水泥灌浆机（共9篇）
水泥灌浆机 篇1
1 水泥灌浆机自动控制系统的组成及工作过程
1.1 系统组成
根据水泥灌浆机自动控制系统的工艺要求,水泥灌浆机控制系统的组成包括上水,上水泥,上添加剂、混炼器里搅拌、储存罐储存,泥浆出料等,具体工艺工艺流程图如图1所示。
其中当启动水泥灌浆机后,水泥灌浆机把水泥、水、添加剂等按照一定的配比自动进料,然后搅拌,灌浆,搅拌好的水泥浆储存在搅拌器中,搅拌器的双层叶片不停的搅拌,主要为了防止在灌浆过程中水泥浆凝固,当水泥浆到达一定的存储数量时泥浆泵把搅拌器中的水泥浆压出灌浆机。
1.2 水泥灌浆机工作过程
根据水泥灌浆机自动控制系统的设计目的和设计要求,水泥灌浆机自动控制系统具体的工作过程如下:
1.2.1 水泥灌浆机的启动
当水泥灌浆机处于起始位置,按下启动按钮,则水泥灌浆机启动,水泥灌浆机进入工作状态。
1.2.2 上水,上水泥,上添加剂
启动后,水泥灌浆机分别上水,上水泥,上添加剂。当水、水泥和添加剂达到所需重量时,进入混炼器搅拌。
1.2.3 混炼器搅拌并储存
当水、水泥和添加剂进入混炼器搅拌时,搅拌一定时间,使其充分搅拌后,泥浆进入储存器里储存,然后等待出料信号出料。
1.2.4 泥浆出料
当储存器里水泥储满后,系统有报警信号提示储存器已满。当给出料信号后,水泥灌浆机里的泥浆出料。
2 系统的硬件选型
本系统采用OMRON公司的CP1H-XA40DR-A型PLC作为水泥灌浆机自动控制系统的控制器。日本OMRON公司CP1H系列可编程序控制器的体积小、可靠性高,功能强而价格较低,应用较为广泛。PLC外部接线图如图2所示。
3 系统功能图及I/O分配
3.1 功能图
根据系统的具体流程可知,水泥灌浆机控制系统的工作方式分为手动和自动两种,其自动功能表图如图3所示。
水泥灌浆机自动控制系统中分为手动控制和自动控制,手动控制时,按下启动后,水泥灌浆机上水,上水泥和上添加剂,然后进入混炼器搅拌,定时一定时间后,使其充分搅拌,进入搅拌器存储,当给出料信号后,泥浆出料,当按下停止键后,泥浆停止出料。自动控制时,按下启动键后,水泥灌浆机同自动时一样上水,上水泥和上添加剂,然后进入混炼器搅拌,定时一定时间进入搅拌器存储,当给出料信号时泥浆出料,当达到储存器容量下线时,返回,开始新的上料过程。
3.2 I/O分配
输入:本控制系统有十二个输入点,启动按钮一个,停止按钮一个,开关有两个,分别为手动开关和自动开关。信号开关有五个,分别为手控电机信号,水称重信号,水泥称重信号,添加剂称重信号及出料信号。停止出料开关一个,储存器容量下限行程开关一个,储满传感器一个。
输出:本控制系统有七个输出点,这七个输出点分别为启动指示灯,上水,上水泥,上添加剂,搅拌存储,泥浆出料及储满报警指示灯。
4 组态监控设计
本系统在设计组态监控时使用的世纪星组态开发软件,本系统的组态监控画面设计如图4所示。
第一步是先开始运行并进行选择手动/自动控制。按照要求,水泥灌浆机启动后首先上水,然后再上水泥,最后再上添加剂。当上料结束后,水、水泥和添加剂进入混炼器搅拌。当水、水泥和添加剂在混炼器里搅拌一定时间后,进入储存罐里储存。当储存罐里的泥浆储满时,水泥灌浆机储满报警。当给个出料信号后,泥浆出料。
5 系统的运行与调试
首先,在电脑上安装上OMRON CX-ONE软件;然后在CX-Program软件中编写控制程序,并在电脑上进行初步仿真调试,测试程序无编写错误后,再到实验室进行实物仿真按外部接线图连好实物,并将PLC程序下载到PLC中。然后将PLC和世纪星组态软件进行链接。
按照系统的工作顺序对系统进行控制,观察PLC控制的各个输出端口是否按照编程好的顺序进行工作,对系统进行合理的适当的调整。
摘要：本文主要介绍基于欧姆龙CP1H PLC及世纪星组态软件设计水泥灌浆机控制系统。本控制系统实现了生产线系统的上水,上水泥,上添加剂,混炼器搅拌,泥浆出料,停止出料以及自动和手动两种配料等功能。利用世纪星组态软件实现了实时监控系统设计,完成了上位机与PLC的连接以及世纪星主画面的制作。
关键词：水泥灌浆机,可编程控制器,CP1H,世纪星
水泥灌浆机 篇2
为保证水泥防渗帷幕工程灌浆施工的质量，应结合工程所处的基岩与砂砾石层环境，采用清水造孔方式。在以往，砂砾石造孔与灌浆工艺无法保证工程的灌浆作业质量，因此，相关人员应规避传统施工控制技术的缺陷，转而采用砂砾石清水造孔技术。具体来说，就是采用金刚石钻头的单管清水进行砂砾石层的造孔，以最大限度的保证除险加固工程的施工建设质量。此过程，施工质量控制人员应将下套的止水止浆作为施工控制要点，即采用砂砾石地基灌浆创新技术中的下套止水止浆技术方法，来提高水泥灌浆作业的质量[1]。
2.2灌浆材料优选
施工质量控制人员应根据工程所处的地层渗透性，选择性能质量具有适应性的灌浆材料，进而提高灌浆作业的质量效果。目前，可供选择的材料包括：普通水泥、磨细水泥、地勘水泥以及超细水泥。通常情况下，帷幕灌浆多采用普通水泥。如存在特殊要求，则应采用磨细水泥或是超细水泥，以起到扩大灌浆作业半径与增加水泥灌入量的作用。对于透水性与动水位大的地层，应采用地勘水泥，用以防止灌浆扩散半径过大问题的出现，进而提高帷幕成幕作业的质量效果。
2.3灌浆压力
水泥灌浆机 篇3
关键词：道路工程；水泥砼路面；脱空分析；灌浆处治；评定
前言
水泥砼路面是我国道路路面主要形式之一，在我国道路网构成中占有较大比重。它具有强度高、刚度大、受温度影响小、使用寿命长等优点。但水泥砼路面接缝较多，对超载较为敏感，易发生脱空、唧泥、裂缝等先期病害，从而导致路面的破损。如何治理与预防脱空、唧泥等病害，搞好水泥砼路面的养护，延长道路的使用寿命，改善其通行能力，具有十分重要的意义。笔者参加了某道路水泥砼路面改建工程试验路段设计，采用灌浆技术处治原水泥砼路面，并对施工单位的各施工项目进行了跟踪检测，在室内对浆液的配合比进行了对比实验。灌浆技术在该路段取得了良好的效果。
1水泥砼面板唧泥、脱空形成主要原因
唧泥和脱空病害的产生有其内在因素和外界因素：内在因素是基层本身的质量、组成以及砼面板接缝状况；外界因素则是汽车荷载和气候变化。我国路面基（垫）层材料一般都选用稳定类集料，其模量远小于砼面层的模量。水泥砼路面在重车荷载的反复作用下，板下基（垫）层将产生累积塑性变形，使砼板的局部范围不再与基层保持连续接触，于是水泥砼路面板底与基（垫）层之间将出现微小的空隙，即出现了板下局部脱空，或称为原始脱空区。同时温度、湿度的变化，以及板内温度的非线形分布，引起板向上或向下的翘曲，加速了板与基础之间的分离，形成板底脱空。脱空的出现又为水的浸入创造了条件，当路面接缝或裂缝养护不及时，雨水从破损处侵入基层，渗入的水将在板下形成积水（自由水）。积水与基层材料中的细料形成泥浆，并沿面板接缝缝隙处喷溅出来，形成唧泥。唧泥的出现进一步加剧了板底的脱空。这样周而复始，恶性循环，最终导致路面的损坏。
2脱空板确定
2.1脱空板确定方法
脱空板可采用人工观察法、弯沉测定法等方法来确定。人工观察法是通过肉眼观察接缝、裂缝、唧泥等情况初步判定脱空。当重车行过，能感到砼板有竖直位移时，或下雨之后，有明显唧泥现象的板块，认为是脱空。这种方法的缺点是主观性强，即便是有经验的工程师也不能避免错判、漏判。弯沉测定法是测试板角彎沉，如果超过某一限值，即认为存在脱空。我国交通部行业标准《公路水泥砼路面养护技术规范》（JTJ073.1-2001）（以下简称《规范》）中也明确规定水泥砼面板脱空位置的确定可采用弯沉测定法。
2.2检测方法
某道路试验段设计板厚24cm。主要采用弯沉指标来确定脱空板。首先选取水泥砼面板荷载最不利作用位置作为检测点，宜选取横缝及纵缝附近的点。采用两台5.4m长杆弯沉仪及BZZ-100标准轴载 (后轴轴载为10t)测定车。检测点分主点、副点。主点位于板横缝前10cm，加卸载。副点在横缝后10cm，无荷载（正常行车方向为前）。将一台弯沉仪置于主点，即测定车的轮隙中间；另一台弯沉仪置于副点处。分别测定主、副点弯沉（按前进方向右轮测试）。右轮处于纵缝30cm左右。在《美国路面修复手册》中规定，凡弯沉值超过0.635mm的，应确定为板块脱空。根据我国道路修建状况和检测仪器的实际情况，有关专家推荐凡弯沉值超过0. 2mm的，应确定为面板脱空（详见规范）。在本实验路段，采用双指标控制，即主点弯沉大于0.2mm或差异弯沉（主点-副点）大于0.06mm的，均认为板底可能出现脱空现象。
3加固机理
在现有砼路面设计理论中，我们把砼板看作是小挠度弹性薄板，其假定条件是面板与地基间完全接触（不脱空）。同时砼板是一种准脆性材料，抗压强度高、抗弯拉性能差。在正常情况下，面板均匀支承时，无论荷载作用位置，应力都较小。而一旦脱空，板角处由于基础支撑的丧失处于悬臂状态，板内将产生过大的应力、剪力，砼板很快达到极限寿命。水泥砼面板灌浆是通过注浆管，施加一定压力将浆液均匀注入板底空隙、板下基（垫）层中，以充填、渗透、挤密等方式，赶走板底、基层裂隙中的积水、空气后占据其位置，经人工控制一段时间后，浆液将原来的松散颗粒或裂隙胶结为整体，形成一个良好的“结石体”。灌浆改善了板底原有受力状态，恢复板体与地基的连续性。达到加固基础，治理病害的目的。
3.1浆液材料基本要求
常用的水泥浆材料包括：水泥、粉煤灰、水、外加剂等。将浆体制成7.07×7.07×7.07cm立方体试件，标准养护7d，其抗压强度应到5MPa以上。浆体应具有良好的可泵性、和易性、保水性，浆体过稠不能均匀布满板底空隙，浆体过稀，干缩性大。在施工中，笔者认为为防止浆体的干缩，浆液中宜掺加一定量膨胀剂。流动度是影响可灌性的主要因素，一般流动度越高，可灌性就越好。由于在现行规范中未对此做明确规定，参照预制梁板压浆施工经验，采用水泥浆稠度试验漏斗（体积1725ml±5ml），以浆体自由全部流完的时间作为流动度来控制（详见《道路桥涵施工技术规范》JTJ041-2000附录G-11）。其中，在室温条件下，纯水的流出时间为8s（室内试验结果）。表1列出了在标准条件下，不同水灰比、不同材料配比之间的流动度结果及试件强度。从表中可发现水泥净浆不管掺或不掺减水剂，其流动性都比相同条件下水泥粉煤灰浆体的流动性要好。
因此，可以看出，二级粉煤灰单位体积的需水量要大于水泥。文献（1）中提出：对于不掺减水剂的水泥净浆，其流动度不应小于16s；掺减水剂的浆体可减小到12s；流动度最大应不大于26s。在施工中，笔者认为浆体流动度不宜过小，控制在20-30s之间较好。否则会产生泌水现象。
3.2试验资料
在相同水灰比情况下，流动性随着水泥与粉煤灰的比例产生变化。同时，粉煤灰比例也影响水泥浆的后期强度。在相同条件下，水灰比越大，则浆体的强度会逐渐降低，因此，不宜采用过大的水灰比；根据上述试验结果，在施工中采用的浆液配比为：水泥:粉煤灰:水:早强剂=1：0.5:0.7+0.5%。在取得大流动性的前提下，保证了浆液的强度。
4灌浆技术的实施
孔位布设一般为3-5孔，应根据砼面板尺寸、裂缝状况以及灌浆机械等确定。灌浆孔大小应和灌注嘴大小一致，一般为5cm左右。灌浆顺序从沉降量大的地方开始，由远到近，由大到小。灌浆压力的控制应视砼板的损坏及脱空情况具体确定。当浆液从接缝处或另一注浆孔冒出，就可认为完成该孔注浆,即停止注浆，迅速移至另一注孔继续作业。压力一般控制在1MPa-4MPa之间，并停留3min-5min，效果较好。
5灌浆效果评定
灌浆后，应在7d龄期后，再次测量主点弯沉值和副点弯沉值。当主点或差异弯沉值均低于设计要求值时，可认为灌浆效果已经达到。试验段灌浆前后弯沉资料见表2（单位：mm）。表2中灌浆前数值均大于控制指标，认为板底出现脱空，需灌浆处治。从检测资料可看出，原砼面板通过灌浆提高了板底承载力。
6经济效益评价
灌浆处治旧水泥砼路面早中期破坏与“换板”相比最大的优点就是利用原路面板。其直接成本随脱空情况及处治目的不同而不同，一般介于10—30元/ m2左右。 “换板”翻修砼路面每m2成本一般需120—140元。与后者相比，前者的直接成本明显低。灌浆作为一种治理砼路面病害、及时可行的科学养护技术，具有成本低，见效快，操作简便，对车辆行驶影响小，受自然因素影响小等优点。在道路施工和养护工程中，具有可观的经济效益和社会效益。
7结语
7.1灌浆技术作为一种新型的加固技术，可广泛地使用到道路施工其他方面，如：高速道路桥头跳车、软土地基处理、机场路加固等。而且由于其处治质量主要控制指标——弯沉与旧板加铺沥青砼面层的设计指标相吻合，具有一定科学性，所以也适用于旧板加罩沥青面层的旧板加固中。
7.2大多数破损板本身的质量良好，病害主要是由于下承层造成的。有关资料建议灌浆钻孔深度一般为砼板底3-5cm，根据施工经验，钻孔深度应穿透基层达到垫层中。传统的“换板”只能改善板本身状态，而板下灌浆通过灌浆压力可把浆液渗透到相邻砼板下，起到灌浆一块板加固几块板的作用。
水泥基灌浆材料的选择及应用 篇4
目前市售的水泥基灌浆料品种较多。如按其主要强度来源的胶凝材料分, 大体可细分为五种, 即硅酸盐水泥 (或普通硅酸盐水泥, 下统称硅酸盐水泥) 基灌浆料、硫铝酸盐水泥基灌浆料、硅酸盐水泥—硫铝酸盐水泥复合的水泥基灌浆料、硅酸盐水泥—铝酸盐水泥复合的水泥基灌浆料和水泥基水性环氧树脂灌浆料 (下称环氧树脂灌浆料) 等。每种灌浆料都有其性能特点, 对应用范围和施工条件等都有相应的适应性。
关于水泥基灌浆料的应用, 指导其生产和应用的标准和规范比较充分。产品标准为国家行业标准[1]。应用规范有国家标准[2], 还有关于施工工艺的行业标准[3]。此外还有生产厂的说明书及出厂检验报告等。但是有的使用单位和施工部门执行应用技术规范不到位, 时有施工质量问题的发生, 有鉴于此, 笔者结合开发和使用水泥基灌浆料的体会, 谈谈水泥基灌浆料的选择及应用中应该注意的一些问题。
1 水泥基灌浆料的种类及特点
1.1 硅酸盐水泥基灌浆料
概括来说, 具有凝结较快、早期强度较高、抗冻性好、水化热高等特性, 但抗水性和耐化学腐蚀性较差。适合用于一般地上工程, 重要结构的高强混凝土和预应力混凝土工程、冬季施工及严寒地区遭受反复冰冻工程、不受侵蚀水作用的地下和水中工程以及不受高水压作用的工程。灌浆料使用P·Ⅰ (P·Ⅱ) 或P·O水泥, 就是利用其凝结较快, 早强效果好, 后期强度持续增长, 以及其与塑化剂、膨胀剂等外加剂有较好的适应性, 从而可制成在低水料比的情况下, 具有理想的流动性、微膨胀性、高的早期和后期强度等性能的水泥基灌浆料。
1.2 硫铝酸盐水泥基灌浆料
硫铝酸盐水泥是20世纪80年代由我国王燕谋、苏慕珍[4]等开发推广的。其具有早期强度发展快、水泥石结构致密、干燥收缩小和抗硫酸盐腐蚀等特点。特别适于混凝土冬期施工、抢修抢建、喷锚支护、浆锚节点、固井堵漏工程和要求抗渗或耐硫酸盐腐蚀的工程, 以及有早强、低碱要求的制品和建筑工程。该水泥执行的是国家行业标准[5]。标准规定其初凝不早于25min, 终凝不迟于180min, 也可按用户要求变动。强度等级是以3d抗压 (MPa) 强度表征的, 有42.5、52.5、62.5、72.5四个等级。显见其快硬早强性能突出。这是灌浆料所需要的。但其凝结时间短, 存在施工性的问题。有研究表明, 硼酸缓凝剂与“硫铝酸盐水泥+FDN减水剂”的二元体系适应性较好[6], 可作硫铝酸盐水泥混凝土的缓凝剂, 可通过调整其掺量, 获得较适宜的凝结时间。还有, 该水泥是一种低碱水泥, 人们自然想到它对钢筋锈蚀的影响问题。在这方面研究人员曾开展长期的考察和试验, 从近10年的钢筋埋设试验结果可以了解到, 钢筋的锈蚀程度并不随时间的延长而加剧, 而保持着最初的轻微锈斑程度, 不影响结构的长期使用[7]。显见, 灌浆料使用硫铝酸盐水泥是利用其快硬早强、适于低温施工、水泥石结构密实、微膨胀与低收缩等性能。
1.3 硅酸盐水泥与硫铝酸盐水泥复合的水泥基灌浆料
此种水泥基灌浆料的开发目的是取前两者灌浆料之长, 避两者之短。关于二者复合, 根据唐山北极熊建材有限公司的系统研究[8], 当硅酸盐水泥在硫铝酸盐水泥中的掺入比例不超过1/9时, 水泥的凝结时间缩短50%, 3h强度提高100%以上, 而后期强度没有显著变化。故在该参考文献中规定两种水泥可以混合使用, 硅酸盐水泥的掺用比例应小于10%。对于这两种水泥复合使用以获得不同的应用目的和技术效果的研究仍然不少。在研制早强微膨胀水泥基灌浆料方面也有相关报道[9,10,11], 尽管相关报道关于两种的掺配比例不同, 甚至差别很大, 但是通过外加剂及活性掺和料的调整, 所获得的灌浆料的性能及特点是相近的。此类灌浆料的特点概括起来有: (1) 早强、高强, 1d抗压强度可达35MPa以上, 28d强度可达70~80MPa。 (2) 无收缩、微膨胀。 (3) 施工使用性能适应。 (4) 施工速度快, 经济效益好, 同传统环氧砂浆相比, 造价低。正因如此, 生产厂家采用两种水泥掺配复合使用, 并选用适宜的塑化剂和掺合料生产灌浆料满足用户的不同要求。
1.4 硅酸盐水泥与铝酸盐水泥复合的水泥基灌浆料
桑国臣、刘加平试验研究了利用二者复合的水泥基无收缩复合灌浆料[12]。该灌浆料通过二者的合理复合, 并掺加适宜的掺合料、减水剂及缓凝剂等, 使其具有凝结时间可控、早强、高强、后期强度持续稳定增长, 并具适宜的流动性等性能。以普通硅酸盐水泥、铝酸盐水泥和硬石膏作胶凝材料, 通过选择多种专用外加剂可制得大流动度、微膨胀、早强、高强的水泥基灌浆料[13]。此类灌浆料所复合的铝酸盐水泥多半是CA-50类型。之所以复合使用CA-50型, 是利用其快硬、早强、高强性能, 标准[14]规定CA-50型的初凝不早于30min, 终凝不迟于6h, 6h、1d、3d的抗压强度分别不低于20MPa、40 MPa、50 MPa, 可见通过合理复合CA-50类型可提高水泥基灌浆料的快凝、早强性能;又通过复合硬石膏等可改善灌浆料的膨胀性能。
关于此类灌浆料的研究并不少见, 但制得具有快硬、早强、高强、高流动性、高保塑性、适宜膨胀性和稳定性, 以及有适宜的施工操作性的灌浆料并非易事, 再加上考虑成本等因素, 此类产品的市售产品并不多见。
1.5 水泥基水性环氧树脂灌浆材料
目前市售的水泥基水性环氧树脂灌浆料通常称为环氧树脂灌浆料。此类灌浆料是在水泥环氧改性水泥砂浆的基础上开发的。研究人员对这类灌浆料的性能进行了深入研究[15]。环氧树脂之所以能够用于水泥基灌浆料中, 是因为以其配制的胶泥、浆料有诸多优异性能, 择其要者有: (1) 良好的工艺性能。在常温下具有良好的流动性, 易与固化剂及粉料搅拌均匀, 能获得适宜稠度和固化速度。 (2) 粘结强度高。环氧树脂分子结构中含有羟基、醚基和极为活泼的环氧基, 能与多种被粘物质表面发生作用, 有较强的粘结强度。 (3) 固化收缩性小。环氧树脂与固化剂反应时是通过直接加成反应进行的, 无副产物产生, 也不会产生气体。 (4) 化学稳定性好。在一般酸、碱和大部分有机溶剂中具有较好的化学耐蚀性。 (5) 力学强度高。环氧基、醚基、羟基等都有很强的键力, 在固化剂的作用下, 使线型的环氧树脂分子交联成致密的网状结构, 显示出优良的力学性能。 (6) 抗渗性好。环氧树脂固化后具有很小的孔隙率, 显示低的吸水性和湿气传递。显见, 此类灌浆料利用水性环氧树脂及相应的固化剂就是对硅酸盐水泥基灌浆料进行改性, 改进其力学性能、抗渗性能、抗碳化性能和化学腐蚀性等。
复合使用环氧树脂的灌浆料也有其不足的方面, 如其固化程度和固化后的强度受施工和养护温度的影响较大, 对施工温度及随后至少24h内的环境温度要求较为严格;产品一般由3组分, 即树脂、固化剂及俗称的填料 (通常由水泥、集料、高性能减水剂、膨胀剂、消泡剂等复合而成) 组成。使用时应严格按生产厂根据工程具体情况提供的配比进行;其化学耐蚀性好是相对于硅酸盐水泥基的灌浆料而言的, 就环氧胶泥本身在氧化性酸、卤素等介质中的稳定性较差[16], 此外, 其造价也相对较高。
2 水泥基灌浆料的选择
2.1 对水泥基灌浆料选择的基本依据
选择的基本依据应充分考虑应用的范围、强度要求、设备运行时环境温度、环境条件、施工环境温度、施工进度要求及工程交付使用的时间要求、灌浆层厚度 (体积、面积等) 、地脚螺栓表面与孔壁的净间距等基本条件和要求。
2.2 适用于不同应用领域或条件的水泥基灌浆料的基本性能
按2.1的选择依据, 可选择应用种类的灌浆料。同一品种的灌浆料根据不同需求在规范GB/T50448-2008中又细分为4类, 对其主要性能做了规定, 详见表1。
由表1可知, 其中的流动度、竖向膨胀率、泌水率3项指标的要求都严于标准JC/T986-2005。笔者认为满足此标准的产品是产品厂家最起码的质量控制标准, 而满足表1的要求是满足实际应用的需求, 上述规范和此标准不是矛盾的。
在规范GB/T50448-2008中, 根据不同的应用范围和具体工程特点对表1中不同类别产品选择做了明确、详细的规定和说明, 详见该规范第6章, 此不赘述。
2.3 水泥基灌浆料的适用范围
原则上说上述水泥基灌浆料均适用于各种机器设备安装的座浆和二次灌浆, 钢结构柱底脚板灌浆, 植筋、锚杆、锚钉、地脚螺栓锚固, 抢修抢建工程、结构加固改造工程及楼板灌缝、结构后浇带, 建筑物、构筑物缺陷部位修补、加固、补强, 轨道与基础的连接、机场跑道修补、水库及大坝裂缝灌浆修补, 后张预应力混凝土结构孔道灌浆等。
2.4 对不同种类水泥基灌浆料的选择
前述的五种灌浆料, 其中两种水泥复合的少见, 硅酸盐水泥基的、硫铝酸盐水泥基的和环氧树脂的三种灌浆料较为常用, 故仅对这三者做以分述。
2.4.1 硅酸盐水泥基灌浆料。
此灌浆料是目前市场上广为应用的。对于上述应用范围, 只要不要求小时强度高或者不要求在正常施工和养护条件下施工后急于投入使用的工程都可选用此灌浆料。严寒地区或寒冷地区的冬期施工应用, 也可选用此灌浆料, 但施工时必须严格执行GB/T50448-2008规范和JGJ/T104-2011规程的相关规定。
2.4.2 硫铝酸盐水泥基灌浆料。
原则上在前述的应用范围都可使用此灌浆料, 但考虑成本 (高于硅酸盐水泥基的) 和施工性等, 一般多在抢修抢建、喷锚支护、浆锚节点、固井堵漏、严寒及寒冷地区的冬期施工应用等工程及要求抗渗或耐硫酸盐浸蚀的工程所优先选用。
2.4.3 环氧树脂灌浆料。
该灌浆料从技术性能上看完全适用于前述的应用范围, 但前述范围的一般工程并未优先选择此材料, 主要是由于经济性方面的原因, 因为其造价远高于前两种。此灌浆料最适用于压缩机、泵、冲压机、粉碎机、球磨机等高振动性设备的二次灌浆, 易受化学侵蚀的设备基础区域灌浆, 轨道基础、桥梁支撑等强压力区域灌浆, 以及锚栓、钢筋种植、建筑结构混凝土补强加固等工程。
3 水泥基灌浆料的使用方法及注意事项
3.1 施工准备
无论使用哪一种水泥基灌浆料, 其施工准备工作大体相同, 一般要做到: (1) 施工现场质量管理应有相应的施工技术标准、健全的质量管理体系、施工质量控制办法等技术文件。 (2) 灌浆前应有施工组织设计或施工技术方案, 必要时灌浆前应通过灌浆料使用性能试验结果验证施工技术方案, 确保其可行。 (3) 准备、检查搅拌机具、灌浆设备及器具、模板及养护物品等。
3.2 施工操作
环氧树脂灌浆料的使用方法与硅酸盐水泥基和硫铝酸盐水泥基的灌浆料不同, 而后两者大体相同, 故分两种情况加以叙述。同时此类材料的应用均有相应的规范、规程予以明确规定, 且每种灌浆料的使用一般均有生产厂的说明书, 故仅对一些注意事项加以说明。
3.2.1 硅酸盐水泥基和硫铝酸盐水泥基灌浆料施工注意事项
1) 拌和。按产品要求的水料比 (一般为0.12~0.15) 或施工前应用试验确定的水料比加水搅拌;宜采用强制式搅拌机搅拌, 搅拌时宜先加入2/3的水搅拌, 待拌和料团块全部打开后加入剩余水量搅拌直至均匀;在满足灌浆施工要求的前提下, 尽量降低水料比 (建议每半个小时测定一次流动度, 以便依此微调水料比) , 尤其对灌浆层较厚、体积较大及面积较大的情况, 更应如此;搅拌地点应尽量靠近灌浆地点。严禁搅拌中外掺任何外加剂、掺合料及集料等, 以免影响使用效果。
2) 地脚螺栓锚固灌浆。认真检查螺栓孔的水平偏差和垂直度, 确保符合标准要求;灌浆前, 应清除地脚螺栓表面的油污和铁锈, 同时务必将与灌浆料接触的设备底板和混凝土孔壁表面清理干净, 灌浆前24h, 与浆料接触的混凝土表面应充分用水浸泡润湿, 灌浆前1h将积水清理干净;当环境温度低于5℃时应采取措施预热, 使温度保持10℃以上;灌浆过程中严禁振捣, 必要时适当插捣, 灌浆结束后不得再次调整螺栓;孔内灌浆层上表面宜低于混凝土表面50mm左右。
3) 二次灌浆。灌浆前对设备底板和混凝土表面按与上一条的同样方法处理, 确保浆料与混凝土基面的粘结强度, 以防灌浆层与基层离鼓;灌浆时应从一侧进行, 直到从另一侧溢出为止, 不得从两侧或多侧同时进行灌浆;灌浆开始后必须连续进行, 并尽量缩短灌浆时间;轨道基础或灌浆距离较长时, 视工程情况可留伸缩缝 (每段不宜超过10m) 分段施工;灌浆过程中不得振捣, 必要时可采用灌浆助推器沿浆体流动方向的底部推动灌浆料, 严禁从灌浆层的中、上部推动;设备基础灌浆完毕后, 宜在灌浆后3h~6h沿底板边缘向外切50°斜角, 以防边缘外的浆料产生裂缝。
4) 混凝土结构改造和加固灌浆。与灌浆料接触的混凝土表面应充分凿毛、清理、预处理;缺陷修补区应剔除酥松部分, 使其露出钢筋, 将边缘切成垂直形状, 深度不少于20mm (至少不少于浆料中最大骨料直径的2倍) , 有益于修补层与基面的结合;将拌和均匀的灌浆料灌入模板中并适当敲击模板, 消除模板表面气泡, 且使填充密实;灌浆层较厚时应通过尽量降低水料比、加强保湿养护、严格控制灌浆层与环境的温差等措施, 防止产生温度裂纹。
5) 后张预应力混凝土结构孔道灌浆。灌浆方法根据现行国家标准GB50010《混凝土结构设计规范》环境类别分类, 选择相应的灌浆工艺;正式灌浆前应选择有代表性的管道进行灌浆试验;灌浆过程中不得在灌浆料中掺入其他外加剂、掺合料等。
6) 冬期施工。日平均温度低于5℃时应按冬期施工要求施工。灌浆前要采取措施充分预热基础表面, 使其温度保持在10℃以上, 并清除积水;应采用不超过65℃的温水拌和灌浆料, 浆体的入模温度在10℃以上;受冻前, 灌浆料的抗压强度不得低于5 MPa。使用硫铝酸盐水泥基灌浆料时, 拌和水温不宜超过50℃, 拌和物温度宜为5℃~15℃, 流动度应略高于硅酸盐水泥基灌浆料, 尽量缩短浇灌时间, 不得二次加水, 随拌随用, 入模温度不得低于2℃。
7) 高温气候环境施工。灌浆部位温度大于35℃应按高温气候环境施工。灌浆前应采取适当措施做到与灌浆料接触的混凝土基础和设备底板的温度不应大于35℃;浆体的入模温度不应大于30℃;灌浆后应及时采取保湿养护措施。高温条件下使用硫铝酸盐水泥基灌浆料多半是抢修抢建等尽快要求投入使用的工程, 即使这种情况也要选择其中与施工操作时间相适应的产品型号。
8) 常温养护。灌浆时, 日平均温度不应低于5℃, 灌浆后裸露部分应及时喷洒养护剂或严密覆盖塑料薄膜, 加盖湿草袋保持湿润。灌浆料表面不便浇水时, 可喷洒养护剂, 应保持灌浆料处于湿润状态, 养护时间不得少于7d。当使用硫铝酸盐水泥基灌浆料时其养护应严格按相应的产品说明进行。
9) 冬期施工养护。冬期施工务必做到: (1) 工程对强度增长无特殊要求时, 灌浆完毕后裸露部分应及时覆盖塑料薄膜并加盖保温材料;起始养护温度不应低于5℃;在负温条件养护时不得浇水;拆模后灌浆料表面应采用保温材料覆盖养护。如环境温度低于水泥基灌浆料要求的最低施工温度或需要加快强度增长时, 可采用蒸汽养护法、暖棚法、电热毯法等人工加热养护方式。 (2) 重视环境及灌浆料的温度监测和记录, 为拆模的预估期限提供参考, 当然更适宜的拆模期限应以同条件养护的试件抗压强度来确定, 故浆料试块的留置除应按现行国家标准GB50204《混凝土结构工程施工质量验收规范》的规定及符合设计要求外, 尚应增加不少于2组同条件养护试件。 (3) 使用硫铝酸盐水泥基灌浆料时, 同样应重视养护控制, 起码应做到灌浆后应立即在其表面覆盖一层塑料薄膜防止失水, 并根据气温情况及时覆盖保温材料。如此, 其一, 为了蓄热, 避免使浆料受冻, 同时可加速硬化;其二, 当浆料达到温升最高温度后, 保温层也减缓温度降速, 防止温度裂缝。浆料养护温度不宜高于30℃;当灌浆料体积较大时, 可采用蓄热法养护。模板和保温层在浆料达到要求强度并冷却到5℃后方可拆除。拆模时浆料表面与环境温差大于20℃时, 浆料表面应及时覆盖, 缓慢冷却。
关于拆模和养护时间与环境温度的关系, 参考文献[3]作出明确规定, 见表2。
3.2.2 环氧树脂灌浆料施工注意事项
1) 施工准备。除做好本文3.1的各项工作外, 还必须加强与产品供方沟通, 必要时针对具体工程、施工时的预计温度等做施工前的施工模拟试验, 进而形成施工方案。如施工方人员无此产品的施工经验且未经事前培训, 最好施工时在供方专业人员指导下进行为宜。笔者曾见证了这样一个实例:甲、乙两厂的此类产品经试验, 性能相当, 都符合某公司进口空压机设备二次灌浆所用, 甲未派专业人员进行现场施工指导, 结果工程未达到预期效果造成返工, 而乙派了专业人员精心地进行施工指导, 达到了预期效果。
2) 施工温度及控制
为获得最佳的效果, 灌浆前最好将材料在15~25℃环境下放置24h;施工时及随后24h环境温度宜控制在10~32℃, 且以20℃左右为佳。夏季施工避免中午高温, 必要时应搭设遮阳棚;冬季气温较低时, 应在灌浆区域搭建暖棚升温, 保证施工环境温度大于10℃, 且施工宜选择在中午。之所以如此是因该料固化程度和固化后强度受温度影响较大, 低温下施工和养护达不到预期的强度。
3) 混合及搅拌。按事先确定的配料比, 用手提式搅拌器 (200~250r.p.m) 充分混合A (树脂) 、B (固化剂) 约3min;在低速大功率搅拌机 (15~20r.p.m) 中加入C (填料) 使之与A、B混合物混合, 充分搅拌至骨料全部被浸润为宜, 一般需5~10min;在气温较低时为了保证混合物的流动性, 可适当减少C (填料) 的用量 (最多可减少1/2) , 具体以事先的模拟试验为依据进行调整。
4) 灌浆。灌浆应从一侧灌向另一侧, 不得双向或多向进行;灌浆过程中可挤压但勿振捣, 以防夹杂空气滞留其中;灌浆距离较长 (如大于1.5m) 时, 应使用高位漏斗法, 利用压差辅助灌浆;灌浆工作必须连续尽快完成;单次灌浆厚度控制在25mm~350mm间;灌浆区域较大如需设置伸缩预留条, 要符合设计要求或相关规定。
5) 密实性检查。灌浆结束后, 用铁锤敲击设备基板, 发出叮叮声表明灌浆层密实, 发出咚咚声表明灌浆层空鼓。
6) 表面收光及拆模。灌浆后及浆料初凝前, 为美观起见, 可将暴露的表面用灰刀收光;终凝后, 即可拆模。
7) 施工安全防护。此类产品略有轻微刺激性, 使用时应避免吸入大量蒸汽或与皮肤长期接触;使用时注意佩戴必要防护用品并保持环境通风, 接触皮肤后应及时洗净, 如溅入眼内应立即用大量清水冲洗。
4 结语
1) 水泥基灌浆料的种类较多, 依其所用胶凝材料、塑化剂、膨胀组分等材料的不同有其不同的性能特点和适用性。
2) 工程特点、强度要求、设备 (设施) 运行或使用环境温度条件、施工环境温度、施工进度要求等是水泥基灌浆料选择的基本依据;对同一种灌浆料, 也因工程性质等条件的不同而选择其中的相应类别或型号。
3) 产品的应用应遵循相应规范、规程、标准, 如本文的参考文献[1]、[2]、[3]、[8]等, 应用某种产品, 还要充分解析相应的说明书, 必要时还要先行模拟试验, 以制定有效的施工方案。
4) 关于硫铝酸盐水泥等特种水泥基灌浆料, 由于复合了专用功能性外加剂而使施工性能等有较大差异, 而又细分或派生出不同型号的系列产品, 所以选择使用时不仅要考虑种类, 还要考虑该品种下的型号, 必要时还要辅以试验确定。
灌浆技术处治水泥砼路面的实践 篇5
一、水泥砼路面产生唧泥、板底脱空原因
唧浆和脱空病害的产生有其内在因素和外在因素:内在因素是基层本身的质量、组成以及混凝土面板接缝状况;外界因素则是汽车荷载和气候变化。水泥砼路面的基层材料一般都选用稳定类材料, 其模量远小于混凝土面层的模量。水泥混凝土路面的损坏及使用寿命主要是设计、施工、养护原因造成的, 分述如下:
1. 设计上的原因
对水泥砼路面进行设计时, 根据设计要求, 要以设计年限内的累计当量轴次对设计结果进行计算, 遗憾的是, 由于设计方为了图方便, 总是根据前人的设计经验来进行, 对超载车辆考虑不够, 使得设计厚度达不到要求, 进一步影响到质量问题。
2. 施工的原因
水泥砼路面使用效果是不是良好, 质量是不是可靠, 关键环节在于路面的施工环节。在对水泥砼面层进行施工时, 对原材料没有进行严格检查, 在对砂石料和混凝土进行配合时, 对于其配合比没有按照科学的方法来进行搭配, 砂石料及水泥的使用量没有达到要求。使得路面出现露骨、起砂等现象。
3. 养护的原因
受制于经济社会发展、认识水平和管理体制, 水泥混凝土路面养护没有得到足够重视主要以保洁为主, 养护质量评定和养护工程实施相对滞后, 以及受资金及养护设备不足的原因, 无法及时处置板缝、裂缝、脱空等病害, 致使病害进一步加大, “小病拖成大疾”。
二、选择灌浆材料
采用灌浆技术对水泥砼路面进行修复时, 首先要选择灌浆材料, 材料一般可以分为两种, 一类是化学灌浆材料, 例如丙凝、甲凝等, 由这类化学灌浆制成的材料是真溶液;另外一种是以矿物质固体颗粒作为材料, 例如石灰、水泥等, 采用这种材料制成的浆液, 浆液的颗粒呈分散的悬浮状态, 叫悬浮液。而不管是哪种灌浆材料, 同样都要具备几个特点:
1. 灌浆材料不能有收缩性能。
如果灌浆材料会产生收缩, 那么加固层的收缩会使得板和基层之间的粘结达不到要求, 失去粘性, 对灌浆效果产生影响。
2. 灌浆材料的流动性要好, 如此, 在进行灌浆时, 对于板下的空隙才能完全流入, 才能使板块质量加固。
如果灌浆材料的流动性不好, 则会产生空隙, 对加固质量会产生严重影响。
3. 要求强度高。
要求灌浆材料要有一定的弯拉及抗压强度, 并且灌浆之后, 强度要求在短时间内就形成, 如此, 才能使水泥砼路面尽快通行。
三、灌浆技术的施工
首先, 要把调配好的水泥浆或者氧化沥青注入到基层内部, 使得板下的空隙能够达到饱满, 并使水泥砼路面强度得到增强。在进行加固之前, 先要确定好空隙的所在位置, 然后才能在那个位置进行钻孔、灌浆。路面基层的位置一般是处在路面的边角或者伸缩缝的周围, 而要确定面层底下是不是会出现空隙, 一般是对水泥砼路面进行弯沉测试。
下面介绍养护实践。
310国道砀山段K323+300~K341+150路段分别在1994年至2000年改造为水泥混凝土路面, 由于车流特别是重型车辆的增加, 路面出现块状裂缝、龟裂、横向 (纵向) 裂缝、板底脱空, 采用灌浆技术来提高路面的强度, 并且对路面所出现的裂缝、沉陷等问题进行治理, 对路面行车的安全性、舒适度进行有效改善。
1. 脱空板的确定方法
我国的交通部行业标准《公路水泥混凝土路面养护技术规范》明确规定, 对于水泥砼面板的脱空的判断, 可以采用弯沉测定法来进行测定。弯沉测定法进行测定, 通过弯沉指标确定脱空板。步骤如下:首先, 在水泥砼面板上选取荷载最不利的部位来作为检测范围, 可以选择纵缝或者横缝周边的点来进行。所使用的工具是两台5.4米长的长杆弯沉仪、BZZ-100标准轴载的测定车进行测试, 把监测点分为主点和副点。主点选在板横缝位置前面的10厘米左右, 加卸载。副点选在板横缝位置后面的10厘米左右, 无荷载。把其中一台弯沉仪放在主点的位置, 对车的轮隙之间进行测定, 然后把另外一台弯沉仪放在副点的位置, 分别对主、副点的弯沉进行测定。右轮要在纵隙30厘米左右的范围, 根据国外路面修复手册中的规定, 如果弯沉超过0.635毫米的, 可以把它确定是板块脱空的现象。而根据我国公路的修建实际情况规定, 凡是弯沉值超过0.2毫米的, 都可以确定是面板脱空的现象。
2. 加固机理
当面板在均匀的支撑下, 不管荷载作用的位置是在哪, 其应力都会显得比较小。不过, 如果一旦脱空, 板角处失去了基础的支撑而变成悬空状态, 在这样的情况下, 板内就会有过大的剪力、应力, 会严重影响到砼板的使用寿命。进行水泥砼面板灌浆, 是采用注浆管再施以一定的压力, 把浆液向板底空隙或者板下基层均匀地注入, 采用渗透、充填、挤密的形式, 把底板或者基层裂缝中的积水、空气赶走, 在人工的控制作用下, 浆液把原来松散的颗粒凝结在一起, 从而形成一个完整的结石体。灌浆技术使得板底原有的受力状态受到改变, 使板体与地基能够进行很好连接, 可以加强对基础的加固, 使病害得到及时的治理。
3. 对浆液材料的要求
在一般情况下, 所要求的浆液材料有:粉煤灰、水泥、水以及外加剂等, 然后, 要把浆液制作成7.07厘米X7.07厘米×7.07厘米的立方体的浆体, 以7d为养护标准范围, 并且, 它的抗压强度要在5MPa以上。要求制作出的浆体不仅要有好的保水性, 还要求具有良好的可泵性、和易性, 要求浆体不能过于浓稠, 也不能过稀, 过稀的浆体其干缩性会较大, 过于浓稠则无法在板底空隙均匀布满。在施工过程中, 为了防止浆体干缩, 可以在浆液中掺杂一些膨胀剂, 膨胀剂要惨杂适量。灌浆施工过程中, 浆液的流动性能是否良好, 对灌性起着一定的影响, 在一般情况下, 浆液的流动度越高, 说明其可灌性就越好。因此, 水泥浆液如果不掺减水剂, 其流动度要大于16s, 如果水泥浆液掺有减水剂, 其流动度可以减少到12s即可, 流动度最大也不能超过26s, 因此, 在施工的过程中, 流动度不能太小, 要控制在20s至30s之间为宜, 否则, 容易产生沁水的现象。因此, 在水灰比相同的情况下, 流动性会随着粉煤灰与水泥比例的变化而变化, 除此之外, 粉煤灰比例的多少对水泥浆后期的强度也会产生影响, 在同样条件下, 如果水灰比越大, 那么, 浆体的强度则会进行相应降低, 所以, 所采用的水灰比不能过大。根据所做的实验可以得出这样的结论, 在施工过程中, 可以采用以下的浆液配比来进行:水泥∶粉煤灰∶水∶早强剂=1∶0.5∶0.7+0.5%。如此, 既保证了大的流动性, 又能进一步保证到浆液的强度。
4. 灌浆技术的施工及所取得的效果
在进行灌浆时, 压力一般控制在200~400KPa之间, 并且要停留3至5分钟为宜, 这样会取得较好的效果。灌浆结束后, 应将注浆孔及检查孔用水泥砂浆封填密实, 待其抗压强度达到3Mpa时, 方能开放交通。要在7d龄期之后, 再次对主点和副点的弯沉值进行测量, 当发现差异弯沉值或者主点比设计的要求值还小时, 可以认为已经取得良好的灌浆效果。通过检测资料证明, 原混凝土面板通过灌浆提高了板底承载力。
四、结束语
水泥基灌浆料性能影响因素探讨 篇6
该文通过调研和试验, 探讨各组分对灌浆料性能的影响关系, 以期为相关企业或研究者提供参考依据。
1 试验原材料与方法
1.1 试验原材料与混凝土配比
水泥:龙麟P·O 42.5, 龙麟P·O 42.5R, 龙麟P·O 52.5, 龙麟P·O 52.5R, 龙麟水泥集团有限公司生产;R.SAC 425, 郑州市中泰水泥有限公司生产;硅灰:比重280kg/m3, 比表面积15 200m2/kg, 厦门某贸易公司提供;砂:河砂, 中砂, 细度模数2.6;减水剂:禾泰HT-120萘系减水剂, 粉剂, 减水率约22%;水:自来水。
1.2 试验方法
流动度测试方法:参照JC/T 986—2005执行。
竖向膨胀率测试方法:参照JC/T 986—2005执行。
强度测试方法:参照JC/T 986—2005和GB/T 17671—1999执行, 成型时, 直接一次性将浆料注满试模, 不振动, 刮平后进行养护[7]。
2 试验过程
2.1 水泥对灌浆料性能的影响
常用水泥主要有硅酸盐水泥、硫铝酸盐水泥、铝酸盐水泥。硫铝酸盐水泥和铝酸盐水泥用于配制灌浆料的研究也有不少报道, 但其强度发展较快, 主要用于抢修工程, 不用于结构工程, 用于配制灌浆料时需通过试验选用缓凝剂, 糖类缓凝剂将降低其强度。
使用硅酸盐水泥与硫铝酸盐水泥复合配制灌浆料的效果也不好, 灌浆料的配制宜选用P·O 42.5R、P·O 52.5R或PⅡ42.5R水泥, 配比示例如表1, 性能如表2。
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2.2 硅灰对灌浆料性能的影响
硅灰, 又称微硅粉, 系在冶炼硅铁和工业硅时, 通过烟道排出的硅蒸汽氧化后, 经收尘器收集得到的无定形、粉末状的二氧化硅 (SiO2) 。硅灰的平均粒径在0.1~0.15μm, 为水泥平均粒径的几百分之一, 因而可填充水泥颗粒间的空隙, 产生微集料效应, 使得硬化水泥浆体更加密实, 强度更高, 特别是后期强度较高。硅灰是配制C60以上高强、超高强混凝土的重要掺合料。由于其细度较高, 可改善水泥浆的和易性, 降低泌水率。其掺量控制在胶凝材料总量的6%~8%为宜, 超过10%时, 将提高需水量, 对强度贡献降低。
2.3 胶砂比对灌浆料性能的影响
灌浆料用砂应选择级配较好, 泥块含量和云母含量较低的中细砂。由于砂会吸水, 胶砂比变化时, 用水量不能仅根据水灰比来调整, 不同胶砂比的用水量近似满足公式:用水量W=0.28C+0.09S。胶砂比宜选择在1∶1~1∶2, 不同胶砂比对灌浆料性能影响试验配比见表3, 指标结果见表4。可以看出, 随着胶砂比的提高, 灌浆料强度逐渐降低。
2.4 外加剂对灌浆料性能的影响
灌浆料常用外加剂有减水剂、膨胀剂、消泡剂、早强剂等。减水剂的使用比较普遍, 该文不多做讨论, 根据经验, 宜选择减水率较高, 引气效果较小, 不缓凝的非功能型高效减水剂。膨胀剂可选用钙矾石类的或MgO类的, 钙矾石类的掺加量在8%~15%, 有的可作为内掺型;使用MgO作为膨胀剂时, 可用工业氧化镁在1 000℃左右灼烧2h, 冷却后使用, 掺量在2%左右。消泡剂进口的价格高掺量低, 国产的价格低掺量高, 一般掺量在0.05%~0.2%。早强剂的掺量在2%左右。
3 展望与讨论
目前我国灌浆料使用量不高, 导致灌浆料生产企业规模不大, 部分企业是小作坊式的。灌浆料的价格差别也较大, 从800元/t到2 500元/t都有, 但多数指标能满足标准要求。灌浆料行业仍存在的问题是膨胀性能不好、用水量带宽小等, 需要对组分和性能关系进行系统研究基础上, 在外加剂方面寻求突破。随着基础设施建设的推进, 灌浆料行业将蓬勃发展。
参考文献
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[3]霍利强.绿色高强高性能灌浆材料研究[J].混凝土, 2013 (1) :114-116.
[4]李英丁, 张铬, 徐迅.硬石膏与高铝水泥掺量对无收缩灌浆料性能的影响[J].新型建筑材料, 2009 (3) :10-12.
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[6]刘小兵.水泥基无收缩灌浆砂浆的配制及性能研究[D].重庆:重庆大学, 2010.
简析公路水泥混凝土路面灌浆技术 篇7
1 病害形成原因
唧泥和脱空病害的产生有其内在因素和外界因素:内在因素主要是由于在道路施工中对路基、基层施工质量和管理的不够完善, 以至于道路在使用中出现路基弹簧、沉降和基层裂缝、松散、唧泥等病害。外界因素则是汽车荷载和气候变化。在我国公路施工中垫层材料一般都是选择较为稳定的集料, 其在施工的应用中模量远远小于混凝土施工用量。水泥混凝土路面在重车荷载的反复作用下, 板下的基层更是产生了鸡肋性的塑性变形, 致使的水泥混凝土路面与基层之间出现了空隙, 导致路面的脱空现象的出现。同时温度、湿度的变化, 以及版内温度的变更, 造成板面的翘曲现象, 加速了板底与基层顶面之间的分离, 造成板底脱空形式。当路面接缝或裂缝养护不及时, 雨水可以从接缝或裂缝进入基层, 深入板下形成一层积水, 这样使得基层材料中又出现了水泥浆, 并沿面板接缝缝隙处喷溅出来, 形成唧泥。唧泥可以说是板底脱空的主要表现形式, 更是造成路面恶性循环的关键性因素。
2 脱空判定方法
脱空板可采用人工观察法、弯沉测定法等方法来确定人工观察法是通过肉眼观察接缝、裂缝、唧泥等情况初步判定脱空。当重车行过, 能感到混凝土板有竖直位移时, 或下雨之后, 有明显唧泥现象的板块, 认为是脱空。这种方法的缺点是主观性强, 即便是有经验的工程师也不能避免错判、漏判。弯沉测定法是测试板角弯沉, 如果超过某一限值, 即认为存在脱空。在路面板尚未发生严重裂缝时, 板下封堵和研磨是取代罩面层的一种比较经济的修复方法, 同时也是对路面板裂缝和接缝的垂直错位进行直观的评定并进行弯沉测量确定路面支承的状况。应用弯沉测试载重车、弯沉仪、百分表测定砼路面板4个板角的弯沉值。根据有关文献及实践经验, 当混凝土路面板某个板角弯沉大于0.18mm时, 就应该采取灌浆加固。
3 灌浆加固原理
在现有混凝土路面设计理论中, 我们把混凝土板看作是小挠度弹性薄板, 其假定条件是面板与地基间完全接触 (不脱空) 。同时混凝土板是一种准脆性材料, 抗压强度高、抗弯拉性能差。在正常情况下, 面板均匀支承时, 无论荷载作用位置, 应力都较小。而一旦脱空, 板角处由于基础支撑的丧失处于悬臂状态, 板内将产生过大的应力、剪力, 混凝土板很快达到极限寿命。水泥混凝土面板灌浆是通过注浆管, 施加一定压力将浆液均匀注入板底空隙、板下基 (垫) 层中, 以充填、渗透、挤密等方式, 赶走板底、基层裂隙中的积水、空气后占据其位置, 经人工控制一段时间后, 浆液将原来的松散颗粒或裂隙胶结为整体, 形成一个良好的“结石体”。
4 浆液材料基本要求
常用的水泥浆材料包括:水泥、粉煤灰、水、外加剂等。将浆体制成7.07x7.07x7.07cm立方体试件, 标准养护7d, 其抗压强度应到5MPa以上。浆体应具有良好的可泵性、和易性、保水性, 浆体过稠不能均匀布满板底空隙, 浆体过稀, 干缩性大。在施工中, 为防止浆体的干缩, 浆液中宜掺加一定量膨胀剂。流动度是影响可灌性的主要因素, 一般流动度越高, 可灌性就越好。由于在现行规范中未对此做明确规定, 参照预制梁板压浆施工经验, 采用水泥浆稠度试验漏斗 (体积1725m1-+5m1) , 以浆体自由全部流完的时间作为流动度来控制。浆体流动度不宜过小, 控制在20S至30S之间较好。否则会产生泌水现象。
5 板底灌浆应注意的问题
5.1 板底灌浆应选择气温相对较低时进行, 以5℃~30℃为宜。
5.2 板底灌浆宜选择在气温相对干燥时进行。
在雨季或雨后的几天, 应停止灌浆施工, 因为此时脱空的板底往往存有大量的积水, 尽管灌注时有部分水可被排出, 但也不可能全部排出积水, 因此而影响灌浆效果。
5.3 当某些孔位灌浆不畅, 浆液难以灌入时, 可先用泵向孔内压
射少量的水或喷射空气, 使之形成小空腔与脱空部位贯通, 以便浆液的初始分布。
5.4 应控制灌浆压力, 当不考虑板块抬升时, 灌浆压力以不超过
2MPa为宜。当观察到灌浆泵上的压力计压力升高并超过控制值时, 应停止泵送, 以免造成板体扰动;同时, 压力过高易造成灌浆栓塞拔起伤人。
6 灌浆技术的实施
灌浆孔位置与孔径的选择灌浆孔位置及灌浆孔数量选择的合适与否, 直接影响到压浆的效果及成本, 最理想的情况是钻取最少的孔, 并在合适的平面位置上, 能确保板底全部空隙充填密实。由于目前尚无理想的检测设备来精确测定板底脱空的确切部位及脱空程度, 故在此仅以外观状况结合弯沉测量综合分析来确定。灌浆孔的数量应根据面板尺寸、脱空程度、结合灌浆试验及施工人员的经验加以确定。因不能判断脱空板板底脱空的连贯性, 面板可根据具体脱空情况布孔。一般布2个灌浆孔为宜, 孔的位置通过试验及施工人员积累的经验来确定。灌浆孔孔深只要穿透面板至基层内2~3cm就可 (以恢复支承为目的) , 灌浆孔径以50mm左右为宜。只要能保证砂浆顺利流畅, 对砼板整体性不致干造成太大影响。
结束语
灌浆技术作为一种新型的加固技术, 被广泛的应用在各种公路的施工之中, 由于其在施工的过程中能够对各种缺陷和问题进行及时的处理和维护, 在施工中根据施工经验合理的确定钻孔深度, 把水泥浆液合理的灌入混凝土板下基层, 处理好砼板唧泥和脱空等病害能保证公路水泥混凝土路面具有良好的路面使用功能, 因此受到公路建设、管养单位的欢迎。
摘要：伴随着交通运输的形式不断增加, 人们对交通要求日益提高。公路作为当前交通运输中的重要组成部分, 其路面多数采用水泥混凝土作为主要的结构形式。通过对公路水泥混凝土路面中各种病害的形成、脱空现象的确定和加固机理以及灌浆的过程中应当注意的各种问题综合分析, 阐述其施工中需要注意的重点。
浅谈水泥灌浆工程中的节能减排 篇8
1水泥灌浆节能减排基础工作
在水利工程中, 水泥灌浆施工的各个层面都可以达到节能减排的目的, 但是采取怎样的手段进行节能减排, 是目前设计工作者研究的最主要课题。就施工单位来说, 其可以采取以下措施来实现水泥灌浆工作节能减排的目的:
1.1加强宣传力度。在水利工程施工中, 要注重加强对节能减排的宣传, 通过宣传可以加强施工人员对节能减排的重视, 在潜移默化中使其形成节能减排的意识, 在施工的过程中能够加强节能减排措施。与此同时, 进行低碳生活的宣传, 强化人们在日常生活中的节约意识, 使得人们可以从身边小事做起, 从小的方面开始节能减排, 从而促进社会开展节能减排活动。
在生活中, 人们可以选择清洁的生活用品, 拒绝使用一次性物品, 选择低排放的出行工具, 这些方面都可以有效实现节能减排。在施工中, 受到社会节能减排意识的影响, 施工人员也会具有节能减排意识, 使得水泥灌浆基础施工技术达到节能减排的目的。
1.2更新机械设备。机械设备的使用在水泥灌浆工作中是必不可少的。但是有些施工单位在进行设备的选择时, 只注重经济效益而忽视环境效益, 采用的都是高排放量的机械设备, 增加了废气的排放量。还有的设备甚至都超过了使用的年限, 属于淘汰机械, 这样的设备在使用过程中, 不仅会极大的消耗能源, 而且会排放出大量的废气, 加重了空气的污染程度。所以, 在选择设备时, 要选择新设备, 对于设备定期进行更新, 可有效减少废气的排放。达到了节能减排的目的。
1.3改进设计方案, 减少工程消耗。水利工程在进行水泥灌浆施工设计时, 设计者通常对于施工地点的地质和环境气候不甚了解, 对于施工的具体情况做不到全面把握, 因此, 设计者设计出的施工方案和实际的施工工作存在很大的差异。一般, 施工设计相于实际的施工来说要求要高, 这样就导致了施工过程中会大量消耗能源, 造成能源浪费。这种情况一出现就说明设计方案还有待优化。想要解决设计方案和实际施工之间存在的差距, 就要求设计师对施工的实际情况有一个全面的掌控, 了解施工地点的地质状况和环境气候, 采取针对措施进行方案的设计, 只有这样才能使得设计方案和实际施工完美结合, 满足实际的施工需求, 减少能源的消耗。
1.4选择恰当的施工技术。施工技术决定了施工的质量。有些水泥灌浆工作会因为施工技术的选择不当, 而会存在严重质量和安全隐患。所以, 在进行施工的过程中, 要选择适当的施工技术, 以保证施工的质量和施工的进度。在具体的施工中, 施工技术可以有效保障施工的效率。在水泥灌浆施工中一般会采用帷幕灌浆和固结灌浆的施工技术, 但是两者之间存在极大的不同, 施工时要根据施工地点的实际情况选择合适的施工工艺, 以确保施工的顺利进行。在实际的施工中, 如果采用的是自上而下的灌浆方式来进行施工, 那么首先要进行钻进方式的选择, 这样做事为了能够有效提高钻孔的效率, 使得在实际的水泥灌注过程中不会过多的消耗水泥, 减少资源的浪费。
1.5选择水泥的替代品作为灌浆材料。水泥行业属于高能耗产业, 因此在水泥灌浆中可采用水泥替代品进行灌浆, 减少水泥用量。既可改善防渗性能以及耐久性, 又大大地节约了水泥, 减少工业废弃物的排放。
1.6加强施工项目管理, 严格控制施工成本。项目在工程开工前要编制成本策划, 在施工中加强中间控制, 在动态中落实, 通过组织措施、技术措施、经济措施、质量管理、合同管理等途径, 全方位、全员、全过程进行成本控制, 达到节能减排目的。
1.7实行集中管理。减少损耗或降低排故标准, 如建立集中制浆系统, 集中供浆和处理废浆;若大规模地采用冲击钻孔, 可建立空压机房, 集中供风, 提高效能, 降低损耗。积极推广新技术、新工艺、新设备、新材料的应用, 同时积极开展以小发明、小革新、小改造、小设计、小建议为主要内容的创新活动, 以激发广大职工岗位创新意识, 发明创新潜能, 提升创新能力。通过自主科技创新, 不断降低能耗的减少排放, 有利于提高企业专业技术水平和管理水平, 促进企业提高竞争能力。
2水泥灌浆节施工中影响节能减排的几个主要因素
我国2002年适时修订和发布了水工建筑物水泥灌浆施工技术规范部分条款更有利于节能减排。然而, 按照规范规定, 帷幕灌浆孔各灌浆段不论透水率大小均应按技术要求进行灌浆, 就存在一定的偏颇。当某孔段灌前透水率小于检查孔合格标准或开灌时流量即为0, 就没有继续灌浆的意义。灌浆段长的影响, 规范中规定帷幕灌浆段长一般为5~6m, 特殊高兄下可适当缩短或加长, 但不宜大于10m。在实际操作中, 几乎所有工程都是采用段长5m的标准, —缩短很容易, 但如果要加长, 则困难重重, 甚至是没有可能。
灌浆压力越大, 浆液扩散范围越大, 需要消耗的水泥越多, 设备损坏也越大。因此, 在工程设计中, 应考虑工程实际需要, 规定科学合理的灌浆压力, 不应片面追求高压力。灌浆结束标准越高, 馆将持续的时间越长, 消耗的能源越多, 在目前的灌浆工艺和设备条件下, 灌浆持续10min, 即消耗100kw·h电, 相当于4kg标准煤。水泥灌浆节能减排的技术展望, 应从施工机械设备的改进、制浆工艺和技术、基础处理施工泥浆或浆液回收利用技术几个方面进行研究。
3结论
在进行水电工程的基础施工中, 在建设、设计、施工等方面都是可以进行节能减排的, 为了更好的达到这个目的, 在日常的工作中要将节能减排工作进行重视。增强危机意识, 树立绿色、低碳发展理念, 以节能减排为重点, 积极开展管理创新、技术创新使灌浆工程的节能减排工作跃上新台阶。
摘要：在现今的水利工程中, 水泥灌浆技术使其最主要的施工技术, 在水利工程建设中是不可或缺的施工技术。在水利工程施工中, 水泥灌浆是基础施工技术, 其为后期的各项施工技术提供了依据。随着水利工程的发展, 节能减排的意识逐渐加强, 但是如何去进行节能减排工作是现今水利工程建设者着重研究的重点。本文就水泥灌浆工程中的节能减排进行了简要的分析, 仅供参考。
关键词：节能减排,施工机械,灌浆工艺,材料
参考文献
[1]赵萌.开展节能减排, 促进和谐发展[A].安徽节能减排博士科技论坛论文集[C].2007.
水泥灌浆机 篇9
1 水泥砼面板唧泥、脱空形成主要原因及判定、检测方法
唧泥和脱空病害产生的内在因素是砼板本身质量及其接缝状况和基层质量;外界因素则是作用荷载和自然环境变化。我国路面基 (垫) 层材料一般都选用稳定类集料, 其模量远小于砼面层的模量。水泥砼路面在重车荷载的反复作用下, 板下基 (垫) 层将产生累积塑性变形, 使砼板的局部范围不再与基层保持连续接触, 于是水泥砼路面板底与基 (垫) 层之间将出现微小的空隙, 即出现了板下局部脱空, 或称为原始脱空区。同时温度、湿度的变化, 以及板内温度的非线形分布, 引起板向上或向下的翘曲, 加速了板与基础之间的分离, 形成板底脱空。脱空的出现又为水的浸入创造了条件, 当路面接缝或裂缝养护不及时, 雨水从破损处侵入基层, 渗入的水将在板下形成积水 (自由水) 。积水与基层材料中的细料形成泥浆, 并沿面板接缝缝隙处喷溅出来, 形成唧泥。唧泥的出现进一步加剧了板底的脱空。这样周而复始, 恶性循环, 最终导致路面的损坏。
脱空板可采用人工观察法、弯沉测定法等方法来确定。人工观察法是通过肉眼观察接缝、裂缝、唧泥等情况初步判定脱空。当重车行过, 能感到砼板有竖直位移时, 或下雨之后, 有明显唧泥现象的板块, 认为是脱空。这种方法的缺点是主观性强, 即便是有经验的工程师也不能避免错判、漏判。弯沉测定法是测试板角弯沉, 如果超过某一限值, 即认为存在脱空。我国交通部行业标准《公路水泥砼路面养护技术规范》 (JTJ073.1-2001) (以下简称《规范》) 中也明确规定水泥砼面板脱空位置的确定可采用弯沉测定法。
2 灌浆技术原理
砼板可以看作是小挠度弹性薄板, 其假定条件是面板与地基间完全接触 (不脱空) 。同时砼板是一种准脆性材料, 抗压强度高、抗弯拉性能差。在正常情况下, 面板均匀支承时, 无论荷载作用位置, 应力都较小。而一旦脱空, 板角处由于基础支撑的丧失处于悬臂状态, 板内将产生过大的应力、剪力, 砼板很快达到极限寿命。水泥砼面板灌浆是通过注浆管, 施加一定压力将浆液均匀注入板底空隙、板下基 (垫) 层中, 以充填、渗透、挤密等方式, 赶走板底、基层裂隙中的积水、空气后占据其位置, 经人工控制一段时间后, 浆液将原来的松散颗粒或裂隙胶结为整体, 形成一个良好的“结石体”。灌浆改善了板底原有受力状态, 恢复板体与地基的连续性。达到加固基础, 治理病害的目的。
3 对灌浆材料基本要求
以常用水泥浆为例 (其材料包括水、粉煤灰、水、外加剂等) , 浆体不仅要七天抗压强度大于5Mpa, 还应具有良好的可泵性、和易性、保水性, 浆体过稠不能均匀布满板底空隙, 浆体过稀, 干缩性大。在施工中, 一般认为, 为防止浆体的干缩, 浆液中宜掺加一定量膨胀剂。流动度是影响可灌性的主要因素, 一般流动度越高, 可灌性就越好。由于在现行规范中未对此做明确规定, 参照预制梁板压浆施工经验, 采用水泥浆稠度试验漏斗 (体积1725ml±5ml) , 以浆体自由全部流完的时间作为流动度来控制 (详见《公路桥涵施工技术规范》JTJ041-2000附录G-11) 。其中, 在室温条件下, 纯水的流出时间为8s (室内试验结果) 。水泥净浆不管掺或不掺减水剂, 其流动性都比相同条件下水泥粉煤灰浆体的流动性要好。因此, 可以看出, 二级粉煤灰单位体积的需水量要大于水泥。经验指出:对于不掺减水剂的水泥净浆, 其流动度不应小于16s;掺减水剂的浆体可减小到12s;流动度最大应不大于26s。在施工中, 浆体流动度不宜过小, 控制在20-30s之间较好。否则会产生泌水现象。
在相同水灰比情况下, 流动性随着水泥与粉煤灰的比例产生变化。同时, 粉煤灰比例也影响水泥浆的后期强度。在相同条件下, 水灰比越大, 则浆体的强度会逐渐降低, 因此, 不宜采用过大的水灰比;根据上述试验结果, 在施工中采用的浆液配比为:水泥:粉煤灰:水:早强剂=1:0.5:0.7+0.5%。在取得大流动性的前提下, 保证了浆液的强度。
4 灌浆技术的实施
首先要在有病害处钻孔, 孔位布设一般为3-5孔, 应根据砼面板尺寸、裂缝状况以及灌浆机械等确定。灌浆孔大小应和灌注嘴大小一致, 一般为5cm左右。灌浆顺序从沉降量大的地方开始, 由远到近, 由大到小。灌浆压力的控制应视砼板的损坏及脱空情况具体确定。当浆液从接缝处或另一注浆孔冒出, 就可认为完成该孔注浆, 即停止注浆, 迅速移至另一注孔继续作业。压力一般控制在1MPa-4MPa之间, 并停留3min-5min, 效果较好。
灌浆后, 应在7d龄期后, 再次测量主点弯沉值和副点弯沉值。当主点或差异弯沉值均低于设计要求值时, 可认为灌浆效果已经达到。
5 结论
5.1 灌浆技术作为一种新型的加固技术, 可广泛地使用到公路施工其他方面, 如:
高速公路桥头跳车、软土地基处理、机场路加固等。而且由于其处治质量主要控制指标———弯沉与旧板加铺沥青砼面层的设计指标相吻合, 具有一定科学性, 所以也适用于旧板加罩沥青面层的旧板加固中。作为一种治理砼路面病害、及时可行的科学养护技术, 具有成本低, 见效快, 操作简便, 对车辆行驶影响小, 受自然因素影响小等优点。在公路施工和养护工程中, 具有可观的经济效益和社会效益。
5.2 大多数破损板本身的质量良好, 病害主要是由于下承层造成的。
有关资料建议灌浆钻孔深度一般为砼板底3-5cm, 根据施工经验, 钻孔深度应穿透基层达到垫层中。传统的“换板”只能改善板本身状态, 而板下灌浆通过灌浆压力可把浆液渗透到相邻砼板下, 起到灌浆一块板加固几块板的作用。
5.3 产生脱空板的原因有:
填缝料的失效, 水的浸入, 基层材料中的细集料。因此, 必须加强接缝的养护, 及时疏导路面积水, 来预防防治路面先期病害。在基 (垫) 层施工中, 应严格控制混合料中的细集料含量。
摘要：针对砼路面板唧泥、脱空等病害的分析, 提出采用灌浆技术来解决。并详细的介绍和分析了脱空的确定、灌浆加固机理、实施等。
关键词：水泥砼路面,脱空,灌浆
参考文献
[1]JTJ073.1-2001公路水泥砼路面养护技术规范[S].北京:人民交通出版社, 2001, 1.
[2]JTJ041-2000.公路桥涵施工技术规范[S].北京:人民交通出版社, 2000, 12.