水泥灌浆施工（共12篇）
水泥灌浆施工 篇1
1 灌浆加固机理
灌浆法是指利用液压、气压或电化学原理,通过注浆把浆液均匀地注入地层中,浆液以填充,渗透和挤密等方式,赶走土颗粒间或岩石裂隙中的水分和空气后占据其位置,经一定时间后,浆液将原来松散的土粒或裂隙胶结成一个整体,形成一个结构新、强度高、防水性能好和化学稳定性良好的结石体。
2 真空灌浆技术需要注意的问题
2.1 真空灌浆技术是后张预应力混凝土结构施工中的一项新技
术,在我国应用比较少,缺乏相应的技术依据,同时真空灌浆施工需要有较高水平的质量控制。因此,需要结合现有的施工材料和设备,摸索能够符合预应力施工质量要求而又切实可行的施工工艺。
2.2 真空灌浆技术同时需要合适的灌浆材料,这是完成真空灌浆技术的一个重要环节。
2.3 编制相关的施工操作程序,以便于及时总结,规范施工方法,以达到推广先进的施工工艺,提高工程质量的目的。
2.4 根据真空灌浆技术的基本原理,经过反复的分析比较,确定总体的施工方法为:真空→真空+灌浆→灌浆三步法不间断施工工艺。
3 真空灌浆技术的基本流程
3.1 浆体配比设计。
水泥浆试块采用70.7×70.7×70.7mm的钢模型,在常温下24h后拆模,进行试验室养护。试验结果表明:水灰比琥小,强度越高,用525#普硅水泥7天强度最大达到78MPa,大大超过所要求的强度。改选用425#普硅水泥,7天强度最大达到55MPa以上,因此,选用425#普硅水泥即可达到要求。
3.2 真空灌浆施工工艺。
3.2.1 预应力筋成孔管材。
预应力混凝土构件中有采用直束、弯曲和U型束等的布筋方式,金属波纹管在预应力筋管成孔方面不能满足小半径的弯曲及U型束的布筋要求,故采用新型成孔材料———塑料波纹管。与金属波纹管相比,在强度和耐腐蚀方面,有更好的保护作用。
3.2.2 施工步骤。
首先,准备工作:(1)检查确认材料数量,种类是否齐备,品质是否保证;(2)检查机具是否齐备、完好;(3)检查供水、供电是否齐全、方便;(4)按配方秤量浆体材料,减水剂首先溶于一部分水,待用;(5)按图所示连接装好各部件。其次,试抽真空:将灌浆阀、排气阀全都关闭,抽真空阀找开;启动真空泵抽真空,观察真空压力表读数,即管内的真空度,当管内的真空度维持在时(压力尽量低为好),停泵约1分钟时间,若压力能保持不变即可认为孔道能达到并维持真空。
3.2.3 搅拌水泥浆。
(1)搅拌水泥浆之前要求,加水空转数分钟,将积水倒净,使搅拌机内壁充分湿润。搅拌好的灰浆要做至基本御尽。(2)装料:首先将称量好的水(扣除用于溶化减水剂的那部分水)、水泥、膨胀水泥、粉煤灰倒入搅拌机,搅拌2分钟;将溶于水的减水剂倒入搅拌机中,搅拌3分钟出料;水泥浆出料后应尽量马上进行泵送,否则要不停地搅拌;必须严格控制用水量,否则多加的水全部泌出,易造成管道顶端有空隙;对未及时使用而降低了流动性的水泥浆,严禁采用增加水的办法来增加灰浆的流动性。
3.2.4 灌浆。
(1)将灰浆加至灌浆泵中,在灌浆泵的高压橡胶管出口打出浆体,待这些浆体浓度与灌浆泵中的浓度一样时,关掉灌浆泵,将高压橡胶管此端接至孔道的灌浆管上,扎牢。(2)关掉灌浆阀,启动真空泵,当真空度达到度维持在-0.06~-0.09MPa值时,启动灌浆泵,打开灌浆阀,开始灌浆,当浆体经过空气滤清器时,关掉真空泵及抽气阀,打开排气阀。(3)观察排气管的出浆情况,当浆体稠度和灌入之稠度一样时,关掉排气阀,仍继续灌浆2分钟,使管道内有一定的压力,最后关掉灌浆阀。
3.2.5 清洗。
拆下抽真空管的两个活接,卸下真空泵;拆下空气滤清器和灌浆胶管,清洗灌浆泵、搅拌机、阀门、空气滤清器以及粘有灰浆的工具。
4 质量控制要点
4.1 钻孔定位。要根据施工现场的实际情况,不断总结经验,尽量把孔位设在脱空深度最大处,每块水泥混凝土板应钻4~5个孔。
4.2 灌浆。
4.2.1 严格控制进场材料的质量,确保达到要求;
4.2.2 严格控制配合比,各种材料计量准确,且拌和均匀,注重用水量;
4.2.3 灌浆时若发现灰浆已从压过或未压过的孔溢出时,应及时用木塞塞紧,10min后拔出木塞;
4.2.4 灌浆机压力达到015~110MPa或水泥灰浆从其它孔溢出或从边缝、裂缝等处溢出时,将自动停机或人工停机,视为压满;
4.2.5 交通控制,灌浆完成后的板块,禁止车辆通行,待灰浆强度大于3MPa以上时方可开放交通。
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混凝土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加固处治。大多数破损板本身的质量良好,病害原因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混凝土板底3~5cm,根据施工经验,钻孔深度应穿透基层达到垫层中。混凝土板下灌浆通过灌浆压力可把浆液渗透到相邻混凝土板下,起到灌浆一块板加固几块板的作用。
总之,由于真空灌浆施工工艺本身有较高水平的质量控制,加上采用合理配比的混合材料,采用真空灌浆技术将能保证孔道灌浆的均匀性,能形成一个密实、不透水的保护层,并能消除孔隙。另外,塑料波纹管是绝缘体,与金属波纹管相比,具有更强的耐腐蚀性,大大改善了构件的防腐蚀性能。因此真空灌浆技术是确保高质量灌浆的一个强有力的手段。
水泥灌浆施工 篇2
摘要：水泥基灌浆料是目前注浆工程中应用最广泛的浆材，泥基灌浆料与传统细石混凝土相比 , 具有流动性更好、强度更高和施工易于控制的特点;与传统环氧砂浆相比 ,具有膨胀性好、施工简便快捷等特点。本文主要通过实验来研究水泥基灌浆料的流动性，竖向膨胀率，有效承载面，抗压强度性能。关键字：水泥基灌浆料 流动性 竖向膨胀率 有效承载面 抗压强度
Experimental study on performance of
cement-based grout
Abstract：Cement-based grout grouting project is currently the most widely used pulp wood, clay-based grouting material compared to traditional fine aggregate concrete has better mobility, higher strength and construction features easy to control;with traditional epoxy mortar compared with the expansion is good, quick and easy construction and so on.In this paper, cement-based grout to study the mobility, vertical expansion through experiments, the effective bearing surface, compressive strength and properties.Key word：Cement-based grout Liquidity vertical expansion effective bearing surface compressive strength
目录
1.水泥基灌浆料.....................................................................................................3 1.1水泥基灌浆料研究的背景和意义..........................................................3 1.2 国内外灌浆材料研究概况.....................................................................3 1.2.1 国外灌浆材料研究概况..............................................................3 1.2.2 国内灌浆材料研究概况..............................................................4 2水泥基灌浆料特性的物理化学性质.................................................................5 3.高性能水泥基灌浆料性能试验.........................................................................6 3.1实验材料..................................................................................................6 3.2试验主要测试技术指标..........................................................................6 3.3试验方法..................................................................................................7 3.3.1流动性.........................................................................................7 3.3.2竖向膨胀率...................................................................................7 3.3.3有效承载面...................................................................................8 3.3.4抗压强度.......................................................................................9 4配合比设计及主要试验结果...........................................................................10 5试验结果分析及展望.......................................................................................11 参考文献..............................................................................................................13 致谢......................................................................................................................16
1.水泥基灌浆料
1.1水泥基灌浆料研究的背景和意义
水泥基灌浆料是一种由水泥、骨料(或不含骨料)、外加剂和矿物掺和料等原材料 , 经工厂化配制生产而成的具有合理级配的干混料。加水拌合均匀后具有可灌注的流动性、微膨胀、高的早期和后期强度、不泌水等性能。[1]
灌浆材料在建筑工程中是一类应用量大、使用面广的建筑材料。水泥基灌浆材料是目前注浆工程中应用最广泛的浆材。[2]水泥基灌浆料与传统细石混凝土相比 , 具有流动性更好、强度更高和施工易于控制的特点;与传统环氧砂浆相比 ,具有膨胀性好、施工简便快捷等特点。自20世纪90年代初 ,我国自主研发生产的水泥基灌浆材料在众多大中型企业的设备安装、建筑结构加固改造工程中得到广泛应用。目前国内从事水泥基灌浆材料的生产企业达200余家 ,年产量近50万t。近年来,由于新材料发展日新月异 ,新的外加剂如雨后春笋 ,我国灌浆料的技术性能飞速提高，其各项技术性能已达到国际水平。而灌浆料的使用范围 , 已逐渐从早期单一的冶金建设全面拓展到市政、环保、港口、电力、造纸等行业。
随着国内外外加剂的迅速发展，灌浆料的发展也日新月异。除常规产品外，类似BY-2 20H2等抢修型灌浆料的高端产品才是灌浆料的发展趋势所在。目前国内高强自流平无收缩灌浆料是由高强胶结成分、超塑化组分、膨胀组分、优选高强微骨料组分以及一些微量改性组分以适当比例共同粉磨而成。
可以预见，通过在特种骨料和胶凝材料中加入各种高效减水剂、硅微粉、矿渣微粉、阻裂纤维、可再分散乳胶粉等聚合物添加剂 , 新一代的灌浆料今后会朝着性能优越、成本低廉的方向有更大的发展。
1.2 国内外灌浆材料研究概况
1.2.1 国外灌浆材料研究概况
灌浆材料的发展已有近百年的历史。早在1802年，法国人开辟了灌浆施工的先河，用木制冲击泵注入粘土和石灰浆液加固地层[3,4]。1826年英国人发明了
波特兰水泥（硅酸盐水泥)，大约1858年英国人W.R.Kinippe首次将水泥用于灌浆。英国于1864年在阿里因普瑞贝矿首次用水泥灌浆对井筒进行灌浆堵水，成功地解决了井筒漏水问题。1886年，英国研制成功了压缩空气灌浆机，促进了水泥灌浆的发展。19世纪末20世纪初，灌浆技术在法国和秘鲁煤矿的竖井施工堵水中获得巨大成就，同时高压灌浆泵也研制成功。20世纪40年代，灌浆技术的研究和应用的发展进入了一个鼎盛时期[5]，各种水泥浆材相继问世，水泥作为灌浆材料，具有强度高、耐久性好、无毒、无味、材料来源方便、成本低等优点，因此，灌浆多采用普通水泥[6,7]。瑞士大学的R.H.EVANS教授早在1953年就提出了灌浆质量问题，他在预应力混凝土横梁的承载力测试的破坏性试验中，从横梁的裂缝中观察到水泥浆因泌水而形成的自由水流出，从而开始提出改善水泥浆的质量和灌浆方法。上个世纪80年代中期，欧洲几座预应力混凝土大桥的倒塌，暴露出预应力混凝土破坏的一个重要因素。从那时起，人们才开始关注灌浆材料的质量问题，在施工中有针对性地进行灌浆试验。
随着灌浆材料的飞速发展，灌浆工艺和灌浆设备也得到了巨大发展，各国大力发展和研制灌浆材料及其灌浆技术。灌浆技术应用工程规模越来越广，它涉及到几乎所有的土木工程领域。本世纪 40 年代，灌浆技术的研究和应用得到了迅速的发展，各种水泥浆材相继问世，特别是 60 年代以来，各国大力发展新型灌浆材料，灌浆材料和灌浆技术得到了空前的进步，其应用范围越来越广[8,9]。1.2.2 国内灌浆材料研究概况
我国对灌浆材料和灌浆技术的研究和应用起步较晚，但发展很快，某些方面已达到世界先进水平。50年代初期，我国开始了矽化法的研究，在固矽、防止湿陷性黄土的湿陷、加固构筑物等方面做了大量工作；同时，矿山行业逐渐采用井巷灌浆技术；50年代后期，灌浆技术在水坝防渗和加固工程中逐步应用。20世纪50年代初期，我国才开始在煤矿竖井堵水、加固工程中使用灌浆技术，70年代改革开放之初，为了满足进口设备的需要，我国开始了灌浆料的研制工作，并于1977年研制成功，开始在冶金设备安装中大量应用。经过20多年的研究、实践，我国灌浆料的技术性能逐步提高，其各项技术性能已达到国际水平。在灌
浆料的使用上获得了良好的效果。但经三次压浆后，24小时在孔道的观察段仍能看到宽度为2～4cm的稀浆微沫带。在水平孔道灌浆试验中，待水泥浆凝固后，将孔道锯开，测得孔道顶部的月牙形孔隙最大宽度为35mm，最大高度为3mm。但总的来说灌浆效果还是较好的。
近年来，超细水泥的开发克服了水泥浆材难以渗入较细(<0.6mm)颗粒岩土层中的缺点，并具有水泥浆材和化学浆材的优点，且对环境无污染。这种新型水泥为灌浆界开辟了新的领域，有逐步取代化学浆材的趋势。但是目前我国超细水泥价格较贵，另外对超细水泥的渗透机理还有待进一步研究。
2水泥基灌浆料特性的物理化学性质
高自流性：现场只需加水搅拌即可，使用不需要振捣便可自动填充所需灌注空隙：不泌水、不分层。
早强高强：一天强度最高可达50MPa以上，设备安装一天后即可运行生产。微膨胀性：粘结强度高。具有微膨胀性能，无收缩，可确保地脚螺栓、设备与基础以及新老混凝土间的牢固结合。
抗腐蚀性：早强型灌浆料抗侵蚀，耐冲刷，具有良好的抗硫酸盐抗污水侵蚀性能，有较强的抗冲刷性，可用于海港污水处理厂等工程。
抗油渗性：在机油中浸泡30天后其强度可以提高10%以上，耐久性本产品属无机灌浆材料不老化对钢筋无锈蚀200万次疲劳试验50次冻融循环试验强度无明显变化。[10]
水泥基灌浆料是由水泥为基本材料，适量的细骨料及加入少量的混凝土外加剂及其它材料组成的干混材料。具有无收缩、高强度、自密实、施工方便等特点。为获得无收缩、高流态、防离析、高有效承载面等性能，水泥基灌浆料需掺加较多组分，例如膨胀剂，减水剂，早强剂，消泡剂等，这些组分物质，特别是外加剂掺量少，但对性能的影响较大，需经严谨探讨，方可使用自如。[11-16]
水泥基灌浆料是以高强度材料作为骨料，以水泥作为结合剂，辅以高流态、微膨胀、防离析等物质配制而成。它在施工现场加入一定量的水，搅拌均匀后即可使用[17]。水泥基灌浆料组分对性能的影响包括水泥硅灰胶砂比和外加剂的选
【18】【19】用和大致掺量。水泥的种类也对水泥基灌浆料性能有着巨大的影响。钢渣微粉取代硅酸盐水泥时，水泥基灌浆料的流动性能得到改善早期强度下降显著后期强度则变化不大。[20]减水剂掺量过大和过小都会影响灌浆料的工作性能并会导致超出规范的要求，因此减水剂的含量对水泥基灌浆料有着重要影响。[21]随着受火温度的升高，冷却方式对水泥基灌浆料棱柱体试块在低周重复荷载作用下的应力-应变曲线影响明显，喷水冷却下试块的应力-应变曲线较自然冷却下更为饱满，残余塑性变形更大。[22]HLCPE与硫铝酸钙膨胀剂复合使用可有效防止各类水泥基灌浆材料早期及后期收缩，有效保证灌浆质量。[23]很多文章研究了不同种类的水泥基灌浆料的性能及一些外加剂对水泥基灌浆料的影响，本文主要研究高强水泥基灌浆料的性能。[24-31] 3.高性能水泥基灌浆料性能试验
3.1实验材料
水泥：安徽珍珠水泥集团股份有限公司生产的P.O42.5级普通硅酸盐水泥； 细骨料：安徽省凤阳县生产的石英砂，细度模数Mx=2.93，堆积密度1750kg/m2；
矿物掺合料：安徽合肥电厂产I级粉煤灰和安徽庐江县产细度为800目的矾土矿粉；
外加剂：江苏苏州产聚羧酸系高性能减水剂和安徽庐江县产高效膨胀剂； 灌浆料：分别为FA、FB、DC和CGM-300、CGM-340, 拌和水：普通自来水。
灌浆料：FA、FB、DC和CGM-300、CGM-340，3.2试验主要测试技术指标
试验中，根据GB/T50448－2008水泥基灌浆材料主要性能指标要求，重点考察了高性能水泥基灌浆料的流动度(包括初始值和30min保留值)竖向膨胀率
抗压强度(包括1328d)，测试性能指标参考值见表1 同时试验还重点研究了高性能水泥基灌浆料的抗折强度，并研究了流动度和强度随加水量变化规律以及强度龄期发展的规律。
表1 高性能水泥基灌浆料主要技术指标
【32】
流动度/mm 初始值 ≥340 30min保留值
≥310
3h
竖向膨胀率/% 24h ～3h之差 1d 0.02～0.5
≥20
抗压强度/MPa 3d ≥40
28d ≥60
0.1～3.5
3.3试验方法
3.3.1流动性
国外采用读秒的方法较多。如日本资料介绍，用上口直径70mm，下口直径14mm, 高400mm的圆截锥体（流锥仪，见图1），堵住下口，在其中注满灌浆料，放开下口, 同时计时，到截锥内料流(一般以透亮为准)为止。ASTMC939介绍了类似的方法。国内生产的灌浆料，骨料粒径一般大于2mm，不宜直接采用测定流秒的方法，要采用对比的方法。
图1 流锥仪
3.3.2竖向膨胀率
灌浆材料的膨胀性是另一个十分重要的指标, 它决定所灌材料能否密实填
充空隙, 塑性阶段的膨胀对于密实性尤为重要。灌浆料是一种高流动性材料, 浇筑后会产生较大的塑性收缩, 包括沉浆收缩和失水收缩。采用SHRINKAGECONE收缩测量仪(见图2)，测得的竖向膨胀率-时间关系曲线。SHRINKAGECONE收缩测量仪是通过在浆体上放置一个激光反射薄片, 利用非接触式的测定方式精确测定浆体的高度变化, 从而计算竖向膨胀率。
图2 SHRINKAGECONE收缩测量仪
3.3.3有效承载面
有效承载面(EBA)指设备或钢结构柱脚底板下面灌浆材料实际接触底板并可传递受压荷载的面积与设备或钢结构柱脚的底板总面积之比, 以百分数表示。这是一项十分重要的技术指标, 它直接反映灌浆层起到承载作用的程度。假设强度为0MPa的灌浆料, 有效承载面只有50%, 相当于有效荷载只有35MPa。可见即使强度很高, 但有效承载面积很小, 甚至根本没有与设备底板接触, 对设备的危害很大。美国标准ASTMC1339-02, 给出聚合物灌浆料设备灌浆承载面积的测定方法。参照此方法,我们自制船型模，见图3，其中上钢板尺寸600mm×150mm,厚10mm；上下钢板间隙为50mm。将拌和好的灌浆料从一侧倒入，从另一侧流出且流满钢板下部。24h后取下钢板，与标准图样做比较，确定有效承载面。图4~7为参照标准ASTMC1339-02绘制的有效承载面的标准图样。
图3 船型模结构图
图4 有效承载面积95% 图5 有效承载面积90%
图6 有效承载面积85% 图7 有效承载面积80% 3.3.4抗压强度
力学性能试验, 按《水泥胶砂强度检验方法(ISO法)》GB/ T17671[33]进行，步骤如下：
（1）将破型时得到的6块荷载值（从压力试验机读出单位为kN）分别换算为强度值（MPa），然后计算其平均值R。
（2）用0.9R和1.1R 来衡量每一块抗压强度值，当有小于0.9R或大于1.1R 的数值时应剔除该数值,注意衡量时应采用全值法，即 0.9R和1.1R 不进行修约保留全值，若全部6块数值在0.9R~1.1R 范围内，则R 为该组数据的强度值。（3）若剔除后余下不足5个数据时该组试件应作废，当剩下5个数据时，取这5个数据的平均值R’再用0.9R’和1.1R’去衡量5个中的每个数据，若有再被剔除,本组数据应作废,若无剔除则R’即为本组强度。
4配合比设计及主要试验结果
在其它参数不变情况下，使用三种水胶比，分别为W/B=0.28，0.29，0.30进行高性能水泥基灌浆料配合比设计，试验配合比设计见表2，工作性能主要试验技术指标及竖向膨胀率见表3[34]，取下钢板后的图形见图8~11[35]，各龄期抗压强度抗折强度见表4。
表2 水泥基灌浆料试验配合比设计 kg t
-1 配合比编号 HPCG－1 HPCG－2 HPCG－3 W/B 0.28 0.29 0.30
W 136.0 141.0 146.0
C 360.0 360.0 360.0
MA 91.0 91.0 91.0
QS 475.0 475.0 475.0
A 38.0 38.0 38.0 注: 表中W/B为水胶比;W为拌和水;C为水泥;MA为矿物掺合料;QS为石英砂;A为外加剂
表3 工作性能及竖向膨胀率主要试验结果
编号
初始值
HPCG－1 HPCG－2 HPCG－3
流动度/mm 30min保留值
268 322 359
损失值 56 35 17
3h 1.3 2.6-0.15
竖向膨胀率/% 24h ～3h之差
0.09 0.18 0.04 324 357 376
图8 CGM有效承载表面 图9 FA有效承载表面
图10 FB有效承载表面 图11 DC有效承载表面
表4 抗压强度和抗折强度试验结果
编号
3d HPCG－1 HPCG－2 HPCG－3 47.5 44.6 32.5
抗压强度/MPa
7d 66.7 62.5 42.9
28d 84.6 81.3 61.8
3d 6.57 6.13 4.56
抗折强度/MPa
7d 10.21 9.78 5.24
28d 13.54 12.15 9.88 5试验结果分析及展望
高性能水泥基灌浆料工作性能试验结果如表3所示，水胶比W/B=0.28的拌合物较为粘稠，流动性较差，其流动度的初始值和30min保留值均不满足规范要求水胶比W/B=0.30的拌合物流动性很好，流动度试验产生了很大的流动性，并且30min之后的流动度保留值仍然很高，但拌合物存在较为严重的泌水现象。水
胶比W/B=0.29的拌合物流动性较好，并且具有良好的保水性，未发现泌水现象 图1给出了流动度随水胶比W/B变化趋势，从图中可以看出，在其他参数不变的条件下，初始流动度和30min的保留值均随W/B的变大而增大。
从表3中可以看出，HPCG-1和HPCG-2的3h-24h与3h之差的竖向膨胀率均能满足规范要求，但HPCG-3的3h竖向膨胀率为负值，说明该配比的水泥基灌浆料由于加水量过多，影响了其早期竖向膨胀率。
从表3中可以看出，HPCG-1和HPCG-2的3h~24h与3h之差的竖向膨胀率均能满足规范要求，但HPCG-3的3h竖向膨胀率为负值，说明该配比的水泥基灌浆料由于加水量过多，影响了其早期竖向膨胀率。
从图8~11可以看出, 有效承载面差别很大。CGM-340灌浆料(用水量17%)、FB料(用水量14%)的有效承载面在95%以上, 而FA灌浆料(用水量18%)、DC料(用水量13.5%)的有效承载面积很低, 形成“虚接触”, 表现为底板下面有大量的气泡孔穴。进一步加大用水量, 有效承载面均有一定程度的下降, FA料的表面基本为连续的气泡孔穴, 根本不能起到有效传递荷载的作用。
(1)水胶比对于HPCG的流动度影响较大，当W/B=0.28时，HPCG－1的流动度已经不满足规范要求，拌合物粘稠，流动性较差，当W/B=0.30时，HPCG－3的流动度过大，拌合物出现了泌水现象，保水性较差。
（2）HPCG－1和HPCG－2的3h24h与3h竖向膨胀率之差均能满足规范要求，而HPCG－3的3h竖向膨胀率出现了负值，即水泥基灌浆料出现了收缩，说明加水量过大对于灌浆料早期竖向膨胀率影响较大。
（3）有效承载面的大小, 主要和浇筑后灌浆料的表面气泡量和膨胀率有关。当气泡量太大时, 灌浆层上表面有大量气泡孔穴,直接导致有效承载面积太小;如果膨胀率太小, 会导致空鼓, 不仅失去了应起的作用, 还有很大的潜在危害。作为使用单位, 在选择灌浆材料时, 模拟灌注条件, 试验有效承载面, 非常有必要
(4)水胶比对于强度影响较大，W/B=0.28和W/B=0.30 的28d抗 压 强 度 相差22.8MPa，抗折强度相3.66MPa。当W/B较为合理时，高性能水泥基灌浆料具有早期高强的特点，HPCG－1和HPCG－2的7d抗压强度分别达到28d强 度的78.84%和76.88%，HPCG－1和HPCG－2的28d抗压强度均超过了80MPa。
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致谢
水泥灌浆施工 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。
水泥灌浆施工 篇4
水利工程是我国基础建设的重要内容之一, 具有良好的灌溉、防洪效果, 若水利工程出现了渗漏问题, 必定对整个工程产生严重的不良影响。因而, 我国需要加强对水利工程防渗处理方面的重视, 提高水利工程的质量, 避免出现裂缝、渗漏等问题, 以保障水利工程能够安全顺利地进行。只有保障水利工程具有良好的运营环境和较高的工程质量, 才能推动水利事业稳健发展, 促进社会不断进步, 经济水平不断提高。
2 水利工程主要渗水问题
目前, 我国水利工程存在的渗水问题比较多, 比较典型的水利工程渗水问题包括以下几个方面: (1) 施工缝渗水。该问题主要由施工因素引起。一般情况下, 水利工程施工时会采用水利混凝土施工, 但是由于浇筑操作的不连续, 导致水利工程的表面出现诸多施工缝, 由此埋下了渗水的隐患; (2) 底板渗水。底板渗水的面积和规模均较大, 产生该渗水问题的原因在于施工中的基坑水位可能出现了连续的水位升高或降水等情况; (3) 管道渗水。水利工程中一般会存在大量的穿墙管道, 若出现施工不规范或不严谨的情况, 将会严重影响管道施工的质量, 导致管道渗水, 对整个水利工程产生不良影响。
3 水利工程对水泥灌浆施工技术的具体应用
3.1 高压喷射灌浆技术
高压喷射灌浆技术是水利工程中比较常用的一种水泥灌浆施工技术, 施工原理是采用高压的方式, 将合适的水泥浆液喷射至需要进行防渗处理的灌浆地层当中, 对其做出适当的冲击破坏。通过该种技术将喷射出的水泥浆液与地层的沙土进行充分混合, 待其凝结后会形成壁状的固结体, 能够起到很好的防渗处理作用。
3.2 土坝坝体劈裂灌浆技术
土坝坝体劈裂灌浆技术主要利用水利工程坝体上的应力分布, 在灌浆的过程中使压力沿着坝体轴线进行坝体的劈裂, 进而灌注泥浆筑成坚固的防渗泥墙, 对裂缝和漏洞起到堵塞作用。该技术能全面地提高整个水利工程坝体的防渗能力。劈裂灌浆时亦能够对坝体的内部应力进行重新分布, 提高坝体的稳定性。对于需要局部灌浆施工的水利工程, 必须重视对灌浆孔的均匀布置, 保障整个坝体具有较高的密实度, 从而有效地降低渗透系数[1], 并减少坝体渗水量。
3.3 控制性灌浆技术
控制性灌浆技术属于水利工程防渗处理中比较先进的一种灌浆技术。目前, 在科学技术水平不断提高的情况下, 各类建筑工程均能广泛且恰当地使用混凝土, 极大地提高了水利工程的质量和防渗能力, 在此背景下, 控制性灌浆技术应运而生, 其对传统的灌浆技术以及工艺做出了改进, 对提高水利工程的质量和防渗能力有显著效果。主要在于该灌浆技术能够对流量以及液压进行良好的控制, 提高了水利工程防渗处理施工的效率, 并且保障了施工的质量。
3.4 卵砾石层防渗帷幕灌浆技术
在卵砾石层防渗帷幕灌浆技术当中, 需要在施工的黏土浆液中加入适量的水泥, 水泥强度可以选择42.5R级强度的普通硅酸盐水泥。进行具体的水泥浆液调配时, 应该选择恰当的比例。在应用该技术时, 首先要进行开孔, 一般注浆段以上的开孔直径均在11~13cm左右, 下入直径均在9cm左右。对灌浆的范围亦要严格控制, 灌浆段钻进采用直径为76mm的金刚石钻头、泥浆固壁钻进, 允许一定的孔位偏差, 但是不能超过10cm。水利工程采用该种技术进行防渗处理, 并不能同岩石灌浆一样进行钻孔, 因而必须采用传统的灌浆方法, 即循环钻灌阀、套阀式灌浆等。
4 水泥灌浆防渗处理施工技术质量控制要点
4.1 严格检验审核原材料
水泥灌浆防渗处理施工技术质量控制中, 由于原材料对施工质量会产生直接影响, 所以首先要对原材料进行严格的检验与审核, 根据具体的施工情况选择符合要求的原材料, 确定采购数量与规格。采购时要货比三家, 最终选择具有良好信誉和质量的生产厂家。采购的原材料要对其进行严格验收, 可以通过抽样检验的方式对原材料的规格、质量等做出判断。不合格的原材料, 要坚决退换, 不能令其进场, 影响施工质量。
4.2 加强监理单位的管控
任何水利工程的防渗处理施工均要通过监理单位对施工过程与施工技术等进行严格的监控。具体而言, 监理工作首先必须要对水利工程防渗处理工作的具体情况进行掌握, 并且选择信誉和资质最佳并具有良好控制管理能力的监理单位。对水利工程防渗处理施工进行监理时, 监理单位必须对工程的全程进行严格监理, 保证每一项监理工作的完整性、公开性、公正性和独立性。与此同时, 监理单位要履行自身的职责, 发挥自身的监督管理作用, 保障水泥灌浆防渗处理施工技术的有效实施。
4.3 建立健全相关制度
除了需要通过上述方法控制施工技术质量, 还要建立健全相应的制度与规范, 以便对施工的工艺流程、质量标准等进行规范。此外, 还要做好不同施工环节之间的技术交接工作, 即必须先要对上一环节的施工质量做出检测, 合格以后方能进行下一环节的施工, 以便提高水利工程防渗处理施工的技术水平。
5 结论
综上所述, 水利工程的防渗处理工作对于水利工程的顺畅运营具有重要意义。目前, 我国的水利工程仍存在常见的施工缝渗水、底板渗水、管道渗水等问题。面对这种情况, 可以采用水泥灌浆防渗处理施工技术进行处理, 其中包括高压喷射灌浆技术、土坝坝体劈裂灌浆技术、控制性灌浆技术和卵砾石层防渗帷幕灌浆技术等。与此同时, 必须要通过严格检验审核原材料、加强监理单位的管控、建立健全相关制度, 对施工技术质量进行控制, 以此提升水利工程防渗处理能力, 提高水利工程质量, 促进水利事业以及我国经济的良好发展。
摘要：我国在进行城市化建设发展时, 必须要重视水利工程建设, 更要关注其中的防渗处理工作, 以不断提高水利工程的施工质量与水平。水泥灌浆防渗处理施工技术有利于保障工程质量, 且能够有效规避工程中可能出现的渗漏风险。论文在了解当前我国水利工程中存在的主要渗水问题后, 主要分析了水利工程对水泥灌浆施工技术的具体应用, 以及水泥灌浆防渗处理施工技术质量控制要点。
关键词：水泥灌浆,防渗处理,水利工程
参考文献
帷幕灌浆施工 篇5
一、设计与施工工艺
灌浆工程原设计帷幕灌浆孔23个，总孔深739.8m，孔径90㎜～110㎜，孔距3m，排距3m。
二、施工机械设备与灌浆材料
XY－2型与150型钻机6台，SNS型与250/50型灌浆泵3台，潜水泵6台，水箱2台，卷扬机1台，200L高速双层灰浆搅拌机2台，17m3柴移式空压机1台，50KW柴油发电机1台，JZC－350型砼搅拌机1台。
灌浆所用水泥为山丹水泥化工（集团）有限责任公司生产的“铁骑牌”袋装新鲜无污染的425#普通硅酸盐水泥。灌浆用水为干净无杂质的水库蓄水。
三、帷幕灌浆施工工法
帷幕灌浆施工工艺流程：自上而下钻进→钻孔冲洗→简易压水试验（单点法）→分段灌浆→压力封孔
㈠钻孔 帷幕灌浆造孔采用XY－2型或150型液压回转式钻机，施工前期采用硬质合金钻头、钢砂钻头、金刚石钻头钻进，因地质情况复杂，钻进速度缓慢，后采用风动式潜孔锤钻进。开孔之前严格按照图纸要求布设孔位。钻孔位置与设计位置的偏差不大于10cm。
钻进结束等待灌浆时或灌浆结束等待钻孔时，孔口均堵塞，妥善保护。开孔孔径Φ130㎜，灌浆孔径Φ91㎜，终孔孔径不小于Φ75㎜。
在造孔过程中严格控制孔斜，发现孔斜超过规范要求时，及时纠正。其孔底偏差不得大于表1规定的数值。按偏差小于2.5%孔深控制;
3、顶角大于5。的斜孔,根据实际情况适当放宽。
㈡洗孔灌浆孔均采用压力水进行冲洗，直至回水清净时为止，冲洗压力为灌浆压力的80%，该值大于1Mpa时，采用1Mpa。㈢压水试验帷幕灌浆孔采用自上而下做压水试验，压水段与本段灌浆段长相同，压力为灌浆压力的80%，最大压力1Mpa。㈣制浆 灌浆所用浆液由固定制浆站集中制浆，制浆采用双层立式高速搅拌机搅拌，搅拌时间不小于2min。
㈤灌浆 钻孔灌浆均采用两序孔分序进行。根据设计要求，固结灌浆采用自下而上栓塞分段灌浆法，帷幕灌浆采用自上而下分段灌浆法，灌浆方式为循环式灌浆。灌浆段长度5m～6m，特殊情况下适当缩减或加长。射浆管距孔底小于50cm。
㈥灌浆压力 帷幕灌浆压力分为8级，逐段升压，分别为0.7Mpa、1Mpa、1.5Mpa、2.0Mpa、2.5Mpa、2.5Mpa、2.5Mpa、3.0Mpa。根据规范要求，灌浆开始后10min范围内达到设计压力，当吸浆量过大时，压力适当降低。
㈦浆液变换 灌浆浆液水灰比采用5：
1、3：
1、2：
1、1：
1、0.8：
1、0.6：1六个比级。浆液先稀后浓，逐级变换。
当灌浆压力保持不变，注入率持续减少时或当注入率不变而压力持续升高时，没有改变水灰比。
当某一级浆液的注入量已达300L以上或灌注时间已达1小时，而灌浆压力和注入率均无改变或改变不显著时，改浓一级进行。
当某一级浆液注入量大于30L/min时，根据具体情况越级变浓。
㈧灌浆结束标准 在规定的压力下，当单位注入率不大于0.4L/min时,继续灌注60min或注入率不大于1L/min时继续灌注90min即可结束。
㈨封孔 灌浆孔封孔均采用压力灌浆封孔法。
㈩特殊情况处理 灌浆过程中，出现冒浆、漏浆时，根据具体情况采用嵌缝、表面封堵、低压、浓浆、限流、限量、间歇灌浆等方法进行处理。
灌浆过程中回浆变浓，换用相同水灰比的新浆进行灌注，若继续吸水不吸浆时，延续灌注30min时，停止灌浆。
机械故障处理:缩孔卡钻,应以预防为主,改进钻具,将大钻头改为卡杆钻头,也可用倒链或打倒锤将杆拔出；灌浆泵不吸浆,应检查泵浆管是否漏气和堵塞,前者应更换易损件,后者应疏通管道,严格泥浆过筛,提高浆液质量；压力表读数增大不进浆,说明输浆管堵塞,应先用水冲洗管路,同时严格泥浆过筛,保证浆液的合理指标；应采用有保护装置的压力表,以防失灵,发现压力表
失灵,应立即更新；注浆管堵塞,应将其提起,用稀浆冲开；注浆管拔管困难。由于不及时拔管,浆液会把注浆管凝住而增加拔管困难,应当及时拔管。
四、灌浆效果分析
㈠灌浆成果 完成帷幕灌浆23孔，总进尺739.85m，水泥注入总量241t。灌浆成果见表2，单位注入量比较见表2。
由上统计表看出，本工程帷幕灌浆I序孔与II序孔之间单位注入量递减明显，左坝肩递减率分别为87.1%、82.6%，右坝肩递减率分别为50.65%、44.8%，灌浆效果明显。各次序孔单位注入量频率曲线见图
一、图二。
㈡透水率比较 本工程左坝肩第一排I序孔共做压水试验
15段，平均透水率16.1Lu，II序孔共做压水试验17段，平均透水率6.1Lu，第二排I序孔共做压水试验10段，平均透水率14.2Lu，II序孔共做压水试验6段，平均透水率5.85Lu；右坝肩第一排I序孔共做压水试验18段，平均透水率25.2Lu，II序孔共做压水试验18段，平均透水率16.5Lu，第二排I序孔共做压水试验9段，平均透水率8.8Lu，II序孔共做压水试验12段，平均透水率7.7Lu。透水率递减明显, 各次序孔透水率频率曲线见图
三、图四。
五、结语
对在施工过程式中发现的新情况，新问题，施工与设计、地质密切配合，共同寻找发生问题的原因，研究行之有效的处理措
关于灌浆施工技术的探讨 篇6
关键词：水利；灌浆；技术
0、前言
设计前需做好工程地质和水文地质勘探，掌握岩性、岩层构造、裂隙、断层及其破碎带、软弱夹层、岩溶分布及其充填物、岩石透水性、砂或砂卵石层分层级配、地下水埋藏及补给条件、水质及流速等情况。进行坝体补强灌浆设计时，摸清裂缝、架空洞穴大小及分布情况。规模较大的灌浆工程需进行现场灌浆试验，以便确定灌浆孔的孔深、孔距、排距、排数，选定灌浆材料、压力、顺序、施灌方法、质量标准及检查方法等。
水利水电灌浆施工过程构成了一组较为复杂的控制系统，其关系到了各个方面的信息。这就需要建筑单位发挥出灌浆施工技术。其关键在于将不同环节的施工情况进行合理的控制，且在施工过程根据准确的参数、控制手段及方法做出相应的决策，这样一来就能把灌浆工程作实现有效地控制，实现水利水电工程灌浆施工技术的最大经济利益。因此，对水利水电工程灌浆的施工技术进行具有一定的实际意义。
1、无塞灌浆方法
无塞灌浆基本环节在于“自上而下、循环式、不待凝、孔口封闭灌浆法”，无塞灌浆技术的使用使其重要特征。主要是钻一个比帐幕灌浆孔（56mm）大20mm（76mm）的孔，孔长控制在1.5m～2.5m，不下人原来一套复杂的灌浆塞，而只下人一根钻杆或无缝钢管作为射浆管，把钻杆与于L壁之间的孔隙当成循环灌浆的回浆管，对于别的施灌流程依旧按照帐幕孔口封闭灌浆法采取措施。
当不同的灌浆结束后把钻杆提出，直接设置钻具展开下一灌浆段的钻孔与灌浆而不需要待凝。但是因为只钻一个灌浆段，从而对于钻孔中产生的岩粉对裂隙的堵塞影响就发挥不了作用，这就要避免冲洗带来的灌前压水以及灌浆。
“无塞灌浆技术”的优点在于：
（1）将常规帐幕使用灌浆塞后变成了“无塞”，这就使得试验（施工）时间得到了有效的控制，充分发挥了工程建筑的效果。根据LI组进行分析，使用无塞帐幕灌浆与有塞帐幕灌浆进行对比分析，这样能够减小将近一半的工时，还能够在防止灌浆塞常出现塞堵中发挥出重要的作用，这样能够减少工程返工的次数，提高施工效率。把原原来常规帐幕进尺小于或等于100m/（台·月），变成无塞帐幕灌浆后达到200（台·月）～300m／（台·月），最高达到500m／（台·月）。
（2）重点在于实现了帐幕灌浆质量的作用，通常 LI组试验使用的常规帐幕灌浆后，尽管压水检查结果能够达到m＜0．01L/（min·m·m）（即1Lu），从而实线路实验的要求，但在运用无塞灌浆过程中可以达到了具体的m<0．0001L/（min·m·m）（即10Lu～2Lu），这就使得防渗能力大大增强。从LI组疲劳压水与破坏压水试验以及直径1000mm大口径中得出，当水头低于300m时，可持续5d，使得防渗能力达到了“近于零”的标注；其破坏水力比降能够达到300，渗透比例最大范围为5MPa。
2、混凝土裂缝灌浆技术
混凝土裂缝灌浆技术早期运用于坝工构筑物，随着社会的不断进步与发展开始运用于建筑工程中来。1965～1966年时期，我国水电部门于青铜峡水库工程中使用了“甲凝”材料对混凝土坝体裂缝进行灌浆，实现了大体积混凝土裂缝稽浆的重要典范。混凝土裂缝化学灌浆技术运用范围也涉及到了建筑行业中，这些都是施工技术的需要。1966年为找出合适的部分钢筋混凝土大梁的垂直与水平裂缝的修补方式，北京市第一建筑工程公司等单位建立了型缝修补试验小组，重点研究了环氧树脂稽浆方法，并且在短时间的实际运用中发挥了极为重要的作用。
运用环氧胶粘剂灌浆方式能够实现宽0.1mm以上的混凝土裂缝的填充和弥合。根据长期的时间结果能够建安处环氧灌浆法修补泥凝土裂缝在技术运用于实际施工是较为合理的，该方式的合理运用能够达到混凝土裂缝的填补需要，为修补土木建筑工程混凝土裂缝创造了全新的施工技术。环氧灌浆法在我国的多个城市中得到了广泛的运用，且涉及范围变得更加广阔，主要涉及到了公用建筑的大梁、公路桥梁、地下铁道涵洞等。这些方式这在各地应用的过程中缺少施工技术的变化改善，这样就能够成为混凝土构筑物加固和堵漏的常用措施。
3、诱导灌浆技术
在设计水利水电灌浆工程时常常要结合实际情况来进行，主要是能够创造条件设计来将泥土侧压力进行控制，并且起到了防渗漏的灌浆帐幕工程效果；这样还可以对浆液流动范围做出控制，从而对建筑物的基础进行完整的加固，这就运用到了诱导灌浆技术。
4、灌浆质量子系统控制
灌入能力、可塑性以及强度特性是灌浆质量子系统的主要构成。具体的控制目标需要根据水利枢纽工程性质及设计施工要求决定。而控制方式为：按照预定的控制目标做出合理的选择，且根据下面的10个灌浆定理预测和协调地质条件、浆材性质、施工技术工艺的互相关系，对于坝基或混凝土坝体中的渗流场、温度场做出相关的分析，以保证实现最合理的效果，而具体的灌浆定理包含了：
（1）尺寸效应定理。对于渗透灌浆，浆材颗粒尺寸d必须小于被灌介质缝隙Dp或孔隙的尺寸R，即必须满足浆材对孔（缝）隙的尺寸效应：
为考虑群粒的堵塞作用的累加影响，上述公式在被用于施工控制时，要求：
应当注意，若为粒状浆液，其渗流状态除受尺寸效应控制外，同时也受下述流变效应控制。
（2）劈裂定向定理。结合劈裂灌浆方式实施灌浆过程中， 载体中垂直最小主应力的平面是劈裂现象最先出现的位置。
（3）劈裂判别定理。劈裂灌浆主要结合数值法来显示灌浆载体中出现水力劈裂的条件及相关的内容。通过分析钻孔压水试验结果进将情况分成三组：（1）流量与水头呈线性关系时，裂隙中的水呈层流状态，灌浆载体未出现水力劈裂；（2）流量与水头呈平方根函数，渗流呈紊流状态，主要是由于出现了阻塞或裂隙中的充填料被压密；（3）流量的增长大于水流的增长时说明渗流断面逐渐加大，这是由于载体劈裂、裂隙充填物冲走或裂隙变形造成的结果。
5、工程费用子系统控制
使用该系统时要结合相关的问题进行分析，使得问题得到有效的解决。本系统的运筹时控制施工控制策略必须为获得灌浆的最大利益努力，尽可能减少灌浆和施工的控制费用。根据最优化原则来综合运用各种系统的优点，保证施工过程的顺利开展。
假定施工控制的目标为已知，那么，在最优运用的策略下满足施工控制要求，就会使负效益为最小。这个问题可具体表述为：
式中M为灌浆工程费用，即负效益，元；X为决策变量；Ci（xi）为负效益费用函数，其类型中的主要内容列于表1；xi为决定负效益分量大小的决策变量；r设为浆液设计扩散半径，cm；r（xi）为浆液实际扩散半径cm；Xi1，Xiu为决策变量xi的上、下限；P，P设为施工实际灌浆压力及设计灌浆压力，MPa；t，设t为实际灌浆历时及设计灌浆历时，h。
6、结语
水泥灌浆施工 篇7
灌浆料是一种无收缩、早强、高强、自流性能好的胶结材料, 广泛应用于工业设备基础的二次灌浆、地脚螺栓的锚固、混凝土构件的维修加固等工程。
灌浆料包括胶凝材料组份、微膨胀组份、集料、消泡组份、减水组份等。与普通混凝土一样, 原材料、水灰比、水泥、集料、集灰比、养护等都对灌浆料的强度产生影响。
一般而言, 灌浆料以硫铝酸盐水泥配制最佳。硫铝酸盐水泥具有快硬、早强高强、微膨胀的特性, 是配制灌浆料的理想原材料。但是, 很多地区还没有生产特种水泥的企业, 而且, 硫铝酸盐水泥的烧成温度较普通硅酸盐水泥高, 其价格也较普通硅酸盐水泥高出不少。
2 实验
2.1 原材料
本实验采用原材料为江西亚东水泥有限公司洋房牌P.O52.5级水泥、工业硬石膏、ISO标准砂、河砂、苏州聚羧酸盐减水剂 (粉剂) 、工业级葡萄糖酸钠等。
2.2 流动度实验
水泥基灌浆料流动度和经时损失受诸多因素影响, 其中减水剂及缓凝剂的品种、掺量是主要影响因素。前期实验证明, 聚羧酸盐减水剂可以在低水料比时提供较好的流动性, 并且泌水率较小, 是比较理想的减水材料。葡萄糖酸钠是比较适用的缓凝剂。在探讨减水剂和缓凝剂对灌浆料的流动度影响的实验中, 灰砂比为1:2.7, 水料比为0.12, 实验按JC/T 986-2005标准进行, 实验数据如表1。
从表1可知, 减水剂掺量0.65%, 缓凝剂掺量0.12%, 可以满足灌浆料工作性的要求。
2.3 强度和竖向膨胀率实验
前期实验证明, 适量的石膏可以引起灌浆料的竖向膨胀。
改变石膏掺量, 其余原材料按B3进行实验, 结果如表3。
抗压强度实验为100×100×100三联试模成型, 带模标准养护室养护24小时;竖向膨胀率实验按JC/T 986-2005标准进行。
从表2数据可以看出, 灰砂比0.27时, 强度最佳, 过大的灰砂比并不能得到更大的抗压强度。
从表3数据可以看出, 1d竖向膨胀率随着石膏掺量的加大而增大。
2.4 砂颗粒级配实验
根据堆积理论, 将河砂晒干, 晒除5mm以上颗粒后用方孔筛分级, 以最大粒径颗粒与次大粒径颗粒按不同配比混合, 求出两种粒径混合料最大密度时的配比, 并继续掺入下一级配颗粒, 求出三种粒径混合料最大密度时的配比, 最终确定0.2~2.5mm粒径颗粒的最佳配比如表4。
将各粒径的砂按表4配制后取代ISO砂按B3配比进行实验, 1d强度为37.2MPa。
将天然河砂晒去大于5mm的组份后取代ISO砂按B3配比进行实验, 1d强度为26.5MPa。
可见, 砂的级配对强度的影响极大。
3 结论
(1) 以普通硅酸盐水泥、经筛分后混合的河砂等原材料, 可以配制出性能优良的水泥基灌浆料。
(2) 湿养护条件下, 石膏用量对竖向膨胀率的影响较大。
(3) 砂的颗粒级配对灌浆料的强度极大, 合理的颗粒级配能够得到更密实的灌浆料。
摘要：通过实验研究普通硅酸盐水泥配制高强灌浆料以及各种原材料对灌浆料性能的影响。
灌浆技术处治水泥砼路面的实践 篇8
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
新型灌浆材料超细水泥的发展现状 篇9
随着科技的进步与科研实践的深入以及浅部资源的日益减少, 煤炭向更深层挖掘;由于地下环境恶劣, 地质环境复杂多变, 地下结构的稳定性在井下安全问题中显得尤为重要。灌浆技术在地下结构的支护中占有重要的地位, 而灌浆材料则是灌浆技术的基础。在地下工程防水及预加固处理、软土地基加固、各类建筑物结构缺陷的补强、修复及纠偏等领域, 灌浆材料和灌浆技术得到了非常广泛的应用。灌浆材料中黏土类灌浆材料粘度较大, 不利于灌浆, 而且其固结强度低、稳定性差;普通硅酸盐水泥类灌浆材料由于其颗粒粒径大, 难以满足细微裂缝的灌浆要求, 而且硬化后易收缩, 因而人们转向了对化学灌浆材料的研究;但化学灌浆材料成本高、施工复杂、固化放热, 且有毒性, 给环境和人类带来危害。因此, 专家学者又开始把研究方向转移到硅酸盐类无机灌浆材料的研究上。为了解决普通水泥颗粒粒径大, 无法有效灌入微细裂缝或缝隙中, 人们开始研究超细水泥, 即减小普通水泥的粒径, 以提高其可灌性。超细水泥首先出现在20世纪中后期的日本, 这种材料的名称为MC-500超细水泥, 由于其较小的颗粒和良好的可灌性, 能够渗透到细微裂隙中, 注浆效果可以和化学灌浆材料相比拟[1]。
1 概况
超细水泥和普通水泥原材料一样, 只是采用特殊的研磨设备使颗粒细化[2]。一般情况下把平均粒径3~6μm, D95<20μm (即允许5%的颗粒粒径大于20μm) , 或者比表面积在800 m2/kg以上的水泥称水超细水泥。浙江金华华夏灌浆材料厂生产的水泥, 其最大比表面积1 600 m2/kg以上, 平均粒径小于2μm, 甚至可以1μm以下, 是广义上的纳米级材料。该产品可注入25μm以内的裂缝之中。普通水泥与超细水泥性能方面的比较见表1。
2 超细水泥的工作性能
2.1 稳定性和流动性
超细水泥在注浆过程中, 要求有反映浆液稳定性的较高的结实率;对于水灰比为1的普通水泥浆液, 其结实率为75%以下, 浆液凝固历时90 min;而超细水泥的结实率为95%以上, 浆液凝固历时120 min, 稳定性得到了大大的提升。水泥浆在自重或外力作用下发生黏塑性变形的性能反映了浆液的流动性。水泥颗粒的细化降低了灌浆材料的流动性, 而采取增加用水量来提高其流动性的措施会导致浆液流动性降低。为了确保注浆材料具有良好的可注性, 很好地填充孔洞和裂隙, 需要加入一些掺量为0.5%左右高效减水剂降低浆液黏度。
2.2 抗压及抗渗性能
超细水泥具有较高强度的原因主要是超细水泥颗粒细, 水化物多, 水化充分, 并且其具有致密、均匀的结构。由表2可见, 超细水泥灌浆料 (MFC-GM) 3d和28d的抗压强度就已经超过P.Ⅱ42.5的硅酸盐水泥强度的28.7%和25.4%, 分别达到50.5、68.2 MPa。P.Ⅱ42.5硅酸盐水泥和超细水泥灌浆料 (MFC-GM) 7 d的抗压强度分别为41.5、57 MPa;从表2中可以看出, 超细水泥内部孔隙由于多以非连通孔形式存在而具备了优异的抗渗性能。
MPa
2.3 凝结时间和浆液温度
凝结时间既要考虑灌浆操作和浆液充分地填充破碎裂隙的时间, 也要控制其灌浆量和扩散距离, 防止浆液的浪费。不同的工程对凝结时间有不同的要求, 应根据实际情况在超细水泥制备的过程中掺加0.5%~2.5%的调凝剂, 确保灌浆材料达到所需的凝结时间。超细水泥由于具有活性高这一特性, 水化初期释放大量热量, 促使浆液温度很快升高;超过40℃的温度, 不利于结构强度的增长[3]。在超细水泥制备的过程中, 加入一些如粉煤灰、硅粉等活性掺和剂能够起到降低水化热的作用。
2.4 膨胀性及可灌性
超细水泥中加入适量的膨胀剂, 能够确保水泥结构体后期不收缩, 对裂隙尤其是细微裂隙的灌浆, 可以取得良好的抗压、防渗效果[4]。可灌性是灌浆材料的重要性能指标之一, 它是通过采用室内模拟浆液灌入一定细度砂体的能力来表示。浆液的流动性和粒子粒径是判断水泥浆液可灌性优劣的两个重要因素[5]。可灌性与水泥粒子粒径的关系为NR=B/D95, 其中B为裂隙宽度;D95表示95%的水泥粒子粒径小于该值。一般认为NR≥3~5时, 浆液的可灌性好。
3 超细水泥的发展情况
表3反映了国内外生产厂家生产的各种超细水泥的型号, 平均及最大粒径和比表面积。
MC系列注浆材料应用在圆梁山隧道 (目前全世界已成功开通隧道施工中水压力最高的隧道) 中, 其穿越多条断层和多个“高压富水”的大型溶洞, 这一成功经验的取得, 为注浆材料的应用提供了非常重要的借鉴意义。
4 存在的问题及发展方向
灌浆材料向高性能方向发展, 其高性能应该表现在:多组分复合、材料组成颗粒微细化、高可灌性、高耐久性、高体积稳定性、无毒性, 在对高性能灌浆材料研究的同时, 以下三个方面是研究的主要方向[2]。
1) 水泥的超细化技术研究。只有水泥颗粒细化后才能提高其自身的渗透能力, 注入更为细微的裂缝, 达到更好的灌浆效果。粉磨设备相对落后及粉磨技术效率低导致了超细水泥生产成本高, 严重制约了超细水泥的普及应用, 因而在粉磨技术和粉磨设备方面加强创新研发。
2) 多组分复合技术研究。实现高性能水泥基灌浆材料开发的关键技术就是通过多组分的复合, 共同提高浆液的流动性、耐久性和稳定性[6]。
3) 开发多系列高性能灌浆水泥。目前这类水泥基灌浆材料主要是在硅酸盐系列的超细水泥中掺入外加剂来改善材料的特性, 产品比较单一。可以尝试在多个方面进行研究, 比如研发超细非硅酸盐类无机灌浆材料, 或者利用有机和无机材料复合开发出聚合物类水泥基灌浆材料等。
[ID:003520]
摘要：在相比普通水泥具有良好稳定性的超细水泥中掺入0.5%左右高效减水剂, 可以很好地降低浆液黏度, 提高流动度。P.Ⅱ42.5的硅酸盐水泥和超细水泥灌浆料 (MFCGM) 的抗压、抗渗强度的对比试验表明, 超细水泥灌浆料3d和28d的抗压强度就已经超过P.Ⅱ42.5的硅酸盐水泥强度的28.7%和25.4%, 分别达到50.5、68.2 MPa, 因而超细水泥具有更加优异的抗压强度。在超细水泥灌浆材料的制备过程中加入0.5%~2.5%的调凝剂, 能够确保浆液合理的凝结时间;与此同时, 可以通过掺入粉煤灰、硅粉等活性掺和剂起到降低水化热的作用。
关键词：超细水泥,灌浆材料,工作性能,发展现状
参考文献
[1]蔡胜华.长江三峡工程复合灌浆材料及施工技术研究[D].武汉:武汉理工大学, 2006.
[2]米承勇, 王道平, 何智海.超细水泥灌浆材料的研究与发展[J].粉煤灰综合利用, 2008, 22 (5) :51-53.
[3]邹超.砂土层中超细水泥注浆机理的试验研究[D].淮南:安徽理工大学, 2006.
[4]石帅, 邓敏, 莫立武.掺Mg O超细水泥的膨胀性能及其水化程度[J].南京工业大学学报:自然科学版, 2012, 34 (2) :73-77.
[5]王道平.超细灌浆水泥性能及应用研究[D].广州:广东工业大学, 2007.
简析公路水泥混凝土路面灌浆技术 篇10
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。
水库坝基化学灌浆施工技术研究 篇11
【关键词】水库坝基工程；化学灌浆；施工技术；质量控制
Construction Technology Research of Chemical Grouting Dam Foundation
Jing Hua
（Handan City Zhangfuhe irrigation water management office Handan Hebei 056001）
【Abstract】This paper focuses on the construction technology of chemical grouting Reservoir Dam Project are discussed， and combined with the author's many years of experience and knowledge make relevant quality control.
【Key words】Reservoir dam project；Chemical grouting；Construction technology；Quality control
1. 概述
某水库左右岸坝基廊道起始桩号为坝横0+217.5～0+457.3，总长度为239.8m。坝横0+400以左为第18单元～25单元，坝横0+400以右为第34单元～36单元。该部位设计为两排常规水泥帷幕灌浆孔，设计孔深为：下游排孔深130m～145m不等，上游排为下游排的2/3。在桩号坝横0+304.40～坝横0+400.00，高程EL550m～EL425m左右段常规水泥帷幕灌浆施工时出现“吸水不吸浆”现象。经参建各方现场踏勘和相关专家会议鉴定，该段主要岩性为白云岩，岩体相对较完整，无岩溶发育。但存在不连续微裂隙，故常规水泥帷幕灌浆在该部位岩层灌浆效果不明显。灌浆结束后该部位检查孔压水试验结果无法达到设计防渗要求。根据设计通知对桩号坝横0+305.50～坝横0+377.00段增设一排化学灌浆孔。
2. 灌浆部位
根据设计通知，确定在左岸底层廊道坝横0+307.0～0+377.0m处进行化学灌浆补强处理。化学灌浆孔单排布置在帷幕中轴线上，灌浆孔孔距2m。具体见下孔位布置图1。
图1 左岩坝基廊道化学灌浆孔位布置图
3. 化学灌浆施工
3.1 钻孔。
钻孔采用300 型回转式地质钻机造孔，开孔孔径91mm，（下设89mm 孔口管）终孔孔径76mm，（下设75mm灌浆塞），为保证钻孔孔壁光滑，便于灌浆塞下设，钻孔采用金刚石钻头钻进。灌浆孔保证钻孔孔斜要求，每5～10m进行一次孔斜测量，孔底平面位置的偏差不大于表5.1的规定，发现偏差值超过规定时，及时纠正或采取补救措施。表1化学浆液帷幕灌浆孔孔底平面位置允许偏差。
3.2 孔口管镶注。
因化学灌浆结束后，需进行全孔一次性灌浆封孔，封孔参数与常规帷幕灌浆一致，故需镶注帷幕灌浆孔口管，孔口管镶注需进入基岩2米，镶注方法及参数与该部位的常规帷幕灌浆孔口管一致。
3.3 化学灌浆。
3.3.1 制浆。
灌浆材料。
改性水玻璃浆液主材采用水玻璃、浓硫酸、调节剂等。水玻璃经酸化后，使其在中性或弱酸性范围内凝胶。改性水玻璃浆材的优点：可灌性好，造价低，凝胶体耐久性好，原材料和凝胶体无毒，不会造成环境污染。具体配合比根据现场情况酌情确定。
（1）化学浆液配制。
甲液配制考虑到化学灌浆原材料中酸有较强腐蚀性，故浆材配制在材料库房附近进行配制。在原左岸料场炸药库房周边搭设水玻璃酸化制浆平台，配制甲液，主要成分为酸与水。甲液配制时规定流程进行，即先根据实际配比在搅拌桶内加水，然后按配合比将酸加入水中并搅拌均匀。后进行均匀搅拌。搅拌均匀后放入指定的储浆桶内，后将储浆桶内配制好的甲液用专用车辆运输到左岸EL660平台，通过50的输浆管经左岸EL623斜坡廊道输送至坝基廊道灌浆作业面甲液储浆桶。乙液配制乙液主要由成品水玻璃按相关规定稀释制成乙液。配制地点设在右岸EL640坝肩配浆点，配制好后放入指定乙液储浆桶，后通过一路50的输浆管经右岸EL623斜坡廊道、右岸EL574平洞泵送至灌浆作业面的乙液储浆桶内。
（2）水泥浆液配制。
化学灌浆完成后用0.5：1浓水泥浆进行全孔灌浆封孔。水泥浆配制采用右岸集中制浆站通过原送浆管路输送至灌浆现场。
3.3.2 灌浆。
3.3.2.1 裂隙冲洗和压水试验。
在左岸坝基廊道基岩化学灌浆前应进行裂隙冲洗，压水试验及冲洗压力可为灌浆压力的80%，并不大于1MPa。压水试验可结合裂隙冲洗进行，压水时间为20min，每5min测读一次压入流量，取最后的流量值作为计算流量，其成果应以透水率q（Lu）表示。
3.3.2.2 化学灌浆。
化学灌浆采用自上而下分段卡气压膨胀塞、纯压式灌浆法施工。
化学灌浆施工工序为：冲孔→管路安装与压水试验→配浆→灌浆直至结束拔起孔塞→待凝→冲洗管路→钻灌下一段→终孔（全孔一次性封孔）。
基岩段化学灌浆可按Ⅲ序进行施工。先施工Ⅰ序孔、再施工Ⅱ序孔、后施工Ⅲ序孔。前次序孔与其相邻后次序孔之间，钻孔灌浆的高差不宜小于15m。灌浆开始前，宜先排除孔内积水，然后进行灌浆。
3.3.2.3 灌浆参数。
（1）灌浆压力：不超过3MPa。
（2）灌浆段长：2 ～ 5m。
（3）浆液胶凝时间：根据压水试验资料和灌浆泵的压送能力，使在设计灌浆压力下，浆液有充分的时间充填要求扩散半径范围内的裂隙及孔隙，形成符合要求的防渗体，同时又不使浆液扩散太远，造成浪费。上述参数遇有特殊情况，段长和灌浆压力及浆液胶凝时间等参数可经监理工程师批复后做适当调整。
（4）注入率控制：为确保浆液均匀扩散，注入率不宜大于7L/min。
3.3.2.4 化学灌浆结束条件。
当灌浆满足下列条件之一时，即可结束灌浆：（1）在设计最大灌浆压力下，注入率小于或等于0.02L/min.m后持续灌浆30min；
（2）每米注入量1000L。
在施工过程中，根据施工中出现的具体情况，报经监理工程师批准后，可对该标准进行适当调整。
3.3.2.5 待凝。
待凝遵循的原则为：总的灌浆+ 待凝不小于7小时，且待凝时间不少于2小时。灌浆达到结束标准后停止灌注，取出灌浆塞，进行设备管路冲洗和冲孔，然后待凝，待凝时间达到要求后再进行下一段钻灌。
3.3.2.6 封孔。
灌浆孔最后一段钻灌完成后，用0.5：1浓水泥浆进行灌浆封孔，封孔方式及参数与该部位主帷幕灌浆封孔一致。
3.3.2.7 化学灌浆特殊情况处理。
（1）灌浆过程中发生串浆时，如串浆孔具备灌浆条件，应一泵一孔同时进行灌浆。否则，应塞住串浆孔，待灌浆孔灌浆结束后，再对串浆孔进行扫孔、冲洗，而后继续钻进或灌浆；
（2）灌浆过程中发现冒浆、漏浆时，应根据具体情况采用低压、限流、限量、间歇等方法进行处理。
（3）灌浆过程中，随时注意孔段的吸浆情况，当吸浆量很小时，每次甲、乙液的混合量不宜过多；若浆液出现胶凝迹象时，应立即更换新浆继续灌注；
（4）灌浆必须连续进行，若因故中断，应尽快恢复灌浆。恢复灌浆后，注入率明显减小，需扫孔复灌。
4. 工程质量检查
该部分工程质量检查应以检查孔压水试验为主，通过对竣工资料和测试成果的分析，综合评定。检查孔压水试验应在该部位灌浆结束14d 后进行。
5. 施工质量保证措施
5.1 质量管理机构。
（1）建立项目部全权负责的质量监督机构和健全的质量保证体系，成立以项目经理为组长的质量管理领导小组，项目经理部设工程技术质量部、试验室等分别负责相关质量管理。工程技术质量部设专职质检员现场三班连续跟班作业。由专职质检员负责现场施工质量管理、检验及控制。各机班组设质量员，负责本班组的质量工作。
（2）建立质量责任制，由项目部质量管理领导小组负责制订各部门和岗位的质量职责，明确规定各岗位、各部门在质量管理工作中的责任、任务和权力，并建立以质量责任制为主要内容的质量考核和评比办法。
建立严格的质量管理制度和质量奖罚制度，实行质量目标管理，项目经理控制质量总目标的实现，并将质量目标分解到各级质检机构，落实责任和权限。
5.2 施工质量过程控制。
旧水泥混凝土路面灌浆技术应用 篇12
关键词：旧水泥混凝土路面,脱空分析,灌浆处治
前言
水泥混凝土路面是我国公路路面主要形式之一, 在我国公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。但水泥混凝土路面接缝较多, 对超载较为敏感, 易发生脱空、唧泥、裂缝等先期病害, 水泥板块一旦开始发生裂缝, 其破坏便会极为迅速地扩展, 并且维修费用高、周期长。在经济高速发展的今天, 公路交通量显著增加, 超载车比例增大, 路面负荷已远远高于设计限值, 路面破损情况就更为突出。为合理有效治理脱空、唧泥等病害, 搞好水泥混凝土路面的养护, 延长公路的使用寿命, 现结合省道红东线水泥混凝土路面改造工程, 对旧水泥混凝土路面灌浆处治技术进行了有效探索。
1 路面损坏分析
1.1 水泥混凝土面板唧泥、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、组成以及混凝土面板接缝状况;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, 其模量远小于混凝土面层的模量。水泥混凝土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, 使混凝土板的局部范围不再与基层保持连续接触, 于是水泥混凝土路面板底与基 (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。
1.2 脱空板确定方法
脱空板确定也就是确定需要进行灌浆处治的板块。我国交通部行业标准《公路水泥混凝土路面养护技术规范》 (JTJ073.1-2001) (以下简称《规范》) 中明确规定水泥混凝土面板脱空位置的确定可采用弯沉测定法。弯沉测定法是测定板角弯沉, 如果超过某一限值, 即认为存在脱空。首先, 选取水泥混凝土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。根据我国公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) 。本工程项目, 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, 需要进行灌浆处治。
2 灌浆处治技术
2.1 灌浆加固机理
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”。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。
2.2 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。灌浆处治的效果主要取决于灌浆压力的大小及水泥灰浆的强度, 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。水泥灰浆必须具备以下特点:初凝时间长, 施工和易性好, 早期强度高, 凝结后不发生收缩, 以免再次造成板底空隙。浆液中宜掺加一定量的早强剂和膨胀剂。浆液配合比应通过实验室和试验路段验证确定。本工程选定两种浆液配比为:525#普通硅酸盐水泥:粉煤灰:水:早强剂:铝粉=1:0.15:0.5:0.16:0.001及1:1:1:0.16:0.001, 施工证明, 两种配比均比较合适, 从试件外观看, 试块的自由表面膨胀鼓起, 初凝时间约为2h, 7d抗压强度均达5MPa以上, 满足控制要求。
2.3 灌浆处治技术实施
灌浆处治的主要施工工序为:定板、布孔、钻孔、清孔、灌浆、封口。灌浆板块确定后, 进行布孔, 一般每块板布五孔, 一个中央孔, 四个角孔, 角孔位于板块边缘50~70cm处。如实测弯沉值较大, 则将孔数适当增至七孔或八孔, 多出的孔分布在板块靠硬路肩边缘处。灌浆孔大小应和灌注嘴大小一致, 一般为5cm左右。钻孔应按已确定的孔位提前进行, 孔深以穿透板厚为宜, 本工程板厚20cm, 孔深一般为23~25cm。灌浆顺序从沉降量大的地方开始, 由远到近, 由大到小。压注浆液时, 应缓慢均匀加压, 一般当压力表显示2~3MPa之间某一值时, 应保持稳压状态2min以上, 让浆液在板底充分流动渗透, 以达到挤密和充实的效果。然后将压力稍提升后缓慢降压, 关住枪头处阀门再抽出枪头。压浆完毕后, 立即将孔口封住, 随后清扫路面, 养生3d后, 可对压浆板块再次进行弯沉检测, 如果有的点弯沉达不到到要求, 需按上述过程重新压浆, 但孔位应与第一次保持一定距离。
2.4 灌浆处治质量控制
应用灌浆处治技术, 对压浆实行严格的过程控制非常重要。前期的全面弯沉检测和施工正式开始间隔时间不能太长, 并且布孔需要有针对性。对板块进行压浆时, 必须按一定顺序进行, 对每个孔位的压力和时间应严格把握, 压力达不到、达到了不稳定、稳压时间不够都对结果有很大影响。压浆时应制定专用表格, 由施工单位安排专门技术人员对每台压浆机进行全过程监控, 并对每一个孔的压浆时间、最大压力、稳定压力、稳压时间进行详细记录。压浆时, 一定要有足够的压力和稳压时间, 让浆液充分注入板底。
2.5 灌浆效果评定
灌浆完成后, 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。通过本工程灌浆前后弯沉资料对比, 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, 灌浆处治后达到了设计要求。从检测资料可看出, 原混凝土面板通过灌浆提高了板底承载力。
结语