10岩土注浆加固材料重点.ppt
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1、10 10 岩土注浆加固材料岩土注浆加固材料 滚 腻 昧 瓢 郡 吏 栅 单 斜 骨 拐 斥 咽 澎 湍 见 坝 伟 葫 卡 与 掠 促 姿 围 莽 棚 结 秧 婴 戌 立 1 0 岩 土 注 浆 加 固 材 料 重 点 1 0 岩 土 注 浆 加 固 材 料 重 点 *2 10 10 岩土注浆加固材料岩土注浆加固材料 v10.1 注浆材料概述 浆液的要求、注浆材料的组成、分类及其特点、使用范围。 v10.2 注浆浆液的基本性能参数 密度、浓度、PH值、粘度、胶凝时间、可注性和渗透性、毒性及腐 蚀性、固结体。 v10.3 无机系注浆材料 单液水泥浆、水泥粘土类浆液、水泥水玻璃类浆液、水玻璃类、
2、高 水速凝材料。 v10.4 有机系注浆材料 丙稀酰胺类、木质素类、脲醛树脂类、聚氨酯类、聚乙烯醇类、甲 基丙烯酸甲酯类、丙烯酸盐类。 趟 移 狐 向 习 氖 吃 欠 隶 边 痈 啦 俯 绞 猜 涵 舅 修 拓 胳 痕 慌 剪 腔 馆 氰 惕 堤 编 繁 陕 腥 1 0 岩 土 注 浆 加 固 材 料 重 点 1 0 岩 土 注 浆 加 固 材 料 重 点 *3 10.1 10.1 注浆材料概述注浆材料概述 v岩土注浆的实质: 是利用压力将能固化的浆液通过钻孔注入岩土体孔隙或裂隙中, 从而使岩土体的物理与力学性能得到改善,也就是说浆液的注入 和固化是被加固的岩土体力学性能改变的基础。 v因此,
3、浆液材料的类型与特性对岩土体的加固效果起着 关键性的作用。 阅 耻 网 鸟 讯 扛 证 揖 忙 盖 蜗 蕾 剂 圈 郡 恩 畜 鸣 宣 偶 垫 韵 倔 宁 畜 酥 灯 势 滞 寂 际 马 1 0 岩 土 注 浆 加 固 材 料 重 点 1 0 岩 土 注 浆 加 固 材 料 重 点 *4 10.1 10.1 注浆材料概述注浆材料概述 一般对理想浆液的要求是: 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。 凝胶时间可以在几秒数小时范围内任意调整,并能准确控制。 稳定性好,在常温、常压下较长时间存放不改变其基本性质,存放不 受温度、湿度变化的影响。 无毒、无臭,不污染环境,对人体无
4、害,属非易燃和易爆品。 对注浆设备、管道、混凝土结构物等无腐蚀性,并易清洗。 固化时无收缩,固化后与岩土体和混凝土等有一定的粘结力。 结石体具有一定的抗压、抗拉强度,抗渗、抗冲刷及耐老化好。 材料来源丰富,价格便宜。 配制方便,操作简单。 v但已有浆液不可能同时满足上述要求。一种浆液只能符合上述几项要求 ,注浆施工时应根据具体情况选用。 餐 哩 器 挠 镊 唬 区 故 掩 貉 劫 先 辅 卓 莎 轴 猾 刘 辽 留 井 驳 篡 校 贵 陪 辐 绿 恕 彝 瞻 勇 1 0 岩 土 注 浆 加 固 材 料 重 点 1 0 岩 土 注 浆 加 固 材 料 重 点 *5 10.1 10.1 注浆材料概
5、述注浆材料概述 v注浆工程中所用的材料: 由主剂(原材料)、溶剂(水或其它溶剂)及外加剂混合而成。 通常所说的注浆材料是指浆液中的主剂。注浆材料必须是能固化的 材料,大体上可分为无机系和有机系两大类。 v无机系注浆材料:包括单液水泥类、水泥-水玻璃类、粘土类、 水玻璃类、水泥粘土类等; v有机系注浆材料:包括丙稀酰胺类、木质素类、脲醛树脂类、 聚氨酯类、聚乙烯醇类、甲基丙烯酸甲酯类、丙烯酸盐类等。 日常使用中,一般又将浆液分为水泥浆材和化学浆材。 重 屯 美 着 堵 党 胖 假 胡 撮 裙 昧 牲 干 泣 执 衡 阂 恿 捧 迎 棚 瞎 原 坦 更 铂 歪 称 幸 嫡 页 1 0 岩 土 注
6、浆 加 固 材 料 重 点 1 0 岩 土 注 浆 加 固 材 料 重 点 *6 10.1 10.1 注浆材料概述注浆材料概述 v水泥浆材: 结石体强度高,造价低廉,材料来源丰富,配制方便,操作简单。 但普通水泥颗粒较大,一般只能注入到直径或宽度大于0.2 mm的孔 隙或裂隙中。 v化学浆材: 可注性好,浆液粘度低,能注入到细微裂隙中。 但化学浆液价格较贵,其应用范围也受到一定的限制。 砾 震 缄 迢 来 游 娃 婆 钵 徒 锡 淡 肿 廖 摹 尉 涣 榴 姬 痒 沤 岂 构 稚 咽 搂 言 寥 享 渝 椒 咳 1 0 岩 土 注 浆 加 固 材 料 重 点 1 0 岩 土 注 浆 加 固 材
7、 料 重 点 *7 10.1 10.1 注浆材料概述注浆材料概述 v国内外可用于各种注浆的浆材品种达百余种以上。 v我国基本上拥有所有注浆材料,且研制了一些新的浆液品种。 林 概 广 昌 轨 嗡 粱 逾 取 嫂 赔 缅 寓 蚕 藩 墙 原 肋 沧 腑 疚 校 淆 紫 詹 戳 墙 溢 惩 么 芍 袭 1 0 岩 土 注 浆 加 固 材 料 重 点 1 0 岩 土 注 浆 加 固 材 料 重 点 *8 10.2 10.2 注浆浆液的基本性能参数注浆浆液的基本性能参数 v浆液性质对注浆工程来说是非常重要的,只有选择性能合适的浆液 才能达到实际注浆的目的。 v如果浆液选择不当,使浆液难以注入或浆液流失
8、、强度很低,则达 不到注浆目的。 因此必须了解浆液的基本性质: 浆液密度与重度 浆液浓度 浆液pH值 浆液粘度 浆液凝胶时间 浆液注入能力与渗透性 浸出液分析 浆液固结体性质 杆 偶 业 嗓 涎 苔 姨 征 庇 啤 锥 疼 哼 亲 楚 秒 酸 欣 玲 抒 浓 屁 琼 于 耪 藩 半 谍 亡 背 骚 针 1 0 岩 土 注 浆 加 固 材 料 重 点 1 0 岩 土 注 浆 加 固 材 料 重 点 *9 10.2 10.2 注浆浆液的基本性能参数注浆浆液的基本性能参数 浆液密度与重度 浆液的密度指浆液的质量与其体积的比值,即 浆液的重度为 傍 静 寿 吕 玉 脉 塑 彼 宵 庇 信 硝 彭 怯
9、仕 程 佃 厕 玲 柱 筹 府 挤 猾 易 擂 逼 州 堤 署 傍 松 1 0 岩 土 注 浆 加 固 材 料 重 点 1 0 岩 土 注 浆 加 固 材 料 重 点 *10 10.2 10.2 注浆浆液的基本性能参数注浆浆液的基本性能参数 浆液的浓度 不同浆液浓度的表示方式不同。常用浆液浓度的表示方法有百分比 浓度、水灰比、波美度等。 v一般浆液浓度可用百分比浓度来表示,表达式为 (溶质质量/浆液质量)100 v水泥浆液可用水灰比来反映浆液浓度,表达式为 v水泥浆液水灰比与密度有以下关系 v而水玻璃浓度可用波美度Be表示 稀 硒 桥 癌 蔼 笼 遁 墙 南 狮 比 伶 先 凝 鲍 寨 峨 揪
10、 旅 盼 瓶 渗 正 孟 勇 佳 嘿 柯 疲 蛋 遥 馋 1 0 岩 土 注 浆 加 固 材 料 重 点 1 0 岩 土 注 浆 加 固 材 料 重 点 *11 10.2 10.2 注浆浆液的基本性能参数注浆浆液的基本性能参数 测定浆液密度时,最好在该浆液的所有成分混合后,形成凝胶之前 测定完毕。 v若凝胶时间太短,可对甲、乙液分别测定,然后按其在配方中 用量多少来计算密度。 v由于浆液配方的改变,有些浆液密度可能会有一个变化范围, 这时需测出最大和最小值。 都 忻 还 询 直 匿 闲 响 眨 翅 先 诱 馈 蜕 姑 仍 哄 无 东 港 陌 譬 尺 痞 估 葛 漳 寸 拦 只 钠 肇 1 0
11、岩 土 注 浆 加 固 材 料 重 点 1 0 岩 土 注 浆 加 固 材 料 重 点 *12 10.2 10.2 注浆浆液的基本性能参数注浆浆液的基本性能参数 浆液pH值 浆液酸碱度用pH值表示。浆液pH值等于浆液中氢离子浓度(摩尔浓 度)的负对数值,即 pH-lgH+ v为测定pH值所使用的试剂称为pH值指示剂,指示剂在pH值超过 一定值范围时发生变色。 v而为测定pH值使用的试纸称pH试纸,在纸上染有指示剂的颜色 。 弃 搂 彤 娠 型 钝 译 骆 玲 隔 堕 若 取 滚 调 传 果 怒 感 缉 膛 八 赶 盂 系 杨 袱 岭 街 骆 渝 缩 1 0 岩 土 注 浆 加 固 材 料 重
12、点 1 0 岩 土 注 浆 加 固 材 料 重 点 *13 10.2 10.2 注浆浆液的基本性能参数注浆浆液的基本性能参数 浆液的粘度 粘度是度量流体粘滞性大小的物理量。浆液粘度是指浆液所有成分混 合后的初始粘度。 对理想浆液的粘度要求: v初期粘度低,一旦凝胶则粘度急剧增大。 浆液粘度的大小直接影响浆液的扩散半径,同时也决定着注浆压力、 流量等参数的确定,从而影响到注浆效果。 v测定浆液粘度可采用斯托默旋转式粘度计等。 v水泥浆的粘度通常用时间秒(s)表示,而一般液体的粘度用帕秒( Pas)表示。 茎 旷 豪 砒 精 烽 桶 湿 帝 带 不 猿 佩 熊 弊 伏 爽 嘲 待 咎 索 篓 堰
13、卑 用 群 辱 穴 挡 疽 碰 与 1 0 岩 土 注 浆 加 固 材 料 重 点 1 0 岩 土 注 浆 加 固 材 料 重 点 *14 表10-2 几种常用注浆材料的粘度及测定方法 浆液名称粘 度测定方法 水泥浆材 单液水泥类15140s 常用ZNN型泥浆粘 度计 水泥水玻璃类15140s 化学浆材 水玻璃类(34)10-3Pas 使用旋转式粘度计 或 落球式粘度计 丙稀酰胺类1.210-3Pas 铬木素类(34)10-3Pas 脲醛树脂类(56)10-3Pas 聚氨酯类(十几几百)10-3Pas 糠醛树脂类610-3Pas 斩 槽 承 篆 恨 汞 扬 抉 塑 袜 嘱 进 弧 摈 蕊 臻
14、边 钝 侨 撑 就 胞 泥 航 蜒 氧 洞 癣 赢 建 莽 派 1 0 岩 土 注 浆 加 固 材 料 重 点 1 0 岩 土 注 浆 加 固 材 料 重 点 *15 10.2 10.2 注浆浆液的基本性能参数注浆浆液的基本性能参数 浆液凝胶时间 一般是指在一定温度下,从参加反应的全部成分混合时起,到浆液 失去流动性止所经过的时间,可分为初凝时间和终凝时间。 v凝胶时间除与参加反应的成分有关外,还受浆液配比、浓度、催 化剂、溶剂、水的pH值以及温度的影响。 v为了得到较理想的浆液扩散半径和较好的注浆效果,凝胶时间应 能准确地调节和控制。 屯 窗 舒 汗 屏 枷 阅 累 湾 唱 祝 穷 旬 退
15、楚 跃 肇 攻 譬 嫂 棺 筋 岳 聪 豌 借 质 菱 医 揭 组 墩 1 0 岩 土 注 浆 加 固 材 料 重 点 1 0 岩 土 注 浆 加 固 材 料 重 点 *16 10.2 10.2 注浆浆液的基本性能参数注浆浆液的基本性能参数 v测定浆液的凝胶时间方法有:粘度计法和倒杯法。 粘度计法:适用于凝胶时间大于3 min的溶液型材料。 倒杯法:适用于各种材料,凝胶时间从瞬时至几十分钟都能使用。 v测定方法是:首先用量简量取A液(主液)与B液(固化剂), 分别置入烧杯中,然后把A液倒入装有B液的烧杯中,立即把A、 B混合液再倒入A液的烧杯中,重复交替混合A、B液,直至浆液 不再流动时或浆液
16、呈现粘稠状为止,所经过时间即为凝胶时间。 v水泥浆液的凝胶时间又可称为凝结时间。由于水泥浆液的水化反应缓慢 ,其凝结时间较长,可用试锥稠度仪测定。 窿 凭 得 厕 场 讶 碎 韵 备 膛 石 较 队 陡 为 成 狸 亏 戊 久 舍 墅 洽 蔼 匡 逆 抽 踊 失 顿 讽 誉 1 0 岩 土 注 浆 加 固 材 料 重 点 1 0 岩 土 注 浆 加 固 材 料 重 点 *17 表10-3 几种注浆浆液凝胶(凝结)时间 浆液名称凝胶时间 浆液名称 凝胶时间 纯水泥浆1224h 铬木素类 十几秒 十几分钟 水泥加外加剂615h脲醛树脂类 十几秒 十几分钟 水泥-水玻璃双 液浆 十几秒十几分丙稀酰胺
17、类 十几秒 十几分钟 水玻璃类瞬间几十分钟聚氨酯类 十几秒 十几分钟 郧 尊 傀 潭 恿 吸 媚 原 魔 姻 锹 捷 荧 恒 社 讽 相 膊 艾 团 春 宴 傍 虾 叮 超 铸 空 猜 昂 廷 钳 1 0 岩 土 注 浆 加 固 材 料 重 点 1 0 岩 土 注 浆 加 固 材 料 重 点 *18 10.2 10.2 注浆浆液的基本性能参数注浆浆液的基本性能参数 浆液的注入能力与渗透性 浆液注入能力是指:浆液注入裂隙或土体的难易程度。 v水泥类颗粒性浆材的注入能力主要由浆液的流动性、稳定性和 颗粒粒径等因素决定;化学浆液则主要由浆液的流动性决定。 浆液的渗透性(可注性)是指:浆液在一定的裂隙
18、或土体中的渗透 性能,它不仅依赖于浆液的注入能力,而且与所处理岩土的裂隙或 孔隙尺寸有关。渗透性好,浆液在一定压力下的扩散距离就大。 固结体渗透系数是指:浆液固化后结石体透水性的高低,固结体的 渗透系数越小,防渗性能越好。 耳 讽 戒 雌 酵 峡 淖 甥 件 炮 圣 异 幌 催 刺 湿 殊 铅 忘 帐 葬 贤 阀 蚕 胎 宙 谬 矛 衬 棚 人 霍 1 0 岩 土 注 浆 加 固 材 料 重 点 1 0 岩 土 注 浆 加 固 材 料 重 点 *19 浆液名称 可注入砂层的最小粒 径(mm) 浆液名称 可注入砂层的最 小粒径(mm) 单液水泥类1.1 铬木素类0.03 水泥-水玻璃类1.0脲醛
19、树脂类0.06 水玻璃类0.1聚氨酯类0.03 丙稀酰胺类0.01糠醛树脂类0.01 表10-4 常用注浆材料的渗透性 秀 薯 自 咐 暴 厅 号 却 邻 乍 镊 柔 柑 置 莲 阉 栗 饰 婪 铆 眼 伺 谎 毅 慰 傀 牡 旷 雏 扔 瑞 峪 1 0 岩 土 注 浆 加 固 材 料 重 点 1 0 岩 土 注 浆 加 固 材 料 重 点 *20 表10-5 常用注浆材料固结体的渗透系数 浆液名称 渗透系数 (cm/s) 浆液名称 渗透系数 (cm/s) 单液水泥类10-110-3 铬木素类10-310-5 水泥-水玻璃 10-210-3脲醛树脂类10-310-4 水玻璃类10-2聚氨酯类1
20、0-410-6 丙稀酰胺类10-510-6糠醛树脂类10-410-5 汗 泼 铜 写 错 刽 苟 泪 裙 全 惋 詹 溺 克 鳃 宁 惕 储 瘴 周 疟 裔 淄 笋 砒 粤 闺 干 寂 妖 吐 前 1 0 岩 土 注 浆 加 固 材 料 重 点 1 0 岩 土 注 浆 加 固 材 料 重 点 *21 10.2 10.2 注浆浆液的基本性能参数注浆浆液的基本性能参数 浸出液分析 有些化学浆液或其固结体的浸出液具有毒性或腐蚀性,用这类浆 液注浆将会产生环境和地下水的污染,从而引起污染和公害,这 关系到注浆材料的取舍问题,因此,应进行这方面的试验。 试验时,将尺寸相同但配方不同的两个试样分别放入50
21、0 ml清水 中,浸泡3 d、7 d、28 d后测定其有害离子含量。 环 短 磁 铜 稽 窃 指 罚 苍 俞 北 网 柒 陶 升 颖 倾 犁 酱 童 冯 惫 皋 娄 奉 圆 迈 但 枚 匀 税 镁 1 0 岩 土 注 浆 加 固 材 料 重 点 1 0 岩 土 注 浆 加 固 材 料 重 点 *22 10.2 10.2 注浆浆液的基本性能参数注浆浆液的基本性能参数 浆液固结体的性质 水泥类浆液凝结后的固结体称为结石体,化学浆液胶凝后形成的固 结体称为凝胶体。 浆液结石(凝胶)率及析水率 v浆液结石(凝胶)体积与浆液体积之比称为结石(凝胶)率, 即 v对于悬浊浆液,浆液静止24 h后,析出水的体
22、积与原浆液体积之 比称为浆液的自由析水率,即 城 止 沂 蓑 墟 梅 滴 条 馆 眷 层 提 苹 邯 豢 拢 兼 缝 顺 哥 单 夸 吏 住 摹 筏 厢 鼓 撕 酥 坟 莆 1 0 岩 土 注 浆 加 固 材 料 重 点 1 0 岩 土 注 浆 加 固 材 料 重 点 *23 10.2 10.2 注浆浆液的基本性能参数注浆浆液的基本性能参数 v浆液固结体的强度 对水泥类悬浊浆液,可用纯浆液固结体试件进行强度试验,而对化 学浆液则常在实验室内用标准砂注浆制成凝胶体试件,然后再进行 强度试验。 v强度试验包括:抗压强度、抗折或抗剪强度和抗拉强度试验。 抗挤出强度:是化学浆液凝胶体承受水头压力的能力
23、。 禾 掌 槛 袱 鳞 剩 健 秽 脊 腔 瞪 冠 渺 辞 妮 圃 敏 六 重 特 袭 炔 暗 贬 注 瑚 缀 斤 箍 韵 许 烹 1 0 岩 土 注 浆 加 固 材 料 重 点 1 0 岩 土 注 浆 加 固 材 料 重 点 *24 10.2 10.2 注浆浆液的基本性能参数注浆浆液的基本性能参数 试验装置是由几根外径和长度都相同而内径不同的厚壁玻璃管和耐 压保护装置组成。 v首先将玻璃管内充满浆液,待浆液凝结后测定凝胶体在管中的 长度;然后将玻璃管装入耐高压保护装置中加压,每加压0.1 MPa,稳定10 min,直至管中固结体被挤出为止;挤出的最小 压力为该浆液在这种直径和长度条件下的抗挤
24、出强度。 v试验规定要对不同直径结石体进行100、200、300 mm三种长度 试验,以此获得结石体长度、直径和抗挤出强度间的一般规律 。 鲍 攀 评 弯 啤 摸 靴 呛 稳 老 哭 瞥 刨 誊 舜 锡 软 钓 授 颠 辉 峻 下 安 蛙 团 郡 琅 屏 愈 泉 绷 1 0 岩 土 注 浆 加 固 材 料 重 点 1 0 岩 土 注 浆 加 固 材 料 重 点 *25 10.2 10.2 注浆浆液的基本性能参数注浆浆液的基本性能参数 v浆液固结体的耐久性 浆液固结体在地下水物理和化学作用下,某些组分的溶出、老化 等现象,可使固结体性能降低或丧失。 当固结体所处环境发生变化,如地下水升降、基坑开
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