发挥作用而必须缩短凝结时间，也有时为了维持浆液的可灌性则要求适当延长浆液的凝结时间。许多浆材都具有明显的徐变性质，浆材和被灌介质的强度都将受加荷速率和外力作用时间的影响。浆液搅拌时间过长或同一批浆液灌注时间太久，都将使加固体的强度削弱。