㈠ 灌浆浆液材料
灌浆工程中所用的浆液是由主剂(原材料)、溶剂(水分或其分溶剂)及各种外加剂混合而成。通常所提的灌浆材料是指浆液中所用的主剂。外加剂可根据在浆液中所起的作用,分为固化剂、催化剂、速化剂、速凝剂、缓凝剂和悬浮剂等。
1.浆液材料分类
浆液材料分类的方法很多,如:
1)按浆液所处状态,可分为真溶液、悬浮液和乳化液;
2)按工艺性质,可分为单浆液和双浆液;
3)按主剂性质,可分为无机系和有机系等。
通常浆液材料可按以下进行分类:
基础工程施工技术
(1)粒状浆材
粒状浆材是指由水泥、粘土、沥青以及它们的混合物制成的浆液。通常绝大多数采用纯水泥浆、水泥粘土浆和水泥砂浆,以上又称为水泥基浆液。
水泥基浆液是以水泥浆为主的浆液,在地下无侵蚀性条件下,一般都采用普通硅酸盐水泥。这种浆液是一种悬浊液,能形成强度较高的、渗透性较小的结石体。它取材容易,配方简单,价格便宜,不污染环境,故成为国内外常用的浆液。但由于常用的水泥颗粒较粗,一般只能灌注直径大于0.2mm的孔隙,而对土中孔隙较小者就不易灌进。国内所用浆液粒较粗,一般粗砂以下的颗粒就很难灌入。超细水泥是由极细的水泥颗粒组成的无机材料,和一般水泥浆相比,它有较好的渗透性能,能渗入细砂层(渗透系数为10-3~10-4cm/s)和岩石的细裂隙中。与一般化学浆材比,它具有较高的强度和较好的耐久性能。
水泥浆的水灰比,一般变化范围为0.6~2.0,常用的水灰比是1∶1。为了调节水泥浆的性能,有时可加入速凝剂或缓凝剂等附加剂。常用速凝剂有水玻璃和氯化钙,其用量约为水泥重量的1%~2%;常用的缓凝剂有木质磺酸钙和酒石酸,其用量约为水泥重量的0.2%~0.5%。
常在水泥浆中掺入的各种附加剂,见表7-18。
(2)化学浆材
化学浆材的品种很多,包括环氧树脂类、甲基丙烯酸酯类、聚氨酯类、丙烯酰胺等、木质素类和硅酸盐类等。
硅酸盐(水玻璃)仍然是当前主要的化学浆材,它占目前使用的化学浆材的90%以上。由于其无毒、价廉和可灌性好等优点,欧美国家根据技术经济指标,依旧将硅酸盐浆材列在其他所有化学浆材的首位。
表7-18 水泥浆的附加剂及掺量表
水玻璃[Na2O·n(Na2O·nSiO2)]在酸性固化剂作用下可产生凝胶。水玻璃类浆液有很多种,表7-19介绍的为几种较有实用价值和性能较好的浆液。
表7-19 水玻璃类浆液组成、性能及主要用途
水玻璃水泥浆是由水玻璃溶液与水泥浆混合而成,它也是一种用途广泛、使用效果良好的灌浆材料。所具有的特点为:①浆液的凝结时间可在几秒钟到几十分钟内准确地控制;②凝固后的结石率高;③结石的抗压强度较高等。
各种浆液材料对地层的适应性,见表7-20。
表7-20 各种浆液材料适用范围表
2.浆液材料选择要求
1)浆液应是真溶液而不是悬浊液。浆液粘度低,流动性好,能进入细小裂隙。
2)浆液凝胶时间可以从几秒至几小时范围内随意调节,并能准确地控制,浆液一经发生凝胶就在瞬间完成。
3)浆液的稳定性好。在常温常压下,长期存放不改变性质,不发生任何化学反应。
4)浆液无毒无臭。对环境不污染,对人体无害,属非易爆物品。
5)浆液应对注浆设备、管路、混凝土结构物、橡胶制品等无腐蚀性,并容易清洗。
6)浆液固化时无收缩现象,固化后与岩石、混凝土等有一这粘接性。
7)浆液结石体有一定抗压和抗拉强度,不龟裂,抗渗性能和防冲刷性能好。
8)结石体耐老化性能好,能长期耐酸、碱、盐、生物细菌等腐蚀,且不受温度和湿度的影响。
9)材料来源丰富,价格低廉。
10)浆液配制方便,操作容易。
现有灌浆材料不可能同时满足上述要求,一种灌浆材料只能符合其中几项要求。因此,在施工中要根据具体情况选用某一种较为合适的灌浆材料。