專利名稱：一種雙液法灌漿材料及其灌漿工藝的制作方法
技術領域：
本發明屬于建筑基礎補強防滲技術領域，尤其屬于水利水電大壩地質基礎灌漿補強防滲技術領域，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：
現有水利水電建設常常需要在高海拔地區進行，對水壩補強防滲施工作業常因高寒、冬季環境溫度低、晝夜溫差大、漿液凝結時間長等因素造成施工不能正常結束，復灌次數多，嚴重影響施工進度，特別是帷幕灌漿區域地質巖體多發育寬大、呈貫通狀態的裂隙，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系到水利水電建設投資控制、總工期目標的如期實現、尤其是十分重要的大壩安全運營。現有灌漿材料凝結時間長、漿液擴散范圍大，不符合在高海拔地區使用，也有通過添加凝結劑加快凝結的方法，但成分復雜、添加無可控方法、凝結時間難控制，常常出現可泵時間短、堵塞灌漿管路等問題。高海拔地區進行帷幕灌漿常常需要一種能方便施工、凝結可控、凝結質量符合要求的灌漿材料和灌漿工藝。
發明內容
本發明根據高海拔地區水利水電建設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。本發明要解決的問題是提供一種適應高寒低溫、晝夜溫差大地區的大壩帷幕雙液法灌漿材料及其灌漿工藝。本發明通過以下技術方案實現:`
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置在套管中的進漿管和外加劑管，外加劑管底端設置均勻的噴孔，噴孔位置在進漿管出口以下。本發明具有以下優點:(I)雙液 灌漿能夠適用于各種不同的地質條件，既有效填充裂隙，又經濟、實用。(2)采用雙液灌漿的成本比普通水泥漿液、常規砂漿、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，屬于環境友好工程，節能減排、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，根據室內試驗及現場試驗成果，待凝時間控制在6 12小時。(5)雙液灌漿漿液配制方法簡單，所需施工設備少，只需要立體式攪拌槽、小型電子稱、標準桶即可。本發明通過實驗并結合工程實踐針對高海拔地區水利水電建設的需要，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，簡化復雜的各成分添加過程，以雙液灌漿使得外加劑在孔內與水泥漿液混合解決漿液可泵時間與凝結時間矛盾。本發明不但有效的控制水泥漿液擴散，減小復灌次數，又解決漿液凝結時間控制難的問題，有效的減少投資，縮短灌漿工期，灌漿質量符合工程質量要求。
圖1是本發明雙液灌漿塞結構示意圖。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明進行進一步的描述，本實施例只用于對本發明進行進一步的說明，但不能理解為對本發明保護范圍的限制，本領域的技術人員可以根據上述內容作出一些非本質的改進和調整屬于本發明保護的范圍。實施例1灌漿材料在現場灌漿施工中，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:外加劑質量比9:2在立式攪拌槽上槽內配制外加劑溶液，通過兩臺灌漿泵分別注入灌漿孔中。通過灌漿自動記錄儀，采用人工方法調節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，與進漿管平行設置有外加劑管、觀測孔，其中外加劑管底端設置均勻的噴孔形成花管，噴孔可在管底部和管壁設置，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；雙液法灌漿塞設置觀測孔，當漿液從觀測孔中流出時，可將觀測孔閥門關閉，從而采用純水泥漿液灌注，能夠將灌漿壓力提升，減少質量隱患。檢測例本發明將0.5:1的水泥漿液與9:2的外加劑溶液按質量比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。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石強度對比試驗，結果如表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，漿液結石結構密實、耐久。上表中可見，室內試驗時，純水泥漿液的初凝時間為9小時42分鐘，現場施工時，由于水電站環境溫度低，普通水泥漿液凝結時間長，甚至24小時漿液仍未凝結。而采用雙液法灌漿時，漿液10 15分鐘達到初凝狀態，待凝時間控制在6 12小時，能較大程度的提高施工進度，節約施工成本。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。工程例國內某水電站地質條件十分復雜，卸荷張拉裂隙發育，帷幕灌漿區域地質巖體多發育寬大、貫通裂隙，耗漿量大；且水電站地處高寒地區，位于海拔3100m以上，冬季環境溫度低，最低溫度達到-15.6°C，晝夜最大溫差達27.8°C，漿液凝結時間長。上述問題是水電站地質缺陷處理的關鍵問題，其處 理過程和效果，直接關系到電站總投資控制、總工期目標的如期實現及大壩安全運營及電站投運效益，因此高寒地區寬大、貫通裂隙的處理是水電站基礎處理工程的關鍵所在。為解決此問題，經業主同意，采用雙液灌漿法施工。在灌漿過程中，針對于復灌段次多的孔段全部采用雙液灌漿塞進行灌注，復灌段數明顯減少，挽回因地質等客觀原因滯后的工期，為實現總工期目標奠定基礎。
權利要求
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.根據權利要求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置在套管中的進 漿管和外加劑管，外加劑管底端設置均勻的噴孔，噴孔位置在進漿管出口以下。
全文摘要
本發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。本發明灌漿材料滿足高寒低溫、晝夜溫差大地區的大壩帷幕灌漿需要，采用隨時混合即時注入灌漿工藝，簡化復雜的各成分添加過程，以雙液灌漿使得外加劑在孔內與水泥漿液混合解決漿液可泵時間與凝結時間矛盾。本發明不但有效的控制水泥漿液擴散，減小復灌次數，又解決漿液凝結時間控制難的問題，有效的減少投資，縮短灌漿工期，灌漿質量符合工程質量要求。
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 優先權日2013年3月14日
發明者楊富平, 劉貴軍, 李守華, 陳天樵, 邱小賓, 唐應鵬, 王新鋒 申請人:中國水利水電第七工程局成都水電建設工程有限公司