灌浆材料

浅谈灌浆或注浆材料在道路维修中的研究和应用

摘要：灌浆材料或注浆材料在压力作用下注入地层、岩石或构筑物的缝隙、孔洞中，达到增加承载能力、防止渗漏及提高构筑物整体性能的流体材料。浆液凝结后可充填裂缝，使灌注后的土层、岩层等的力学性能得以改善，因此在公路或路基修补领域显示出极好的应用价值，已成为近年来国内外学者研究的热点方向之一。本文主要介绍了国内各种灌浆材料或注浆材料的应用现状和存在的问题以及今后的发展趋势。

关键字：灌浆或注浆材料；公路或路基；修补；力学性能；应用价值；

1.前言

随着高速公路交通流量的迅速增加、汽车荷重的增大以及使用年限的增加，路面病害日益显现，其中以路面唧浆病害尤为严重。在重轮载的频繁作用下，基层由于塑性变形累积而同面层脱离接触，水分沿接缝下渗而聚集在脱空的空隙内，在轮载作用下积水成为有压水并同基层内浸湿的细料搅混成悬浆液，沿接缝缝隙溅出，即为“唧浆”。水分和路面荷载是导致唧浆病害的主要原因。路面病害的产生不仅影响行车的舒适性及安全性，而且裂缝的扩展和渗水使道路损坏程度逐渐加重。因此，加强对高速公路路面病害的治理是至关重要的。导致高速公路路面病害的根本原因在于地基在动力荷载的作用下失稳和震陷，仅仅修复破损的路面并不能使病害得到根治，修复后的路面使用一段时间后，等病害会再次出现，因此必须对软弱的地基进行加固。灌浆法（或称注浆法）是常用的地基处理方法，在修补道路、桥梁、隧道、地下建筑、水工建筑等工程中显示出极好的应用价值。灌浆法是指根据液压、气压或电化学原理，通过注浆管把浆液均匀地注入地层中，浆液以填充、渗透和挤密等方式，赶走土颗粒问或岩石裂隙中的水分和空气后占据其位置，经人工控制一定时间后，浆液将原来松散的土粒或裂隙胶结成一个整体，形成一个结构新、强度大、防水性能好和化学稳定性良好的“结石体”。选用合适的灌浆材料对地基进行灌浆加固，可大大提高地基的承载能力和使用耐久性，有望从根本上解决高速公路路面唧浆等病害。

2. 灌浆材料分类

2.1 分类

材料可分为固粒灌浆材料和化学灌浆材料两大类。

2.2 固粒灌浆材料

由固体颗粒和水组成的悬浮液。它取材方便，造价低，施工简单，并具有较好的防渗或固结能力，但其所能灌填的缝隙宽度却受其固体颗粒的细度限制。固粒灌浆材料有粘土浆、水泥浆、水泥粘土浆和水泥粉煤灰浆4种。

①粘土浆。使用最早的灌浆材料。粘土的颗粒细,透水性小，制成的浆液稳定性好，价格低廉，但其结石强度和粘结力都很低，抗渗压的能力也弱，仅用于低水头的临时性防渗工程中。

②水泥浆。目前使用最多的灌浆材料。它的胶结性能好，结石强度高，施工也比较方便，适于灌填宽度大于0.15毫米的缝隙或渗透系数大于1米/日的岩层。对具有宽大缝隙的岩石或构筑物、地下水流速大或耗浆量很大的岩层灌浆时，常在水泥浆中掺入砂子，以减少浆体结硬时的收缩变形，增加粘结力和减少流失。水泥浆在各种灌浆材料中使用最广,多用于岩石、基础或构筑物的加固及防渗堵漏、堤坝的接缝处理、后张法预应力混凝土的孔道灌浆以及制作压浆混凝土等。

③水泥粘土浆。综合了水泥浆的结石强度高和粘土浆的浆液稳定性好、价格便宜等优点，使用范围比较广，并可根据不同要求选择不同的水泥-粘土配合比。

④水泥粉煤灰浆。粉煤灰的颗粒细,与水泥等胶凝材料共同制成的浆液稳定性和流动性都较好，在灌浆工程中的应用日趋广泛。

为了改善固粒灌浆材料的性能，有时还掺用塑化剂、促凝剂等外加剂。

2.3 化学灌浆材料

由化学药剂制成的流动性好的液体。用它能灌入比较细微的缝隙，还能根据需要调节凝结时间。化学灌浆材料分无机及有机两种：无机灌浆材料以硅酸钠为主要原料,称硅化用灌浆材料;有机灌浆材料以各种高分子材料为主要原料，目前常用的有硅酸钠、环氧树脂、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酰胺及聚氨酯等几种。

①硅化用灌浆材料。以硅酸钠（水玻璃）为主要原料的化学浆液。有双液法和单液法两种灌注方法：双液法是将硅酸钠和氯化钙两种溶液先后压入，化合后结石强度较高，但由于所用硅酸盐溶液的粘度比较大，一般用于渗透系数为2～80米/日的砂质土的加固及防渗；单液法采用比较稀的硅酸钠溶液,其粘度和强度都较低,一般用于黄土或黄土类砂质土的加固。

②环氧树脂灌浆材料。以环氧树脂为主体,加入一定比例的固化剂、稀释剂、增韧剂等混合而成。环氧树脂硬化后粘结力强，收缩小，稳定性好，是结构混凝土的主要补强材料。一些强度要求高的重要结构物，多采用环氧树脂灌浆。近年来，也能用于漏水裂缝的处理。

③甲基丙烯酸甲酯堵漏浆液。简称甲凝,是以甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸丁酯为主要原料，加入过氧化苯甲酰、二甲基苯胺和对甲苯亚磺酸等组成的一种低粘度灌浆材料。其粘度比水低,渗透力很强,可灌入0.05～0.1毫米的细微裂隙，聚合后强度和粘结力都很高,可用于大坝、油管、船坞和基础等混凝土的补强和堵漏。

④丙烯酰胺堵漏浆液。简称丙凝。它以丙烯酰胺为基料，以甲醛、过硫酸胺、三乙醇胺、硫酸亚铁、铁氰化钾等为助剂。使用时，将氧化剂和其他材料分别配制成两种溶液，按一定比例同时进行灌注。丙凝浆液的粘度很低，能灌到水泥浆所不能到达的缝隙，然后在缝隙中聚合，变成凝胶体而堵塞渗漏通道。但是，丙凝聚合体的强度很低，可以掺加一定量的脲醛树脂，配成强度较高的丙凝灌浆材料。主要用于防渗堵漏工程。

⑤聚氨酯灌浆材料。简称氰凝,是由异氰酸酯、聚醚和促进剂等配制而成。采用单液灌注，遇水后立即生成不溶于水的凝胶体并同时放出气体，使浆液膨胀，再次向四周渗透，即具有二次渗透的能力。氰凝最后形成的聚合体的抗渗性强，结石强度高，目前用于地下工程的渗漏缝处理。

3.各类灌浆材料在公路或路基中的应用

3.1 水泥基灌浆材料

水泥基灌浆材料在2008年8月1日起实施的GB／T50448．2008水泥基灌浆材料应用技术规范中定义为：“一种由水泥、集料(或不含集料)、外加剂和矿物掺

和料等原材料，经工业化生产的具有合理级分的干混料。加水拌合后具有可灌注的流动性、微膨胀、高的早期和后期强度、不泌水等性能。”从定义中我们可以看出水泥基灌浆材料的基本组成：水泥、外加剂、矿物掺和料、集料(砂子)等。

3.2 水泥基灌浆材料的工程应用

随着经济的飞速发展，建筑工程日益向功能多样化、大型化、高层超高层化方向发展，如地铁、隧道、高速公路各类工程日益增多，地基加固、结构补强、设备基础加固等相应的配套工程也日益增多。水泥基灌浆材料以其自身优良的性能在灌浆材料中扮演着重要的角色，因此应用越来越广泛。下面介绍中国矿业大学(北京)混凝土与环境材料研究所研究和济南大学材料科学与工程学院各开发的几种水泥基灌浆材料。

3.2.1 RGM．HSL快速抢修材料

RGM．HSL快速抢修材料具有固化迅速、超早强、性能优异的快速抢修材料。2小时抗压强度>30MPa，1天抗压强度>50MPa，有效地克服了传统修补材料固化慢，修补完工后需要长时间的养护缺点，在公路破损灌浆修补，机场跑道维护、矿井坑道抢修等方面应用广泛，具有良好的经济效益和社会效益。

应用领域

l、机场跑道抢修。在不关闭机场的情况下进行，保证了战备和训练的正常进行，为空军及时抢修机场提供一种新材料

2、公路、道路混凝土路面等的快速修补。超早强，快速通车，避免施工造成交通堵塞。

3、矿井坑道等的快速修补，快速恢复生产作业，提高经济效益。

4、各种补强，如桥基加固和整体化滑模施工的修补等。

5、应用于隧道工程的止水堵漏：用于隧道衬砌、漏水整治；抢修排水管道接头漏水等。

6、大型设备和精密设备地脚螺栓与机座快速灌注；钢结构与基础固结的二次灌注。

7、低温条件的少量工程施工等。

3.2.2 RGM．HSL高强自流平无收缩灌浆料

RGM．HSL高强自流平无收缩灌浆料是为满足大型高精度进口设备仪器安装