專利名稱：一種雙液法灌漿材料及其灌漿工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于建筑基礎(chǔ)補強防滲技術(shù)領(lǐng)域，尤其屬于水利水電大壩地質(zhì)基礎(chǔ)灌漿補強防滲技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種水電站大壩施工灌漿材料及其灌漿工藝。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有水利水電建設(shè)常常需要在高海拔地區(qū)進行，對水壩補強防滲施工作業(yè)常因高寒、冬季環(huán)境溫度低、晝夜溫差大、漿液凝結(jié)時間長等因素造成施工不能正常結(jié)束，復(fù)灌次數(shù)多，嚴重影響施工進度，特別是帷幕灌漿區(qū)域地質(zhì)巖體多發(fā)育寬大、呈貫通狀態(tài)的裂隙，灌漿補強防滲施工耗漿量大而不能滿足工程需要。灌漿材料及其灌漿工藝處理過程和效果直接關(guān)系到水利水電建設(shè)投資控制、總工期目標的如期實現(xiàn)、尤其是十分重要的大壩安全運營?，F(xiàn)有灌漿材料凝結(jié)時間長、漿液擴散范圍大，不符合在高海拔地區(qū)使用，也有通過添加凝結(jié)劑加快凝結(jié)的方法，但成分復(fù)雜、添加無可控方法、凝結(jié)時間難控制，常常出現(xiàn)可泵時間短、堵塞灌漿管路等問題。高海拔地區(qū)進行帷幕灌漿常常需要一種能方便施工、凝結(jié)可控、凝結(jié)質(zhì)量符合要求的灌漿材料和灌漿工藝。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明根據(jù)高海拔地區(qū)水利水電建設(shè)的需要提出了一種水電站大壩施工的雙液法灌漿材料及其灌漿工藝。本發(fā)明要解決的問題是提供一種適應(yīng)高寒低溫、晝夜溫差大地區(qū)的大壩帷幕雙液法灌漿材料及其灌漿工藝。本發(fā)明通過以下技術(shù)方案實現(xiàn):`
雙液法灌漿材料，由水泥漿和外加劑溶液組成，其特征在于:所述水泥漿和外加劑溶液的重量份數(shù)是:水泥漿:20份，外加劑溶液:3份；其中水泥漿由水與水泥灰按重量比0.5:1混合制成；外加劑溶液是水與外加劑按重量比9:2配制成的溶液，其中每一重量份外加劑由偏硅酸鈉0.38份、鋰酸鉀0.12份、氯化隹丐0.5份混合制成。采用上述灌漿材料的雙液法灌漿工藝，包括以下步驟:(I)外加劑制備；將下列重量份數(shù)的組分加入容器中同時攪拌均勻，偏硅酸鈉:
0.38份，鋰酸鉀:0.12份；氯化鈣:0.5份；(2)外加劑溶液制備:將步驟(I)制備的外加劑0.18重量份與水0.82重量份在立式攪拌槽中混合攪拌均勻；(3)0.5:1的水泥漿液制備:將水泥0.5重量份和水I重量份在集中制漿站的制漿機內(nèi)均勻拌制。(4)灌漿:采用雙液分別同時灌注，用兩臺灌漿泵分別同時向灌漿孔灌注水泥漿和外加劑溶液并分別記錄灌注量，通過灌漿記錄儀觀測水泥漿液與外加劑溶液的注入率，并控制灌漿泵按20:3的比例控制注入率；采用雙液灌漿塞，使水泥漿液與外加劑溶液在孔口注入時均勻混合。所述雙液灌漿塞包括平行設(shè)置在套管中的進漿管和外加劑管，外加劑管底端設(shè)置均勻的噴孔，噴孔位置在進漿管出口以下。本發(fā)明具有以下優(yōu)點:(I)雙液 灌漿能夠適用于各種不同的地質(zhì)條件，既有效填充裂隙，又經(jīng)濟、實用。(2)采用雙液灌漿的成本比普通水泥漿液、常規(guī)砂漿、自密實砂漿成本均低。(3)雙液灌漿的漿液擴散范圍小，有效的漿液灌注耗漿量，水泥用量大幅減少，屬于環(huán)境友好工程，節(jié)能減排、效益明顯。(4)低溫條件下，雙液灌漿的漿液凝固較快、待凝時間短，根據(jù)室內(nèi)試驗及現(xiàn)場試驗成果，待凝時間控制在6 12小時。(5)雙液灌漿漿液配制方法簡單，所需施工設(shè)備少，只需要立體式攪拌槽、小型電子稱、標準桶即可。本發(fā)明通過實驗并結(jié)合工程實踐針對高海拔地區(qū)水利水電建設(shè)的需要，研究提供了一種速凝灌漿材料及其灌漿工藝，灌漿材料滿足高寒低溫、晝夜溫差大地區(qū)的大壩帷幕灌漿需要，采用隨時混合即時注入灌漿工藝，簡化復(fù)雜的各成分添加過程，以雙液灌漿使得外加劑在孔內(nèi)與水泥漿液混合解決漿液可泵時間與凝結(jié)時間矛盾。本發(fā)明不但有效的控制水泥漿液擴散，減小復(fù)灌次數(shù)，又解決漿液凝結(jié)時間控制難的問題，有效的減少投資，縮短灌漿工期，灌漿質(zhì)量符合工程質(zhì)量要求。


圖1是本發(fā)明雙液灌漿塞結(jié)構(gòu)示意圖。圖中，I是進漿管，2是壓力表，3是外加劑管，4是噴孔。
具體實施例方式下面通過實施例對本發(fā)明進行進一步的描述，本實施例只用于對本發(fā)明進行進一步的說明，但不能理解為對本發(fā)明保護范圍的限制，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以根據(jù)上述內(nèi)容作出一些非本質(zhì)的改進和調(diào)整屬于本發(fā)明保護的范圍。實施例1灌漿材料在現(xiàn)場灌漿施工中，用0.5:1水泥漿液與外加劑溶液進行混合，外加劑溶液由水與外加劑按重量比為9:2配制成溶液，外加劑由重量份數(shù)為偏硅酸鈉0.38份、鋰酸鉀0.12份、氯化鈣0.5份混合組成。灌漿施工時，嚴格按水泥漿液與外加劑水溶液注入率重量比為40:6進行控制。施工工藝流程按以下步驟制備水泥漿液與外加劑溶液后進行雙液法灌漿:(I)外加劑制備；將下列重量份數(shù)的組分加入容器中同時攪拌均勻，偏硅酸鈉:
0.38份，鋰酸鉀:0.12份；氯化鈣:0.5份；(2)外加劑溶液制備:將步驟(I)制備的外加劑0.18重量份與水0.82重量份在立式攪拌槽中混合攪拌均勻；
(3)0.5:1的水泥漿液制備:將水泥0.5重量份和水I重量份在集中制漿站的制漿機內(nèi)均勻拌制。(4)灌漿:采用雙液分別同時灌注，用兩臺灌漿泵分別同時向灌漿孔灌注水泥漿和外加劑溶液并分別記錄灌注量，通過灌漿記錄儀觀測水泥漿液與外加劑溶液的注入率，并控制灌漿泵按20:3的比例控制注入率；采用雙液灌漿塞，使水泥漿液與外加劑溶液在孔口注入時均勻混合。灌漿施工時，采用制漿機制備0.5:1的水泥漿液，按照水:外加劑質(zhì)量比9:2在立式攪拌槽上槽內(nèi)配制外加劑溶液，通過兩臺灌漿泵分別注入灌漿孔中。通過灌漿自動記錄儀，采用人工方法調(diào)節(jié)注入量將水泥漿液與外加劑溶液注入率控制在40:6。采用鉆桿或噴桿以固定的方向噴射漿液的方法，采用雙液灌漿塞，使外加劑溶液呈霧狀與水泥漿液混合。雙液灌漿塞包括進漿管、壓力表和閥門，與進漿管平行設(shè)置有外加劑管、觀測孔，其中外加劑管底端設(shè)置均勻的噴孔形成花管，噴孔可在管底部和管壁設(shè)置，噴孔位置在進漿管出口以下，進漿管和外加劑管共用一個套管，在套管上端設(shè)有觀測孔連接外加劑管，在進漿管的進漿口端連接回漿管。外加劑管底部均勻設(shè)置的噴孔為花管狀，外加劑呈霧狀噴出，可與漿液充分的混合；雙液法灌漿塞設(shè)置觀測孔，當漿液從觀測孔中流出時，可將觀測孔閥門關(guān)閉，從而采用純水泥漿液灌注，能夠?qū)⒐酀{壓力提升，減少質(zhì)量隱患。檢測例本發(fā)明將0.5:1的水泥漿液與9:2的外加劑溶液按質(zhì)量比40:6進行混合，觀察漿液變化，漿液立即變稀，初始流動性好于普通水泥漿液，3 5分鐘后漿液粘度增大，5 8分鐘即可成為膏狀，8 10分鐘失去流動性，10 15分鐘達到初凝狀態(tài)。漿液具有混合初期為賓漢體，中期為膏狀體，后期迅速強度提高為塑性體硬塑性體的特點，適合連通裂隙 的控制灌注。速凝試驗向0.5:1水泥漿液中摻加不同比例的外加劑水溶液混合后形成漿液，與純水泥漿液進行結(jié)石強度對比試驗，結(jié)果如表I所示；從表I可以看出，隨著外加劑摻量的增加，7d抗壓強度有所降低，摻量為2%時，漿液基本不析水，抗壓強度約為純水泥漿液的80% 90%，符合工程施工要求。表I外加劑與純水泥漿液性能及結(jié)石強度對比試驗
水泥漿液(0.5:1)純水泥漿液
__+外加劑漿液(0.5:1)
外加劑摻量0.50%1.00% 2.00%/
_M__L83__L83__/__1.81
_析水率(%)__LOl__/__/__3.90
初凝時 M 9:31 8:42 / 9:42_抗壓強度(7 天)(MPa)__2^7__22^8__2L9__25.0注:當外加劑摻量為水泥質(zhì)量的2%時，水泥漿液與外加劑溶液的混合比例即為40:6。
本發(fā)明雙液灌漿的漿液漿液析水率低于普通水泥漿液，不會因灌漿后由于漿液多余的水析出逸走而留下未能填滿的孔隙，且由于漿液析水率低，漿液結(jié)石結(jié)構(gòu)密實、耐久。上表中可見，室內(nèi)試驗時，純水泥漿液的初凝時間為9小時42分鐘，現(xiàn)場施工時，由于水電站環(huán)境溫度低，普通水泥漿液凝結(jié)時間長，甚至24小時漿液仍未凝結(jié)。而采用雙液法灌漿時，漿液10 15分鐘達到初凝狀態(tài)，待凝時間控制在6 12小時，能較大程度的提高施工進度，節(jié)約施工成本。上表可見采用雙液法灌漿時，漿液試樣7天的抗壓強度與純水泥漿液相比，降低12.4%，降低幅度小，對工程施工影響小。工程例國內(nèi)某水電站地質(zhì)條件十分復(fù)雜，卸荷張拉裂隙發(fā)育，帷幕灌漿區(qū)域地質(zhì)巖體多發(fā)育寬大、貫通裂隙，耗漿量大；且水電站地處高寒地區(qū)，位于海拔3100m以上，冬季環(huán)境溫度低，最低溫度達到-15.6°C，晝夜最大溫差達27.8°C，漿液凝結(jié)時間長。上述問題是水電站地質(zhì)缺陷處理的關(guān)鍵問題，其處 理過程和效果，直接關(guān)系到電站總投資控制、總工期目標的如期實現(xiàn)及大壩安全運營及電站投運效益，因此高寒地區(qū)寬大、貫通裂隙的處理是水電站基礎(chǔ)處理工程的關(guān)鍵所在。為解決此問題，經(jīng)業(yè)主同意，采用雙液灌漿法施工。在灌漿過程中，針對于復(fù)灌段次多的孔段全部采用雙液灌漿塞進行灌注，復(fù)灌段數(shù)明顯減少，挽回因地質(zhì)等客觀原因滯后的工期，為實現(xiàn)總工期目標奠定基礎(chǔ)。
權(quán)利要求
1.一種雙液法灌漿材料，由水泥漿和外加劑溶液組成，其特征在于: 所述水泥漿和外加劑溶液的重量份數(shù)是:水泥漿:20份，外加劑溶液:3份； 其中水泥漿由水與水泥灰按重量比0.5:1混合制成；外加劑溶液是水與外加劑按重量比9:2配制成的溶液，其中每一重量份外加劑由偏硅酸鈉0.38份、鋰酸鉀0.12份、氯化鈣0.5份混合制成。
2.—種權(quán)利要求1所述雙液法灌漿材料的灌漿工藝，其特征在于包括以下步驟: (1)外加劑制備；將下列重量份數(shù)的組分加入容器中同時攪拌均勻，偏硅酸鈉:0.38份，鋰酸鉀:0.12份；氯化鈣:0.5份； (2)外加劑溶液制備:將步驟(I)制備的外加劑0.18重量份與水0.82重量份在立式攪拌槽中混合攪拌均勻； (3)0.5:1的水泥漿液制備:將水泥0.5重量份和水I重量份在集中制漿站的制漿機內(nèi)均勻拌制； (4)灌漿:采用雙液分別同時灌注，用兩臺灌漿泵分別同時向灌漿孔灌注水泥漿和外加劑溶液并分別記錄灌注量，通過灌漿記錄儀觀測水泥漿液與外加劑溶液的注入率，并控制灌漿泵按20:3的比例控制注入率；采用雙液灌漿塞，使水泥漿液與外加劑溶液在孔口注入時均勻混合。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的雙液法灌漿材料的灌漿工藝，其特征在于:所述雙液灌漿塞包括平行設(shè)置在套管中的進 漿管和外加劑管，外加劑管底端設(shè)置均勻的噴孔，噴孔位置在進漿管出口以下。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種雙液法灌漿材料及其灌漿工藝。灌漿材料包括水泥漿和外加劑溶液，外加劑由重量份0.38偏硅酸鈉、0.12鋰酸鉀、0.5氯化鈣混合制成；灌漿工藝采用分別制備漿材，利用特制雙液灌漿塞即時混合灌注的工藝。本發(fā)明灌漿材料滿足高寒低溫、晝夜溫差大地區(qū)的大壩帷幕灌漿需要，采用隨時混合即時注入灌漿工藝，簡化復(fù)雜的各成分添加過程，以雙液灌漿使得外加劑在孔內(nèi)與水泥漿液混合解決漿液可泵時間與凝結(jié)時間矛盾。本發(fā)明不但有效的控制水泥漿液擴散，減小復(fù)灌次數(shù)，又解決漿液凝結(jié)時間控制難的問題，有效的減少投資，縮短灌漿工期，灌漿質(zhì)量符合工程質(zhì)量要求。
文檔編號C04B22/12GK103145381SQ201310081919
公開日2013年6月12日 申請日期2013年3月14日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月14日
發(fā)明者楊富平, 劉貴軍, 李守華, 陳天樵, 邱小賓, 唐應(yīng)鵬, 王新鋒 申請人:中國水利水電第七工程局成都水電建設(shè)工程有限公司