建材世界 2019年 第40卷 第5期
关于制订国家工程化学灌浆材料应用技术
标准的思考
()葛洲坝集团试验检测有限公司,宜昌443002
孟 达,李 焰,薄茗月
摘 要:至今已有6 我国化学灌浆材料的研发与应用起步于20世纪50年代,0多年历史。为规范化学灌浆材料
在建设工程中的应用,提高工程质量,促进生产安全,强化绿色环保,有必要制定国家标准对建设工程化学灌浆材料应用技术进行规范。该文介绍了化学灌浆材料应用技术的背景及现状,最后拟写了标准制订格式的建议。
关键词: 建设工程; 化学灌浆材料; 应用技术; 国家标准
ConsiderationontheEstablishmentofTechnicalStandardsforthe
AlicationofEnineerinhemicalGroutinaterialsppggCgM
MENGDa,LIYan,BOMin-uegy,,,inimroveproectqualitromoteproductionsafetndstrenthenenvironmentalprotectionitwasnecessarogpjypyagyt
rfmorethan60years.Inordertostandardizethealicationofchemicalroutinaterialinconstructionenineeryoppggmg-
:Abstract ThedevelomentandalicationofchemicalroutinaterialsinChinastartedin1950sandhadahistopppggm-
formulatenationalstandardtoreulatethealicationofchemicalgroutinaterial.Thispaerintroducedthebackgppgmp-standardformat.
,roundofthealicationtechnolofchemicalgroutinaterialandsomesuestionswerefinallivenforthegppgyogmggyg
:;;;Keords constructionenineerin chemicalroutinaterial alicationtechnolo nationalstandardggggmppgyyw我国化学灌浆材料的应用与研究起步于2至今已有60世纪50年代,0多年历史。随着化学灌浆技术的
进步和发展,应用化学灌浆材料解决工程技术难题以确保工程质量已成为现代工程颇具特色的一项先进、特殊的技术。
目前,在建设工程中常用的化学灌浆材料类型主要有聚氨酯类、环氧树脂类、丙烯酸盐类、水玻璃类、脲醛树脂类、酚醛树脂类、甲基丙烯酸甲酯类等;应用的领域对象包括水利水电工程、建筑工程、矿山工程、交通工程、文物保护与修复处理等。解决的工程技术难题如帷幕防渗、破碎带防渗加固、砂土地层防渗固结、涌水
1]
。封堵以及混凝土结构加固等[
虽然化学灌浆材料已广泛应用于工程各领域,但目前国内还没有一部完整的化学灌浆材料应用规范,仅
有各种化学灌浆材料行业标准以及用于某特定行业的化学灌浆技术规范。为进一步提高建设工程化学灌浆质量,实现安全可靠,绿色环保,规范地使用化学灌浆材料,有必要制定国家层面的工程化学灌浆材料应用技术规范。
1 国内相关化学灌浆材料及应用技术标准的现状
目前,根据国内不同行业应用化学灌浆材料情况,涉及化学灌浆材料、试验检测、施工应用和质量检查等规范有20余部。表1中列举了部分行业规范的主要内容。
收稿日期:2019-07-01.
),:作者简介:孟 达(工程师.1986-E-mail317955190@q.comq
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表1 化学灌浆材料应用规范
序号123456789
规范名称
《/混凝土裂缝用环氧树脂灌浆材料》JCT1041《/丙烯酸盐灌浆材料》JCT2037《/聚氨酯灌浆材料》JCT2041
《/水工混凝土建筑物化学灌浆施工规范》DLT5406《/水工混凝土建筑物修补加固技术规程》DLT5315《/建筑工程水泥—水玻璃双液注浆技术规程》JGJT211《混凝土结构加固设计规范》GB50367《煤矿加固煤岩体用高分子材料》AQ1089《煤矿充填密闭用高分子发泡材料》AQ1090
及检验方法
丙烯酸盐灌浆材料的性能要求及检验方法聚氨酯灌浆材料的性能要求及检验方法
水利水电工程地基处理及混凝土建筑物化学灌浆工程材料选择、施工及验收要求
对软弱地层、注浆堵水等建筑工程水泥水玻璃双液注浆-的设计、施工及验收要求设计
用于煤矿注浆加固、充填密闭灌浆材料的性能要求及检验方法
用于房屋建筑和一般构筑物钢筋混凝土承重结构加固的
主要内容
用于混凝土裂缝修补用的环氧树脂灌浆材料的性能要求
各领域均针对本领域的工程特点,对材料进行了针对性的规定,且现 从表中各规范的主要技术内容看,有标准内容存在交叉重复,标准要求不一致等,为此制订一本内容全面,同时集材料、设计、应用、质量检查、职业健康安全与环境保护等于一体的国家工程化学灌浆材料应用技术规范意义重大。
2 国外相关化学灌浆材料标准的调查
国外化学灌浆材料应用较为广泛,认可度较高的化学灌浆手册(类似我国的标准)主要有:
):(美国陆军工程兵团手册E1nineerinndDesinGroutinechnoloEM1110-2-3506)1989年ggaggtgy(版)
强调了化学灌浆使用过程中要注意对环境的影响;EM1110-1-3500中详细阐述了各类灌浆材料及其性能指标,主要涉及丙烯酸盐类、聚氨酯类、木质素类以及树脂类灌浆材料,其它类型灌浆材料简略提及。各类材料材料易燃性和成本)是通过定性评价的方式给出。
量描述,对于灌浆试验较为重视,但并未规定或要求在不同的工况下使用哪一类浆液或者可能的浆液组合。
因此,我国是否能从材料、设计、施工及质量检查等方面借鉴国外标准,并结合我国现有标准及工程应用案例和成功经验制定建设工程化学灌浆材料应用技术规范,全面阐述化学灌浆材料种类,明确性能指标,应用具体方法等,值得思考和商榷。
从灌浆应用设计方面看,主要偏重于原则性的定性和定EM1110-1-3500中采用一章介绍了灌浆设计,
):)(美国陆军工程兵团手册E2nineerinndDesinChemicalGroutinEM1110-1-35001995年版)ggagg(
从材料技术要求方面看,仅是概括性地介绍了各种化学灌浆材料的应用领域,特别EM1110-2-3506中,
详细给出的性能指标主要是胶凝时间和抗压强度,其他性能指标(如渗透性、耐久性、操作便捷性、潜在毒性、
3 标准制订思考与商榷
3.1 化学灌浆材料
化学灌浆材料品种有水玻璃、环氧树脂、聚氨酯、丙烯酸盐、丙烯酰胺、木质素、脲醛树脂、酚醛树脂、不饱
]2
。其中聚氨酯、和聚酯、甲基丙烯酸酯等,这些材料我国都已开发出来[环氧树脂、丙烯酸盐和水玻璃四大类
灌浆材料目前应用最为广泛,脲醛树脂、酚醛树脂、甲基丙烯酸酯等化学灌浆材料也在许多工程中得到应用,《因此,标准》可主要讨论这七大类化学灌浆材料的适用范围、应用领域、目的。
,特别值得一提的是丙烯酰胺灌浆材料(简称丙凝)它曾经是历史上应用非常普遍的一种灌浆材料,但自
]3
,从1日本、美国等许多国家已明令禁止使用[我国974年在日本福冈地区因灌注丙凝材料导致中毒事件后,
到目前尚没有专门的规定禁止使用,但为保证标准的先进性,建议标准明确禁止在建设工程中使用丙烯酰胺
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灌浆材料,是否可行可以商榷。
3.2 化学灌浆材料应用设计
化学灌浆材料的应用对象为不同的受灌体,如岩体、土体、空洞、混凝土等,根据不同的地质条件、灌浆目的、工程技术要求,会有不同的应用设计方案。本标准应从材料选择、应用原则上进行规定,既有针对性,又不至于过度使用,同时有利于经济和环保。例如,可依据以下原则进行材料的选择:
)防渗堵漏时,当受灌体涌水时,可选择聚氨酯灌浆材料、丙烯酸盐灌浆材料、水玻璃灌浆材料。1)补强加固时,当受灌体含水时(如含水混凝土裂缝)可选择能在水中固化的环氧树脂灌浆材料。2
3.3 化学灌浆材料工程应用
本标准可根据不同化学灌浆材料类型和施工目的,对化学灌浆材料的工程应用进行规定,包括灌浆准备、配浆注意事项、灌浆注意事项等。
对于施工工艺,则应根据七大类灌浆材料的特性,分别对施工注意事项进行规定。如聚氨酯灌浆材料,用于帷幕灌浆时应尽量清除孔内积水,用于补强时则应控制材料的发泡;环氧树脂灌浆材料,用于防渗处理时需采用快固化型,渗水较大时应先采取其它措施止水,用于劣质地基处理时,则要求其有较长的可操作时
4];间[丙烯酸盐灌浆材料,可根据工程情况选择单液法或双液法,水泥水玻璃则必须采用双液法;甲基丙烯-
)当同时有加固、防渗等多种目的,应综合考虑选择既能达到防渗又能满足加固目的的灌浆材料。3)当采用多种材料时,应考虑材料间的相互作用及施工顺序,以避免材料之间的组分互相反应。4
酸酯因固化速度极快,因此宜少量配置,边配边用。
3.4 现场质量检查
化学灌浆工程属隐蔽工程,材料灌入受灌体后的质量情况决定着材料应用的成败。现场质量检查通常3.4.1 检查部位
应依据灌浆目的,选择施工难度大、工艺复杂,对质量有怀疑的薄弱部位。主要包括:
5]
。包括:灌浆部位、检查内容、方法、时机等[
)地层复杂的部位,如细微裂隙岩石地基帷幕防渗、坝基断层破碎带的防渗加固、砂土地层的防渗固结等。1
)渗漏严重的部位,如混凝土的不密实缺陷、裂缝等大量渗水或流速较大的涌水封堵。2
)结构受力关键部位,如梁的腹部加固。3)潜在的质量缺陷部位,如灌浆过程中出现过漏浆、串浆、中断等事故的部位,吸水不吸浆的部位等。4
)灌浆未达到正常结束标准的部位,如受灌体吸浆量大,无法在规定的设计压力值条件下结束灌浆。5)特殊要求的部位。如大坝地下厂房,地铁隧洞结构缝,以及防潮要求较高的地下室等。6
3.4.2 检查内容
检查内容包括透水率、充填情况、渗流量、抗渗透比降试验、外观、芯样力学强度、变形模量、声波波速、弹性模量、漏风量、充填密闭高度等。
施工记录资料检查是化学灌浆材料应用质量检查的组成部分,资料要求真实、准确、齐全,当质量检查不满足要求时,准确的原始记录可以帮助对原因进行正确的分析。
3.4.3 检查方法
、现场检查成果是评价化学灌浆材料应用质量的主要依据,主要包括:钻孔取芯、压水、注水(或注浆)声波测试、孔内电视录像、岩芯物理力学等。
3.4.4 检查时间
根据灌浆目的确定质量检查时间。对于快速、应急的堵漏施工,灌浆结束即可以进行质量检查。其它可按所用化学浆液固化物性能指标适时进行,应根据所采取的化学灌浆材料固化物物理性能而定。丙烯酸盐灌浆材料通过游离基聚合反应而固化,反应速度非常快,聚氨酯灌浆材料通过逐步加成聚合反应而固化,与水反应速度快,这导致这些灌浆材料固化物的物理性能增长很快,一般24h后固化物的物理性能基本稳定,后物理性能才基本稳定,压水试验宜在灌浆结束一个月后进行。28d3.5 职业健康安全与环境保护34
变化不大,因此在灌浆结束后7d即可进行压水试验。相反,一些固化物的物理性能增长比较缓慢,一般
化学灌浆材料由于涉及到不同化学材料的应用,因此也应对职业健康安全与环境保护进行规定,以保护
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劳动者,减少对环境的污染。
)(/)对现场作业人员的防护装备,可按《个体防护装备基本要求》的要求执行。1GBT29510
)化学灌浆材料属高分子材料类,含有各种溶剂、助剂,吸入这些溶剂助剂对人体有害。为保证化学灌2
浆作业人员的健康,施工部位应保持良好通风条件,当在室内、廊道、孔洞内等通风条件差的场所进行作业时,应配置送风、排风设备。
)化学灌浆材料应用场所供用电线路、供用电设施和电动机具应符合国家现行有关标准《建设工程施工3
()现场消防安全技术规范》的规定。GB5072)化学灌浆材料应用现场应禁止烟火,悬挂醒目的警示标志,并配备足够的消防器材。同时对可能发生4
的安全事故制定应急预案并进行演练。
)化学灌浆作业过程中有可能发生化学性灼伤及经皮肤吸收引起急性中毒事故,因此应在作业现场设5
置清洁的供水龙头、淋浴等应急冲洗装置,并配备应急药品。)化学灌浆材料应用中产生的废料及包装物不得随意抛弃或排放,需无害化措施处理后,再进行排放或6掩埋。
4 结 论
集设计、应用、质量检查、职业健康安全与环境保护等内容于一体的化学灌浆材料应用国家标准,具有a.
可操作性的实际意义,应尽快制订。聚氨酯、环氧树脂、丙烯酸盐、水玻璃、脲醛树脂、酚醛树脂、甲基丙烯酸甲酯等七大类灌浆材料,是标b.
准应纳入制订的主要材料,其中前四大类材料是重点。材料应用设计可只针对材料的选择、应用原则等进行规定,无需进行详细的灌浆参数、工艺方法等内c.容的制订。
,材料应用立足于材料本身的“应用”即按不同材料、不同灌浆目的的配浆、灌浆准备和施工中的注意d.
事项、应用方法及原则进行制订,避免与灌浆工艺混淆写成灌浆施工规范。
质量检查只对材料应用结束后的现场检查方法进行规定,不做合格与不合格的判断标准规定。e.
职业健康安全与环境保护从个人保护、现场条件、安全防火、应急预案环境污染和废料处理等方面进f.
参考文献
行制订。
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[]祝 红,董建军.长江三峡工程灌浆技术研究[北京:中国水利水电出版社,5 熊 进,M].2003.
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