用于长时间稳压化学灌浆的设备、方法及所用化学灌浆液.pdf

1、10申请公布号CN103898899A43申请公布日20140702CN103898899A21申请号201410116769X22申请日20140326E02D3/12200601C08L63/00200601C08L13/00200601C08K5/12200601C08G59/5020060171申请人杭州国电大坝安全工程有限公司地址310030浙江省杭州市西湖区古墩路997号72发明人王丽娟吴启民林忠华徐栋刘德明姚鑫晨张彰74专利代理机构杭州九洲专利事务所有限公司33101代理人韩小燕54发明名称用于长时间稳压化学灌浆的设备、方法及所用化学灌浆液57摘要本发明涉及一种用于长时间稳压化学

2、灌浆的设备、方法及所用化学灌浆液。本发明的目的是提供一种结构简单、加工方便、操作简便的用于长时间稳压化学灌浆的设备、方法，以渗透加固软弱基岩。本发明的技术方案是一种用于长时间稳压化学灌浆的设备，其特征在于包括台秤、配浆桶、供浆泵、压力储罐和气瓶，所述配浆桶依次经吸浆管、供浆泵和供浆管连通压力储罐，所述气瓶经气体稳压阀、高压管连通所述压力储罐，该压力储罐上接灌浆管，并安装有用于检测压力储罐内压力的储罐压力表；所述配浆桶和压力储罐均放置于所述台秤上。本发明适用于水利水电工程中的化学灌浆工艺。51INTCL权利要求书2页说明书4页附图1页19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要求书2页

3、说明书4页附图1页10申请公布号CN103898899ACN103898899A1/2页21一种用于长时间稳压化学灌浆的设备，其特征在于包括台秤、配浆桶（11）、供浆泵（9）、压力储罐（4）和气瓶（1），所述配浆桶（11）依次经吸浆管（10）、供浆泵（9）和供浆管（8）连通压力储罐（4），所述气瓶（1）经气体稳压阀（2）、高压管（12）连通所述压力储罐（4），该压力储罐上接灌浆管（7），并安装有用于检测压力储罐（4）内压力的储罐压力表（3）；所述配浆桶（11）和压力储罐（4）均放置于所述台秤上。2一种应用权利要求1所述设备进行灌浆的方法，其特征在于步骤如下A、将化学灌浆液倒入配浆桶（11）中，

4、开动供浆泵（9）把浆液打入到压力储罐（4）；B、打开气体稳压阀（2）缓慢提升灌注压力，气瓶（1）中的气体由高压管（12）进入到压力储罐（4），将压力储罐（4）中的化学灌浆液压入到灌浆管（7）从而进行浆液灌注，灌注过程中通过储罐压力表（3）观察记录灌浆压力；C、通过台秤显示的质量观察，当进浆量达到规定值后，稳定气体稳压阀（2），在稳定压力下持续灌注，计算灌入量，及时添加化学灌浆液到配浆桶（11）中，保证灌浆设备中有足够的浆液，并保证吸浆管（10）的一端在配浆桶（11）内的浆液液面以下。3根据权利要求2所述的方法，其特征在于若压力储罐（4）中浆液不足，则开动供浆泵（9），将配浆桶（11）中的备用浆

5、液泵送到压力储罐（4）中，完成不间歇的持续灌浆。4一种权利要求2所述灌浆方法所用的化学灌浆液，其特征在于所述化学灌浆液由A、B两组分组成，其中A组分包含环氧树脂5070重量份，稀释剂2030重量份，表面活性剂12重量份，增韧剂052重量份；B组分包含脂肪族胺类固化剂3070重量份，聚酰胺类固化剂1530重量份，促进剂15重量份；取质量比AB581搅拌均匀，即得所述化学灌浆液。5根据权利要求4所述化学灌浆液，其特征在于所述的环氧树脂为双酚A型环氧树脂，具体为E51、E44、E55或E42环氧树脂。6根据权利要求4所述化学灌浆液，其特征在于所述稀释剂为由丁酮、环己酮、二甲苯、正丁醇、苯乙烯与丁基缩

6、水甘油醚、聚丙二醇二缩水甘油醚、苄基缩水甘油醚、C1214脂肪缩水甘油醚、1,4丁二醇二缩水甘油醚中二种或二种以上复配而成。7根据权利要求4所述化学灌浆液，其特征在于所述表面活性剂为KH550、KH560或KH580硅烷偶联剂。8根据权利要求4所述化学灌浆液，其特征在于所述增韧剂为邻苯二甲酸二辛酯DOP、邻苯二甲酸二丁酯DBP或端羧基液体丁腈橡胶。9根据权利要求4所述化学灌浆液，其特征在于所述脂肪族胺类固化剂为乙烯基三胺DETA、三乙烯四胺TETA、多乙烯多胺PEPA、二乙基丙胺DEAPA、三甲基六亚甲基二胺TMD、己二胺加合物、三甲基己二胺中一种或几种的复配。权利要求书CN103898899

7、A2/2页310根据权利要求4所述化学灌浆液，其特征在于所述聚酰胺固化剂为200低分子聚酰胺、300低分子聚酰胺的一种或两种复配。权利要求书CN103898899A1/4页4用于长时间稳压化学灌浆的设备、方法及所用化学灌浆液技术领域0001本发明涉及一种用于长时间稳压化学灌浆的设备、方法及所用化学灌浆液。适用于水利水电工程中的化学灌浆工艺，特别适用于软弱基岩的基础化学灌注以及室内模拟灌注使用。背景技术0002化学灌浆方法是是将一定的化学材料无机或有机材料配制成真溶液，用化学灌浆泵等压送设备将其灌入地层或缝隙内，使其渗透、扩散、胶凝或固化，以增加地层强度、降低地层渗透性、防止地层变形和进行混凝土

8、建筑物裂缝修补的一项加固基础，防水堵漏和混凝土缺陷补强技术。即化学灌浆是化学与工程相结合，应用化学科学、化学浆材和工程技术进行基础和混凝土缺陷处理加固补强、防渗止水，保证工程的顺利进行或借以提高工程质量的一项技术。0003我国西部地区，地质条件复杂，尤其地层中会含有绿泥石片岩、辉绿岩、泥化夹岩等诸多不稳定岩层，这些软弱地层本身强度不高，且遇水泥化，对于施工建设中存在严重危害，因此需要先对软弱地层进行灌浆加固处理，以保障后续的施工安全。常规的水泥水玻璃灌浆无法渗透到此类岩层中，需要对其进行化学灌浆，且此类化学灌浆材料要求粘度低、可灌注时间至少要几十个小时，以保障灌注浆液对被灌岩层的充分渗透。同时

9、需要合适的灌注方法来配合灌注，可以持续的灌注几天几夜，并且方便省力。发明内容0004本发明要解决的技术问题是针对上述存在的问题，提供一种结构简单、加工方便、操作简便的用于长时间稳压化学灌浆的设备、方法，以渗透加固软弱基岩。0005针对上述存在的问题，提供一种低粘度、渗透性能好的用于长时间稳压化学灌浆的化学灌浆液。0006本发明所采用的技术方案是一种用于长时间稳压化学灌浆的设备，其特征在于包括台秤、配浆桶、供浆泵、压力储罐和气瓶，所述配浆桶依次经吸浆管、供浆泵和供浆管连通压力储罐，所述气瓶经气体稳压阀、高压管连通所述压力储罐，该压力储罐上接灌浆管，并安装有用于检测压力储罐内压力的储罐压力表；所述

10、配浆桶和压力储罐均放置于所述台秤上。0007应用所述设备进行灌浆的方法，其特征在于步骤如下0008A、将化学灌浆液倒入配浆桶中，开动供浆泵把浆液打入到压力储罐；0009B、打开气体稳压阀缓慢提升灌注压力，气瓶中的气体由高压管进入到压力储罐，将压力储罐中的化学灌浆液压入到灌浆管从而进行浆液灌注，灌注过程中通过储罐压力表观察记录灌浆压力；0010C、通过台秤显示的质量观察，当进浆量达到规定值后，稳定气体稳压阀，在稳定压力下持续灌注，计算灌入量，及时添加化学灌浆液到配浆桶中，保证灌浆设备中有足够的浆说明书CN103898899A2/4页5液，并保证吸浆管的一端在配浆桶内的浆液液面以下。0011若压力

11、储罐中浆液不足，则开动供浆泵，将配浆桶中的备用浆液泵送到压力储罐中，完成不间歇的持续灌浆。0012所述灌浆方法所用的化学灌浆液，其特征在于所述化学灌浆液由A、B两组分组成，0013其中A组分包含0014环氧树脂5070重量份，0015稀释剂2030重量份，0016表面活性剂12重量份，0017增韧剂052重量份；0018B组分包含0019脂肪族胺类固化剂3070重量份，0020聚酰胺类固化剂1530重量份，0021促进剂15重量份；0022取质量比AB581搅拌均匀，即得所述化学灌浆液。0023所述的环氧树脂为双酚A型环氧树脂，具体为E51、E44、E55或E42环氧树脂。0024所述稀释剂为

12、由丁酮、环己酮、二甲苯、正丁醇、苯乙烯与丁基缩水甘油醚、聚丙二醇二缩水甘油醚、苄基缩水甘油醚、C1214脂肪缩水甘油醚、1,4丁二醇二缩水甘油醚中二种或二种以上复配而成。0025所述表面活性剂为KH550、KH560或KH580硅烷偶联剂。0026所述增韧剂为邻苯二甲酸二辛酯DOP、邻苯二甲酸二丁酯DBP或端羧基液体丁腈橡胶。0027所述脂肪族胺类固化剂为乙烯基三胺DETA、三乙烯四胺TETA、多乙烯多胺PEPA、二乙基丙胺DEAPA、三甲基六亚甲基二胺TMD、己二胺加合物、三甲基己二胺中一种或几种的复配。0028所述聚酰胺固化剂为200低分子聚酰胺、300低分子聚酰胺的一种或两种复配。002

13、9本发明的有益效果是1、本发明灌浆设备设计非常简单，在条件艰苦的施工现场也容易加工制得，操作和清洗简单，可以快速上手。2、与常规的灌浆设备相比，持续灌浆设备能够在一个稳定压力下持续灌浆，且压力通过气体稳压阀来控制，稳定、快捷。3、本发明中化学灌浆液低粘度、渗透性能好，在持续灌浆设备的持续供浆下，能够连续几天保持低粘度状态，更好的渗透到软弱基岩中，达到充分渗透灌注加固的目的。附图说明0030图1为本发明中灌浆设备的结构示意图。具体实施方式0031如图1所示，本实施例中灌浆设备包括台秤、配浆桶11、供浆泵9、压力储罐4和气瓶1，其中吸浆管10一端放到配浆桶11内底部，另一端接供浆泵9进料口，供浆泵

14、9出料口经供浆管8连通压力储罐4底端。气瓶1经气体稳压阀2、高压管12连通所述压力储罐说明书CN103898899A3/4页64上端，该压力储罐上接有灌浆管7，并安装有用于检测压力储罐4内压力的储罐压力表3。将各个接口处进行连接，并检查各接口处是否紧密不漏气，并将压力储罐4和配浆桶11一同放置在量程足够的台秤上。0032本实施例中应用灌浆设备进行长时间稳定压力化学灌浆的方法，其步骤如下0033A、将化学灌浆液倒入配浆桶11中，开动供浆泵9把浆液打入到压力储罐4；0034B、打开气体稳压阀2缓慢提升灌注压力，气瓶1中的气体由高压管12进入到压力储罐4，将压力储罐4中的化学灌浆液压入到灌浆管7从而

15、进行浆液灌注，灌注过程中通过储罐压力表3观察记录灌浆压力；0035C、通过台秤显示的质量观察，当进浆量达到规定的合适值后，稳定气体稳压阀2，在稳定压力下持续灌注，计算灌入量，及时添加化学灌浆液到配浆桶11中，保证灌浆设备中有足够的浆液，并保证吸浆管10的一端在配浆桶11内的浆液液面以下。0036若压力储罐4中浆液不足，则开动供浆泵9，将配浆桶11中的备用浆液泵送到压力储罐4中，完成不间歇的持续灌浆。0037本实施例中所用化学灌浆液由A、B两组分组成，0038配方1其中A组分包含环氧树脂60重量份，活性稀释剂25重量份，表面活性剂15重量份，增韧剂13重量份；0039B组分包含脂肪族胺类固化剂5

16、0重量份，聚酰胺类固化剂23重量份，促进剂3重量份。0040取质量比AB61搅拌均匀，即可得到不同操作时间的低粘度化学灌浆材料。其各项性能指标见表1。0041表100420043配方2其中A组分包含环氧树脂50重量份，稀释剂20重量份，表面活性剂1重量份，增韧剂05重量份；0044B组分包含脂肪族胺类固化剂30重量份，聚酰胺类固化剂15重量份，促进剂1重说明书CN103898899A4/4页7量份。0045取质量比AB51搅拌均匀，即可得到不同操作时间的低粘度化学灌浆材料。0046配方3其中A组分包含环氧树脂70重量份，活性稀释剂30重量份，表面活性剂2重量份，增韧剂2重量份；0047B组分包

17、含脂肪族胺类固化剂70重量份，聚酰胺类固化剂30重量份，促进剂5重量份。0048取质量比AB81搅拌均匀，即可得到不同操作时间的低粘度化学灌浆材料。0049A、B按比例混合后粘度小于15MPAS，保持低粘度（小于100MPAS）的可灌注时间大于20小时，28天抗压强度大于70MPA。0050本实施例中环氧树脂为双酚A型环氧树脂（E51、E44、E55、E42环氧树脂）。稀释剂为由丁酮、环己酮、二甲苯、正丁醇、苯乙烯等非活性稀释剂与丁基缩水甘油醚、聚丙二醇二缩水甘油醚、苄基缩水甘油醚、C1214脂肪缩水甘油醚、1,4丁二醇二缩水甘油醚等活性稀释剂中二种或二种以上复配而成。本例中表面活性剂为KH5

18、50、KH560或KH580硅烷偶联剂。增韧剂为邻苯二甲酸二辛酯DOP、邻苯二甲酸二丁酯DBP或端羧基液体丁腈橡胶。脂肪族胺类固化剂为乙烯基三胺DETA、三乙烯四胺TETA、多乙烯多胺PEPA、二乙基丙胺DEAPA、三甲基六亚甲基二胺TMD、己二胺加合物、三甲基己二胺的一种或几种的复配。聚酰胺固化剂为200低分子聚酰胺、300低分子聚酰胺的一种或两种复配。0051本实施例采用一套可持续灌浆设备，通过稳定气压来控制灌注压力，灌浆设备本身只需要有大容量的存放浆液处，同时配备配浆桶和供浆泵等持续供浆装置，使用时，将配浆桶和压力储罐同时放置在计量质量的台称上以便计算灌注量。同时，研制出一种低粘度、高渗

19、透性的、灌注时间长且可调节灌注时间的低粘度化学灌浆液，配合稳定压力的可持续灌注设备，可以充分使化学浆液渗透到难以处理的遇水泥化的软弱基岩（指组成物为绿泥石片岩、泥岩等的基岩，与普通基岩相比力学强度和变形模量都较小，容易遇水泥化）中，达到完全加固效果，而不是只渗透到岩层的表层。0052本实施例用于室内模拟灌浆试验，灌注遇水泥化的绿泥石片岩，所得结果为00531、同等压力下，化学灌浆液在绿泥石片岩中的扩散半径增加了0508M；00542、同等压力下，化学灌浆液进浆量增加了816L/M；00553、灌注后的力学性能明显增加抗压强度增加了1018MPA；岩体声波纵速度VPM平均值增加了10001500M/S；岩体软化系数增加了01018。说明书CN103898899A1/1页8图1说明书附图CN103898899A