SK-E環氧漿材介紹及岩基灌漿工藝探討
發布時間:2014-08-09
對dui於yu夾jia有you較jiao弱ruo鬆song散san角jiao礫li岩yan,糜mi棱leng岩yan,斷duan層ceng泥ni,斷duan層ceng蝕shi變bian岩yan的de斷duan層ceng,采cai用yong常chang規gui的de衝chong洗xi和he高gao壓ya灌guan注zhu水shui泥ni漿jiang等deng方fang法fa是shi難nan以yi達da到dao加jia固gu所suo要yao達da到dao的de效xiao果guo,高gao壓ya衝chong洗xi置zhi換huan斷duan層ceng夾jia帶dai物wu然ran後hou灌guan注zhu普pu通tong水shui泥ni漿jiang或huo超chao細xi水shui泥ni漿jiang是shi一yi種zhong有you效xiao的de方fang法fa,但dan加jia固gu範fan圍wei受shou到dao限xian製zhi,高gao壓ya磨mo細xi水shui泥ni漿jiang雖sui然ran可ke提ti高gao可ke灌guan性xing,但dan畢bi竟jing還hai是shi粒li狀zhuang材cai料liao,對dui於yu滲shen透tou係xi數shu10-6~10-8cm/s的土層是很難有效滲入的,滲透擴散半徑也是有限的。而采用環氧係列的化學漿液屬於均相液體 ,粘度隻有幾個厘泊,已接近水的粘度,在壓力下滲入泥化夾層是可能的。環氧係列的化學漿液粘度低、親水性好,有足夠高的固結強度,能夠達到
地基加固的目的,並具有好的耐久性。
我院從70年代中期開始進行斷層破碎帶和泥化夾層的處理研究,對環氧樹脂漿材進行了較深入的研究,開發出以環氧樹脂為主劑的SK-E係列漿材, 先後在龍羊、大化、萬家寨等岩基
加固工程中進行了現場試驗。SK-E環氧樹脂漿材是以環氧樹脂為主劑,加入糠醛、丙酮稀釋劑,配以改性固化劑及助劑等。我們現在使用的SK-E係列漿材具有固結強度高,粘度低、滲(shen)透(tou)性(xing)能(neng)好(hao)的(de)特(te)點(dian),並(bing)具(ju)有(you)良(liang)好(hao)的(de)親(qin)水(shui)性(xing),對(dui)含(han)水(shui)裂(lie)隙(xi)具(ju)有(you)很(hen)好(hao)的(de)粘(zhan)結(jie)性(xing)能(neng),漿(jiang)材(cai)具(ju)有(you)低(di)毒(du)和(he)低(di)刺(ci)激(ji)性(xing),固(gu)結(jie)後(hou)沒(mei)有(you)毒(du)性(xing)。其(qi)主(zhu)要(yao)性(xing)能(neng)指(zhi)標(biao)如(ru)下(xia):
表―1 漿材性能
配方編號 Ⅰ Ⅱ(30%) Ⅲ
漿液比重(g/cm3) 1.036 1.051 1.069
漿液粘度(mPa・S) 6 19 38
漿液接觸角(。) 22 35 43
漿液表麵張力(N/cm) 3.8×10-4 4.0×10-4 4.3×10-4
凝膠體屈服抗壓強度(Mpa) 30.0 37.5 75.0
凝膠體彈性模量(Mpa) 1400 1450 3500
凝膠體抗拉強度(Mpa) 8.65 8.25 9.69
潮濕麵粘結抗拉強度(Mpa) ≥1.4 ≥1.4 ≥1.4
潮濕麵劈裂抗拉強度(Mpa) 1.93 1.53 ---
SK-E漿材應用在浙江亭下水庫混凝土裂縫修補、河北大黑汀水庫裂縫及閘墩修補、湖南東江水電站裂縫修補、山西韓城發電廠廠房裂縫修補、山西中條山十八裏河尾礦庫泄洪洞裂縫修補、北京密雲水庫電廠裂縫修補、落坡嶺水庫裂縫修補、十三陵抽水蓄能電站1#、2# 尾水洞及上庫裂縫修補、天花板二級電站蝸殼裂縫修補、引灤入津9#洞裂縫修補、新疆紅雁池電廠回水管裂縫修補、官廳水庫缺陷混凝土修補、內蒙響水電站裂縫修補,大化水電站基礎處理等工程。
SK-E漿材所采用的固化劑為改性低分子聚酰胺加促進劑等助劑,其特點是親水性好,毒性低,使用中固化劑揮發性小,具增韌效果。
毒性比較:我國水電工程中應用的環氧樹脂,其毒性主要來源於固化劑和溶劑,如過去常用乙二胺、脂肪族多胺等作固化劑,丙酮、糠醛等作稀釋劑。毒性一般表現為未固化物殘留毒性和使用中產生揮發性氣體的毒性、使用過程中接觸有毒物導致中毒等。毒性大小一般用受試動物中毒死亡一半所需的劑量LD50來表示,LD50數值越大,毒性越小。
SK-E漿材的毒性:LD50=3400mg/kg. 按毒物分級為低毒化合物。
固化劑毒性:LD50=5000mg/kg.按毒物分級為低毒材料。
促進劑毒性:LD50=2005±248mg/kg.按毒物分級為低毒材料。
溶劑:丙酮毒性:LD50=5000mg/kg,屬於低毒材料,揮發性較大。
糠醛毒性:LD50=50~100mg/kg,屬於Ⅱ級毒品,揮發性較小,工作場所最高允須濃度為20mg/kg,長期接觸糠醛的工人有時可出現濕疹和皮炎以及慢性鼻炎。伴有嗅覺減退。
其它組分及其它固化劑的毒性分列如下:
6101環氧樹脂:LD50=11400 mg/kg.
二乙烯三胺:LD50=2330 mg/kg.其毒性大於SK-E所采用的固化劑。
乙二胺(脫水):LD50=1161 mg/kg,毒性大,氣味濃,現已很少用於灌漿工程.
影響固結效果的因素主要有:漿液粘度和親水性。現在環氧漿材漿液的粘度已能達到幾個厘泊,接近水的粘度,可灌性不是問題;由於環氧漿液均含有水溶性的丙酮,親水性好,能夠在潮濕和有水的情況下固化,SK-Ejiangcaisuocaiyongdeguhuajisuocaiyongdeshigaixingjuxianan,tongguohuaxuefanying,zaijuxiananzhongjiaruqinshuixinghaodeqiangji,juyoushuixiaguhuadedetedian,gaishanleyoushuiqingkuangdeguhuaxingneng。
環huan氧yang漿jiang液ye具ju有you很hen好hao的de可ke灌guan性xing,親qin水shui性xing及ji很hen好hao的de固gu結jie強qiang度du,已yi多duo次ci應ying用yong於yu岩yan基ji加jia固gu,裂lie縫feng堵du水shui及ji加jia固gu,並bing具ju有you很hen好hao的de耐nai久jiu性xing能neng,是shi一yi種zhong很hen好hao的de灌guan漿jiang加jia固gu材cai料liao。
但是,環氧漿材應用於具體工程並非100%的成功,具體表現在取樣成功率低,固結強度低等,遠未達到室內試驗所取得的效果,原因是沒有成熟的
施工工藝,沒有具體的施工規範,所以,具體的
施工工藝直接影響了灌漿效果。資料表明[1],環氧漿液,灌有水縫的粘結強度,比灌幹縫降低50%。qinshuixingdehuaxueguanjiangcailiaoyushuishi,youyushentouyalidezuoyong,shuizaijiangyezhongkuosan,duijiangyecailiaojinxingxishi,jiangyejuhesudujianman,juhehougaojuwuqiangdujiangdi,shuiguoduoshi,shenzhibunengxingchengningjiao。
我wo們men認ren為wei影ying響xiang灌guan漿jiang成cheng功gong與yu否fou的de因yin素su很hen多duo,主zhu要yao問wen題ti是shi要yao解jie決jue地di下xia水shui對dui環huan氧yang固gu結jie的de影ying響xiang。基ji岩yan表biao麵mian的de自zi由you水shui和he毛mao細xi水shui能neng在zai壓ya力li下xia排pai出chu,附fu著zhe水shui和he結jie合he水shui則ze不bu易yi被bei一yi般ban的de漿jiang液ye排pai出chu,它ta將jiang對dui親qin水shui性xing的de漿jiang液ye起qi稀xi釋shi作zuo用yong,影ying響xiang固gu結jie強qiang度du,所suo以yi,在zai滿man足zu基ji岩yan可ke灌guan性xing的de前qian提ti下xia,應ying適shi當dang提ti高gao漿jiang液ye濃nong度du,為wei更geng好hao的de排pai出chu水shui份fen,順shun序xu控kong製zhi灌guan漿jiang比bi隔ge孔kong分fen序xu控kong製zhi灌guan漿jiang效xiao果guo要yao好hao。再zai則ze,在zai有you水shui的de基ji岩yan,漿jiang液ye的de固gu化hua時shi間jian應ying盡jin量liang縮suo短duan。
環氧漿液在有水的情況下能夠固結,但水的多少直接影響固結性能,所以灌漿時應盡可能的排除地下水份,常用方法有:用yong丙bing酮tong頂ding水shui,預yu壓ya稀xi漿jiang,預yu壓ya處chu理li劑ji,加jia熱re烘hong烤kao等deng。實shi踐jian證zheng明ming采cai用yong這zhe些xie方fang法fa均jun能neng提ti高gao灌guan漿jiang效xiao果guo,但dan是shi增zeng加jia了le施shi工gong成cheng本ben和he時shi間jian,這zhe種zhong方fang法fa的de處chu理li範fan圍wei也ye有you限xian,靠kao近jin灌guan漿jiang孔kong的de部bu位wei效xiao果guo較jiao好hao,而er離li灌guan漿jiang孔kong遠yuan的de地di方fang則ze是shi水shui和he很hen稀xi的de漿jiang液ye的de混hun合he物wu,固gu結jie強qiang度du就jiu很hen差cha。
固化時間的控製:環huan氧yang灌guan漿jiang屬shu壓ya力li慢man滲shen灌guan漿jiang,時shi間jian長chang,以yi往wang控kong製zhi固gu化hua時shi間jian均jun采cai用yong和he灌guan漿jiang時shi間jian相xiang當dang的de固gu化hua時shi間jian,而er我wo們men認ren為wei,地di下xia岩yan基ji的de情qing況kuang和he室shi內nei試shi驗yan的de固gu結jie情qing況kuang相xiang差cha很hen大da,地di下xia有you水shui,溫wen度du低di,固gu化hua劑ji加jia量liang應ying大da於yu室shi內nei試shi驗yan結jie果guo。再zai者zhe,環huan氧yang凝ning結jie時shi間jian雖sui沒mei有you具ju體ti的de標biao準zhun參can考kao,但dan目mu前qian所suo采cai用yong的de方fang法fa均jun不bu是shi漿jiang液ye完wan全quan固gu結jie所suo采cai用yong的de時shi間jian,即ji使shi灌guan漿jiang曆li時shi已yi達da到dao漿jiang液ye凝ning膠jiao時shi間jian,在zai壓ya力li下xia仍reng能neng流liu動dong。反fan之zhi,若ruo漿jiang液ye凝ning膠jiao時shi間jian控kong製zhi太tai長chang,地di下xia水shui會hui溶rong蝕shi漿jiang液ye組zu分fen,影ying響xiang固gu結jie性xing能neng,同tong時shi導dao致zhi環huan境jing汙wu染ran加jia大da,若ruo凝ning膠jiao時shi間jian過guo長chang,將jiang導dao致zhi固gu結jie物wu強qiang度du低di甚shen至zhi無wu強qiang度du,而er最zui終zhong形xing成cheng的de是shi類lei似si溶rong脹zhang的de膠jiao體ti,而er不bu是shi固gu結jie物wu。
分序灌漿施工:傳(chuan)統(tong)的(de)水(shui)泥(ni)灌(guan)漿(jiang)施(shi)工(gong)均(jun)采(cai)用(yong)分(fen)序(xu)施(shi)工(gong)法(fa),但(dan)是(shi)水(shui)泥(ni)固(gu)結(jie)的(de)機(ji)理(li)和(he)化(hua)學(xue)漿(jiang)固(gu)結(jie)的(de)機(ji)理(li)存(cun)在(zai)本(ben)質(zhi)的(de)區(qu)別(bie),水(shui)泥(ni)固(gu)結(jie)多(duo)數(shu)由(you)於(yu)壓(ya)力(li)下(xia)水(shui)泥(ni)漿(jiang)液(ye)中(zhong)水(shui)泥(ni)顆(ke)粒(li)阻(zu)塞(sai)通(tong)道(dao),漿(jiang)液(ye)析(xi)水(shui)而(er)固(gu)結(jie),灌(guan)漿(jiang)後(hou)地(di)層(ceng)仍(reng)存(cun)在(zai)
滲水性,所以,經過水泥灌漿一序孔施工後,二序、三(san)序(xu)孔(kong)仍(reng)能(neng)擠(ji)出(chu)地(di)層(ceng)水(shui)份(fen),達(da)到(dao)水(shui)泥(ni)漿(jiang)液(ye)固(gu)結(jie)的(de)目(mu)的(de)。而(er)化(hua)學(xue)灌(guan)漿(jiang)施(shi)工(gong)中(zhong),多(duo)數(shu)沿(yan)用(yong)水(shui)泥(ni)灌(guan)漿(jiang)方(fang)法(fa),也(ye)采(cai)用(yong)分(fen)序(xu)施(shi)工(gong)法(fa),一(yi)序(xu)施(shi)工(gong)完(wan)後(hou),二(er)序(xu)、三序孔勢必遭遇以下情況:一序孔完全固結,則二序孔、三序孔孔中積水和裂隙水無排出通道,漿液無法注入,或是隻有少數通道,漿液順此通道而出,達不到完全加固的效果;若是一序孔還沒有完全固結.,二序、三(san)序(xu)施(shi)工(gong)時(shi)則(ze)有(you)可(ke)能(neng)擠(ji)壓(ya)劈(pi)裂(lie)一(yi)序(xu)孔(kong)尚(shang)未(wei)完(wan)全(quan)固(gu)結(jie)的(de)漿(jiang)液(ye),而(er)首(shou)先(xian)被(bei)擠(ji)進(jin)的(de)則(ze)是(shi)地(di)下(xia)水(shui)和(he)灌(guan)漿(jiang)孔(kong)中(zhong)的(de)積(ji)水(shui),其(qi)結(jie)果(guo)勢(shi)必(bi)導(dao)致(zhi)灌(guan)漿(jiang)效(xiao)果(guo)降(jiang)低(di),最(zui)終(zhong)結(jie)果(guo)將(jiang)是(shi)夾(jia)雜(za)水(shui)份(fen)的(de)漿(jiang)液(ye)固(gu)結(jie),其(qi)粘(zhan)結(jie)強(qiang)度(du)和(he)抗(kang)壓(ya)強(qiang)度(du)將(jiang)大(da)大(da)降(jiang)低(di),甚(shen)至(zhi)成(cheng)為(wei)無(wu)強(qiang)度(du)的(de)膠(jiao)體(ti)。
綜上所述,產生最佳加固效果的
施工工藝的核心應是灌漿孔和地下水的處理。失敗的工程實例:
某大壩基礎剪切帶環氧樹脂灌漿加固,施工時間為冬季,現場溫度9℃左右,由兩家施工單位采用三種材料進行試驗,灌漿采用分段(兩段)和全孔灌漿,分三序孔,梅花布孔,先灌1序孔,一序孔灌完後,待凝24~48小時灌2序孔,2序孔灌完後灌3序孔。每孔的灌漿工藝為:鑽孔--洗孔--壓水試驗--卡塞--丙酮頂水--灌漿--丙酮頂漿--待凝--fengkong。caiyongzhezhonggongyibudanmeiyouqingchudicengzhongdeshui,fanerwangdicengzhongjiaruledaliangshui,eryongbingtongdingshuidingjiangdezuofa,benyishixiangbakongzhongdeshuipaichuhejieyueguanluzhanjiang,dankongzhongdeshuinengpaidaonaliqune,yarudebingtongyoudaonaliqu,qijieguojiushierxukongpohuaiyixuguanjiang,sanxukongzaipohuaiyi、二序灌漿。雖然令期達4個月才取樣,仍然是無強度的膠體物。
我們在處理混凝土裂縫時,無論裂縫
漏水多大,都能取出完整的粘結樣品,這除了裂縫寬,漿液濃、性能好之外,有一個不可忽視的工藝:順序灌漿,而不是分序灌漿。裂縫中的水雖然很多,但被漿液順序趕出,留下的隻有少數的水,和室內的飽和水樣品試驗很相當了。
suoyi,womenzaiyanjichulidewentishang,zaikaolvjiangcaixingnengdetongshi,bukehushideshiguanjianggongyiwenti。zhiyaoshiguanjiangkongkongjudequeding,ningjiaoshijiandequeding,guanjiangshunxudequedingdeng。
以下建議有待商榷,僅供參考:
鑽孔:常規鑽孔、洗孔,全部灌漿孔一次鑽成(分段灌漿可按分段深度一次全部鑽成)。孔距一米左右,梅花布孔,盡可能的清除孔中積水,卡塞後灌漿。
灌漿:根(gen)據(ju)灌(guan)漿(jiang)範(fan)圍(wei)和(he)布(bu)孔(kong)情(qing)況(kuang),選(xuan)用(yong)中(zhong)心(xin)開(kai)花(hua)或(huo)單(dan)邊(bian)順(shun)序(xu)灌(guan)漿(jiang),鄰(lin)孔(kong)可(ke)作(zuo)為(wei)排(pai)水(shui)排(pai)氣(qi)孔(kong),若(ruo)鄰(lin)孔(kong)出(chu)漿(jiang),排(pai)除(chu)積(ji)水(shui)後(hou),卡(ka)塞(sai)開(kai)始(shi)灌(guan)注(zhu)鄰(lin)孔(kong),第(di)一(yi)孔(kong)仍(reng)保(bao)持(chi)壓(ya)力(li)灌(guan)漿(jiang),若(ruo)第(di)三(san)孔(kong)出(chu)漿(jiang)時(shi),視(shi)進(jin)漿(jiang)情(qing)況(kuang)停(ting)止(zhi)第(di)一(yi)孔(kong)灌(guan)漿(jiang);若第一孔出現不進漿、在最大壓力下,進漿率小於0.05L/min,延續灌注時間不少於60min,yeketingzhiguanjiang。meikongguanjiangjiangyeyouxikaiguan,genjumeimijinjiangliangzhujijianong。kongzhijinjiangsulv,ruochuxianjinjiangliangtuzeng,yaliruijian,liketingzhiguanjiang,youtiaojianzemaishedimiantaidongguanceyiqi,fangzhiguanjiangguochengzhongdimiantaidong。
已有類似工程采用過此類工藝[2]:孔距1m,yicizuankong,guanjiangqianjinxingyaqishiyan,yifangmiankelejiegekongchuantongqingkuang,zaizekechuichukongjidixiayanjishuifen,tigaoguanjiangxiaoguo,guanjiangshisuiranfenxushigong,dancaiqudeshilianxuguanjianggongyi,guanjiangshijianhenduan,bingfashengkongyukongdechuanjiang。
結語:在現在基岩化學灌漿加固時,在提高灌漿材料性能的同時,不可忽視的問題是
施工工藝存在缺陷;要減少地下水對灌漿材料固結的影響,采用順序灌漿,壓氣驅水也是一個有效簡單的方法。