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高强无收缩灌浆材料的发展及存在问题

摘要：高强灌浆材料是一种可以对混凝土的蜂窝和孔隙的部位进

行灌浆修补以及灌注大型机械地脚螺栓及机器底座的材料。分析了

灌浆材料的现状及存在问题，探讨了研究意义。

关键词：灌浆材料；高强；波特兰水泥

1灌浆材料的发展

灌浆材料就其所用的原材料可大致分为四个阶段，分别是：原始粘

土浆液阶段、初期水泥浆液阶段、中期化学浆液阶段和现代注浆阶

段。

1.1原始粘土浆液阶段

1802年法国土木工程师查里士·贝里尼（charlesbering）首次

成功地运用粘土浆液为港口城市戴佩（dieppe）维修加固砌筑墙，

自此之后，这种灌浆方法相继传入英国和埃及。这一阶段的注浆技

术处于原始萌芽阶段，注入方法比较原始，浆液主要是黏土、火山

灰、生石灰等简单材料。

1.2初期水泥浆液注浆阶段

1824年，英国建筑工人j.阿斯普丁取得了波特兰水泥的专利权，

并大量应用于土木工程中。自此，水泥基材料开始进入灌浆材料的

领域【1】。1838年英国汤姆逊隧道开始用水泥作为灌浆材料。此后

黏土灌浆，水泥灌浆一直占据着主导地位【2】。1845年w.e.worthln

第一次将水泥注入水库溢洪道的基础中以提高基础的承载能力；

1864年德国人在勤恩矿井内用手摇泵注水泥浆加固竖井井壁。

1880～1905年期间在德国北部和比利时煤矿工作的reumax、

porticr、saelier、francors等人成功研制出高压注浆泵，改进了

灌浆材料的混合方式等灌浆工艺，并将之用到隧道和大坝的建设

中，成为现代注浆法的基础【3】。标志注浆技术的发展进入初期水

泥浆液注浆阶段。

1.3中期化学浆液注浆阶段

人们在实践中发现普通水泥的粒径较大，当向较小的间隙中灌入时

显得无能为力，这使得人们开始研究更好地灌浆材料——溶液性灌

浆材料也即化学灌浆材料。1884年英国豪斯古德在印度建桥时，首

次采用化学药品固砂；1887年，佐斯基利用一个钻孔注浓水玻璃，

邻近孔注氯化钙，创造了原始的硅化法而获专利，化学灌浆材料才

发展起来；1909年，比利时人勒马尔塔蒙特在水玻璃中加入稀酸，

发现了改变水玻璃ph值的凝固机理，提出了双液单系统的一次压

注法并获得专利【4】；1920年荷兰采矿工程师尤斯登首次论证了化

学注浆的可靠性，并提出了使用水玻璃、氯化钙的双液双系统的注

入方式，于1926年获得专利。由于水玻璃价格便宜、无毒，所以

得到了很快的发展【5】。

直到20世纪40年代，水玻璃类的灌浆料几乎占据了整个灌浆领域

【6】。随着工程上的需要和化学工业的发展，化学灌浆也在不断的

发展与进步，从而补充水泥灌浆的不足，使化学灌浆逐步满足工程

需要。20世纪50年代，美国研制了黏度接近水，胶凝时间可以任

意调节的丙烯酰胺浆液（am-9）。

1956年左右，又出现了尿素-甲醛类浆液，此后国际上相继推出了

木素类（英国的tdm铬木素浆液，中国东北大学杜嘉鸿教授领导研

制的微毒性铬木素浆液）、丙烯的盐类、聚氨脂类、环氧类等品种

繁多的化学灌浆材料【7】。但当化学灌浆料再发展到了1974年时，

日本福冈发生了灌注丙烯酰胺引起中毒的事故后，日本开始禁用有

毒的化学浆液。随后一些国家也参照日本的“暂行规定”禁止使用

毒性浆材。美国也于1978年停止了am-9的生产并禁止其使用【8】。

直道20世纪70年代后期世界各国相继禁止用有毒化学注浆材料，

并且其他化学注浆材料的使用也有一定限制。至此，化学灌浆剂即

将走下其主导地位。

1.4现代注浆阶段

由于化学灌浆材料有毒，而水玻璃类浆材在固结强度和耐久性方面

又不能满足大型工程的需要。因此，人们又开始把目标转到硅酸盐

水泥的开发利用上，但是由于水泥颗粒的粒径较大，导致其在一些

细小缝隙上的灌入能力大打折扣。为此，shimoda和clarke分别于

1982年和1984年用超细水泥，很好的解决水泥基灌浆料在应对细

小缝隙上的困难。当时他们使用的超细水泥是日本奥罗达水泥联合

公司和吉涯德岩土化学联合公司生产的mc-500号水泥；粒径为1～

5μm，50%（wt）的中间粒径为4μm，该浆液可灌入到3.75×10-4cm

的细砂层，固结砂胶