灌漿基礎(chǔ)知識和計算公式.doc

灌漿基礎(chǔ)知識和計算公式 4/16/2010 12:00:00 AM 一、灌漿的含義：簡單的說，灌漿就是將具有膠凝性的漿液或化學溶液，按照規(guī)定的配比或濃度，借用機械（或灌漿自重）對之施加壓力，通過鉆孔或其他設(shè)施，壓送到需要灌漿的部位中的一種施工技術(shù)。二、灌漿的實質(zhì)： 充填這些節(jié)理裂隙、孔隙、空隙、孔洞和裂縫之處，形成結(jié)石，從而起到固結(jié)、粘合、防滲，提高承載強度和抗變形能力以及傳遞應(yīng)力等作用。三、灌漿分類： 按照大壩壩基巖類構(gòu)成，可分為巖石灌漿和砂礫石層灌漿。 按照灌漿的作用，可分為固結(jié)灌漿、帷幕灌漿、回填灌漿和接觸灌漿。 按照灌注材料，可分為水泥灌漿、水泥砂漿灌漿、水泥粘土灌漿以及化學灌漿等。按照灌漿壓力，可分為高壓灌漿（3MPa以上）、中壓灌漿（0.53MPa）、低壓灌漿（0.5MPa以下），后兩類也可稱為常規(guī)壓力灌漿。 按照灌漿機理，可分為滲入性灌漿和張裂式灌漿。四、灌漿材料：水泥（磨細水泥、超細水泥）、砂、粉煤灰、粘土和膨潤土、水外加劑（速凝劑、減水劑、穩(wěn)定劑）五、水泥漿液：配置水泥漿時，多依照質(zhì)量比例配制，也有按照體積比例配制的。我國各灌漿工程都采用質(zhì)量比，帷幕灌漿使用范圍一般多為 水：水泥=5：10.5：1，固結(jié)灌漿多為2：10.5：1。1、水泥漿的配制： 將水泥和水依照規(guī)定的比例直接拌和，這種情況最為簡單。先將計量好的水放入攪拌筒內(nèi)，再將水泥按所規(guī)定的質(zhì)量秤好后，放入筒中直接攪拌即可。例如欲配制各種濃度的水泥漿100L，其所用的水泥和水量可見下【表1】。配制水泥漿100L 【表1】 注：水泥的密度以3kg/L或3g/cm計 在灌漿過程中，常需要將攪拌桶內(nèi)的水泥漿變濃。如原水泥漿100L，加水泥質(zhì)量可見下【表2】。在原100L水泥漿中加水泥使水泥漿變濃 【表2】 注：加水泥單位為kg 注：水泥的密度以3kg/L或3g/cm計 在灌漿過程中，常需要將攪拌桶內(nèi)的水泥漿變稀。如原水泥漿100L，加水體積可見下【表3】。在原100L水泥漿中加水使水泥漿變稀 【表3】 注：加水單位為L 注：水的密度以1kg/L或1g/cm計水泥的密度以3kg/L或3g/cm計 水灰比為0.9 ：1時，密度為1.554 ；水灰比為0.7 ：1時，為1.662 當采用集中制漿時，原漿的水灰比多采用0.6：1或0.5：1。將這種漿液輸送到灌漿施工地點。在拌制所需濃度的水泥漿時，需要放入一定量的原漿，再加入一定量的水，其加入量可見【表4】。配制水泥漿需要的原漿和加入水量（配制水泥漿按100L計，原漿濃度 水：水泥=0.6：1）【表4】2、漿液配料用量計算：例舉5個簡單的計算示例，供參考（設(shè)水泥密度為3g/cm，即3kg/L）（1）試求水灰比為2：1的水泥漿的密度。取100kg水泥，200kg水拌合成水泥漿，其體積V=1003+2001=233.3L。 答：水泥漿的密度=300kg233.3L=1.286kg/L。（2）水泥漿的密度為1.5g/cm，求其水灰比。 設(shè)取100L的水泥漿，則其重量為150kg。列方程式：設(shè)水泥重量為C(kg)，水的重量為W(kg)， W1+C3=100 (W+C)100=1.5解方程得W=75kg，C=75kg。答：水泥漿的水灰比為75：75，即1：1。（3） 集中供漿，原漿水灰比為0.5：1，今欲配制水灰比為2：1的水泥漿100L，求需要加入原漿多少升，再加多少升水。 分為4個程序解： 1）先求出1L的水灰比為0.5：1的原漿中，水泥和水各為多少？ 0.5L水和1kg水泥拌和后原漿體積V=0.51+13=0.833L。 于是1L原漿中，水泥應(yīng)為10.8331=1.2kg，水為10.8330.5=0.6L。 2）再求出配制100L的水灰比為2：1的水泥漿，需要水和水泥各為多少？ 列方程式：W:C=2:1 W1+C3=100 解方程得出W=86L,C=43kg3) 配制100L水灰比為2：1的水泥漿需用原漿V1=43（1.2100） 100=431.2=35.8L。 4）配制100L水灰比為2：1的水泥漿尚需加入水量W1=86-35.80.6=64.5L。（4）今欲將80升水灰比為5：1的稀水泥漿配制成水灰比為2：1較濃的水泥漿，需加入多少水泥？ 設(shè)80L水灰比為5：1的水泥漿中水泥重量為Ckg。80L水灰比為5：1的水泥漿中水的重量為Wkg。 X為應(yīng)加入的水泥量。 列方程式：W:C=5:1(稀漿的配比關(guān)系)W1+C3=80(根據(jù)絕對容積理論)W:(C+x)=2:1（較濃漿的配比關(guān)系） 解方程得出x=22.5kg。（5）今欲將80升水灰比為3：1的水泥漿配制水灰比為5：1的稀水泥漿，需加入多少水量？ 設(shè)80L水灰比為3：1的水泥漿中水泥重量為Ckg。 80L水灰比為3：1的水泥漿中水的重量為Wkg。 X為應(yīng)加入的水量，列方程式：W:C=3:1（原水泥漿配比關(guān)系）W1+C3=80（根據(jù)絕對容積的理論） (W+x):C=5:1（新水泥漿配比關(guān)系） 解方程式x=48L 答：應(yīng)加入水量48L（加入水后，漿液體積為80+48=128L）。附：1、（a）在純水泥漿中加水使其由稠變?。杭铀浚↙）=待稀釋的水泥漿量（L）（稠水灰比+1水泥密度）（稀水灰比稠水灰比） （b）在純水泥漿中加水泥使其由稀變稠：加水泥量（Kg）=待變稠的水泥漿量（L）（稀水灰比+1水泥密度）（稀水灰比稠水灰比）稠水灰比2、配制水泥砂漿： 要配制水：水泥：砂=X：Y：Z的水泥砂漿V升，需要的水量（Kg）、水泥量（Kg）、砂子量（Kg），其中水、水泥和砂的密度分別為水、水泥、砂。水量（Kg）=V（X水+Y水泥+Z砂）X 水泥量（Kg）=V（X水+Y水泥+Z砂）Y 砂子量（Kg）=V（X水+Y水泥+Z砂）Z 3、1)配料密度的確定(配料即漿液中除了水之外的所有物質(zhì)，比如水泥、粘土、水玻璃等，水與配料的質(zhì)量比為水固比，水與水泥的質(zhì)量比為水灰比) 設(shè)： 水泥、外加劑1、外加劑2、外加劑3、外加劑4、外加劑5的密度分別為 水泥、1、2、3、4、5，同時： 外加劑1：水泥=a：1 即外加劑1的質(zhì)量：水泥的質(zhì)量=a：1外加劑2：水泥=b：1外加劑3：水泥=c：1外加劑4：水泥=d：1 外加劑5：水泥=e：1那么得： 配料的密度=（1 + a + b + c+d+e）【（1水泥）+（a1）+（b2）+（c3）+（d4）+（e5）】 2）水灰比情況下：累計注灰量=累計流量漿密度（水灰比+1+a+b+c+d+e） 漿密度=（水灰比+1+a+b+c+d+e）【水灰比+（1水泥）+（a1）+（b2）+（c3）+（d4）+（e5）】 3）密度儀情況下：累計注灰量=累計流量漿密度（水灰比+1+a+b+c+d+e） 水灰比=（1 + a + b + c+d+e）漿密度【（1水泥）+（a1）+（b2）+（c3）+（d4）+（e5）】（漿密度1） 4）單位注灰量=累計注灰量段長5）各配料注入量：注入水泥量=累計注灰量 注入添加劑1量=注入水泥量a注入添加劑2量=注入水泥量b 注入添加劑3量=注入水泥量c 注入添加劑4量=注入水泥量d 注入添加劑5量=注入水泥量e六、水泥粘土漿液：水泥與粘土的比例，帷幕灌漿施工要求結(jié)石強度高一些和凝結(jié)時間快一些的工程，粘土摻量可少一些，例如為水泥重量40%、60%；反之，則可多一些，例如水泥：粘土可為1：1，1：2，1：3甚至1：4。對臨時性低水頭的防滲工程，可采用摻粘土量大的配比。水與干料的比例（水固），也就是水：（水泥+粘土），一般多采用3：11：1(重量比)。拌制水泥粘土漿所需要的水泥、粘土原漿和水量，可預(yù)先計算好列成表，便于配制漿液時用，參見【表5】。配制水泥粘土漿（水泥：粘土=1：1）所需要的粘土原漿水泥與水量(配制100L )【表5】注：水泥的密度以3kg/L或3g/cm計，粘土的密度以2.76g/cm計七、自重（漿柱）壓力的計算1 干孔（地下水位位于段底之下） 示意圖如下： 漿柱壓力= （段底-段頂）2 + 段頂 + 壓力表距地表漿比重100（MPa） 注：漿比重 = 漿密度 水密度 = 漿密度的數(shù)值 例如：漿密度3.8Kg/L，水密度=1Kg/L(1g/cm),那么漿比重 = 3.8Kg/L 1Kg/L = 3.8 。2 地下水位位于段頂和段底之間 示意圖如下： 漿柱壓力=（段底-地下水位）2 （漿比重-1）+（地下水位-段頂）2+（段頂+壓力表距地表）漿比重 100（MPa）3 地下水位位于段頂之上 示意圖如下： 漿柱壓力= （段底-段頂）2 +（段頂-地下水位）（漿比重-1）+ （地下水位+壓力表距地表）漿比重100（MPa）呂容公式（摘自：DL/T 5148-2001水工建筑物水泥灌漿施工技術(shù)規(guī)范）4 呂容公式概念壓水試驗成果以透水率q表示，單位為呂容（Lu）。定義為：壓水壓力為1MPa，每米試段長度每分鐘注入水量1L時，稱為1Lu。 若壓水壓力小于1MPa，按直線延伸方式換算。5 公式q=Q/L.S 式中 Q流量（Lmin）； L段長(m)；S