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高强灌浆材料在输气工程中的应用
发布时间:2015-12-25 17:11 来源:admin 阅读:

高强灌浆材料在输气工程中的应用

[ 应用实例 ]

、高流态和抗裂性
  灌浆料的流动度一般要求在免振、自流状态下> 240mm ,在这样大的流动度下,灌浆料可依靠自重或稍加插捣就能流进所需灌注的空间。在此次灌浆工程中,由于压缩机的体积较大,需二次灌浆的设备底座体积也很大,为了保证灌注饱满和灌注质量,要求材料在具有更加优异的流动性的同时提高其抗开裂性能。为此,我们对产品配方进行了以下改进,从几个方面提高其流动性和抗开裂性能。
( 1 )优选性能优异的减水剂并调整其掺加量,以提高灌浆料的流动性。
( 2 )添加抗裂纤维,以改善材料的抗裂性能。
( 3 )适当掺加部分粗骨料,以改善材料的体积稳定性,从而提高其抗开裂性。

我们设计了几组试验,其坍落度(流动度)经时变化数据见表 1 。

表 1 灌浆料坍落度经时变化

编号

坍落度经时变化

0h

0.5h

1.0h

1.5h

2.0h

1

305

283

246

175

134

2

309

301

257

184

126

3

298

286

258

223

192

4

321

314

308

285

270

5

250

240

220

206

183

、微膨胀性
   
为满足灌注要求的精度和体积稳定性,必须保证灌浆料材料硬化后不开裂,且长期稳定无收缩,以确保设备与基材的牢固粘结。通常要求灌浆材料应具有一定的微膨胀应力。其竖立向膨胀率见表 2 。

表 2 灌浆料的竖向膨胀率 

编号

1d

3d

7d

14d

28d

1

0.21

0.35

0.47

0.95

1.95

2

0.19

0.35

0.48

0.93

0.93

3

0.20

0.34

0.45

0.85

0.85

  为发挥膨胀剂的膨胀性能,只要采取保湿养护使拌和水能够保留在混凝土即可。在保温环境下养护 7~14d 的膨胀混凝土,即使在环境温度高达 80 ℃ 的空气中进行最终养护,也表现出良好的稳定性。针对西北地区气候干燥的情况,我们对养护条件提出了严格要求。要求在灌浆结束 30min 内即开始进行保湿养护,使用麻袋或草帘覆盖后淋水,以保证水泥水化反应所需的水分,最终保证灌浆质量。

、保水性
   
由于此次西气东输工程中灌浆的施工地点多在新疆、甘肃等高原地带,气候干燥,空气相对湿度低,紫外线辐射强,风速大,水分蒸发量大,为了保证材料强度、确保工程质量,一方面要求灌浆料应具有良好的保水性,以提供水泥水化所需的充足水分;另一方面,在灌浆料的配合比设计时,应适当提高设计强度、降低水料比。因此,在此次灌浆料的配方设计中,我们不仅引入了有机保水剂,还掺加了硅灰、超细掺合料等无机矿物填料,以提高灌浆料的强度。

、早期强度
   
国内的设备安装规范要求二次灌浆采用细石混凝土,其强度等级应比设备基础混凝土的强度等级高一级,可见保证灌浆材料具有良好的力学性能是十分必要的,尤其是要求其早期强度要高,以适应设备安装后短时间内使用的需要。为此,我们通过改变凝材料用量、更换减水剂品种及用量、添加特种添加剂等手段来提高其早期强度,具体试验结果见表 3 。  

表 3 灌浆料的物理力学性能

编号

抗折强度 /MPa

抗压强度 /MPa

1d

3d

7d

28d

1d

3d

7d

28d

1

4.7

10.0

13.9

14.9

28.5

67.8

86.5

106.2

2

6.2

11.9

14.0

15.3

34.2

67.0

87.1

100.6

3

5.6

11.3

12.6

13.1

33.8

59.0

79.4

93.8

4

5.2

10.3

13.8

14.9

27.0

63.5

84.3

110.0

、与基材和钢材的粘接强度
   
用于设备基础的灌浆材料,不仅要与基础混凝土具有很高的粘结强度,同时还要与金属 ( 如钢筋 ) 具有良好的粘结力。试验结果见表 4 和表 5 。

表 4 灌浆料与混凝土基材的粘结强度 MPa

编号

3d

7d

28d

1

1.20

1.68

1.94

2

1.70

2.00

2.48

表 5 灌浆料与钢筋粘结强度 MPa

编号

圆钢

螺纹钢

7d

28d

7d

28d

1

5.45

5.90

11.43

11.69

2

5.53

5.67

11.56

12.13

3

5.87

5.97

13.86

17.88

4

5.98

6.54

11.37

15.73

5

5.45

5.83

11.23

11.56

、抗渗和抗冻性能 
( 1 )抗水渗性能
灌浆料的抗水渗性能试验结果见表 6 。

表 6 灌浆料的抗水渗性能

试验编号

1

2

3

4

5

抗渗压力 /MPa

1.5

1.5

1.5

1.5

1.5

渗水深度 /cm

0.5

0.4

0.3

0.3

2.0

( 2 )抗油渗性能
   在一般的机械工业生产过程中,由于传动、金属切削及研磨等溅出来的油类 ( 如某些矿物油或植物油等 ) 大多密度小、黏度低、渗透能力强,易破坏水泥与骨料之间的粘结,有的油类还含有一些偏酸类或酯类的物质,对钢筋混凝土的强度影响很大。为了考察灌浆材料的抗油渗性能,我们对灌浆料进行了耐油性能测试。
   将标准养护 7d 的试块 ( 10cm × l 0cm × l 0cm ) 置于 70 ℃ ± 5 ℃ 的真空干燥箱内烘干 48h ,放入干燥器冷却后称重。然后将称重后的试块置于盛有机油的容器内浸泡 42 d ,取出试块除去表面机油后称重。称重后测定试块的强度,破型后测定其渗油深度,并比较强度和质量变化来说明机油对材料的侵蚀情况 ( 见表 7) 。

表 7 灌浆料的抗油渗性能

编号

流动度 /mm

抗压强度 /MPa

渗油深度 /mm

质量变化 /kg

强度增长率 /%

7d

浸油 42d

7d

浸油 42d

1

306

86.5

93.7

7

6.897

7.038

5.1

2

319

87.1

91.8

7

6.875

6.910

3.5

3

302

79.4

91.6

7

6.840

6.885

4.5

  由表 7 可见,浸油 42d 后,浸油深度仅 7mm ,且强度仍保持增长,说明该材料密实度高、抗渗性能强,可以抵抗油渗的侵蚀。
( 3 )抗冻性
   抗冻性能是考察材料耐久性的一项重要指标。我们对材料进行了冻融试验,结果见表 8 。

表 8 灌浆料的冻融试验结果

试验编号

冻前质量 /kg

冻后质量 /kg

质量变化 /%

冻后强度 /MPa

对比强度 /MPa

强度损失 /%

1

2.281

2.268

0.22

88.0

90.9

3.2

2

2.257

2.261

0.18

78.2

79.3

1.4

3

2.268

2.272

0.18

82.8

88.2

6.1


应用实例 1]
   
从 1993 年底开始,太原钢铁公司机动处在设备检修、改造及抢修工程中,陆续采用高早强微膨胀二次灌浆料进行腾二次灌浆施工,到目前( 1995 年年中检修结束)为止;该料已成功地应用于下列诸项工程:
1 、一轧北钢材库吊车梁二次灌浆;
2 、三钢氩氧炉基础二次灌浆;
3 、初轧受料辊道改造工程钢筋锚固及二次灌浆;
4 、初轧平衡锤基础灌浆;
5 、初轧钢筋混凝土在柱钢柱套二次灌浆(代替环氧灌浆);
6 、五轧宽展轧机中间辊道基础二次灌浆;
7 、五轧宽展机倾斜辊道基础二次灌浆;
8 、五轧万能轧机前后夹板基础二次灌浆;
9 、五轧碎边剪机传动轴支座基础二次灌浆;
10 、五轧冷铡刀剪机减速箱基础地脚螺栓锚固灌浆(代替环氧灌浆);
11 、七轧 8 辊机组剪板机基础二次灌浆;
12 、七轧 25kg 液压阀盘基础二次灌浆;
13 、七轧卷纸机基础二次灌浆;
14 、七轧测厚仪基础二次灌浆;
   实际使用结果表明,用二次灌浆的基础牢固稳定,未发现任何干缩开裂或分离拔出现象,是一种性能优秀且实用的工程材料,实际操作表明,二次灌浆料至少具有下列优点:
1 、施工方便,袋装预混料,现场不需配料,只需加水搅拌,操作简便;
2 、砂浆自流,灌注容易,不会漏罐,容易保证工程质量;
3 、早期强度高,可缩短检修工期,对抢修工程及有意义;
4 、可代替环氧灌浆,降低工程造价,且比环氧易于施工。
   在太钢四号高炉扩容工程中我方使用了微膨胀二次灌浆料。应用范围: 1 、设备基础灌浆(四号高炉基础设备加固) 2 、高炉炉低大面积灌浆(灌浆 Φ 12m ,灌浆 h 0.4m )。本次灌浆难度集中于高炉炉底,在工程中高炉首先坐在钢轨上,然后进行炉内各种材料的砌筑与布置;随着工程的进行,炉体越来越重,这就要求炉底混凝土具有较高的的承重能力,较高的致密性,同时与炉体下部 钢板及地面混凝土基础具有良好的结合性。经过多次试验、筛选,最终确定灌浆材料为首选产品,施工采用压力灌浆方法,分块灌浆。模板拆除后,质量监测部门对炉底灌浆体进行了多点测试,均未发现灌浆体有空洞现象,炉底大面积灌浆取得了较满意的效果。同时把灌浆料产品列为优先使用产品。

应用实例 2]
   
渤海铝业有限公司是中信(集团)直属子公司,是现代化铝加工生产企业,主要生产设备分别从日本、法国、英国、意大利、德国和美国等国引进,由于设备要求精度高,设备基础螺栓和二次灌浆材料量大,采用普通细石砼无法保证强度和精度的要求,采用进口灌浆材料费用昂贵,少量应用尚可,量大时无法承受。
   一九九三年四月,我公司从美国引进的纵剪机组和横剪机组,外方要求用无收缩自流混凝土进行二次灌浆,经考察并经外籍专家认可,本公司选用了微膨胀二次灌浆材料。经使用发现该料不仅流动性好,而且强度高、无收缩,微膨胀性能也完全满足施工要求,施工方便简捷,同时大大降低工程造价。
   两台机组投入运行已两年多,没发生任何基础松动、脱离或其他问题,设备运行良好。

应用实例 3]
1 、 1996 年 8 月河南省安阳钢铁公司第一炼钢厂 6 转炉主厂房铅钢筋混凝土柱出现保护层剥落。钢筋锈蚀现象。由于工期短,采用钢板围包上柱加固。钢板与混凝土柱间有 10~ 15mm 缝隙,采用灌浆料灌缝,使其形成整体。由于该灌浆料自流动性能好,且具有微膨胀性,保证了加固效果,一天后恢复生产。
2 、 1998 年 3 月,第二炼钢厂 4# 板坯连铸机改造。原考虑整体拆除基础,重新浇注混凝土,工期不允许。后采用利用老基础,钻孔锚固新机设备螺栓。经前期试验,强度符合要求。主机底座 120 个 Φ64 长 1200mm 的螺栓。全部采用钻孔,定位后灌浆料锚固,一天后即可进行设备安装。由于灌浆层上表面光滑平整,而且事先设计灌浆上平面即为垫铁下平面,设备安装时无须再找平,研磨,很受安装工人欢迎,在大提高了安装质量和进度。原定计划 16 天土建工期,仅 10.5 天就完成。整个改造工期原定 40 天,结果 35 天完成一次试产成功。当时中板市场紧俏,提前一天可多创效益 200 万元。
3 、 1998 年 5 月,中型轧钢厂 650 轧机二轧基础,因原设计钢混凝土配筋不够,标号低,加上渗油,振动,造成基础酥裂。由于抢修工期只有 3 天,不可能重新浇注新基础。正好二炼钢板坯改造工程剩余一些灌浆料。我们将酥碎部分敲掉,支模,将螺栓( Φ86 )定位,整体用灌浆料。为节省料,掺入一部分干净的 20~ 40mm 粒径石料填充。时间很短。也是一天后进行主机安装, 3 天后复产。
   以上工程至今未发现质量问题,各项工程均受到公司和二级厂好评。历次工程荣大公司均派技术人员现场技术指导,为各项工程顺利完成提供了良好的服务。
   实践证明,该灌浆料具有自流、早强、微膨胀优点,施工极为方便,经济上也合算,十分知应各种机械设备安装,螺栓锚固,建筑物灌缝加固,值得大力推广。

应用实例 4]
   
宣化钢铁集团有限责任公司在新上的高速线材轧线设备安装过程中使用的二次灌浆料,该产在使用过程中有早强、高强、自流无收缩的特性。大大节省了工程的工期,降低劳动强度,保证了设计要求的高强、工期短,通过使用证明该料是很好的设备安装灌浆材料。

应用实例 5]
   
中国新兴建设开发总公司在人民大会堂墙体加固工程中使用了灌浆料。
   使用表明:灌浆料具有早强、高强、微膨胀、自流性等特性。操作时,人工、机械搅拌均可,无须振捣,施工便捷,无噪音。其性能符合产品说明,较好地满足了人民大会堂特殊条件下的施工要求。
   另外,为降低成本,经多次实验后,掺入了灌浆料重量 1/3 比例的豆石,资料表明,未影响其强度,流动度与微膨胀性。

应用实例 6]
   
北京东洋机械有限公司自 99 年开始在一些工程中使用微膨胀二次灌浆料,该料具有早强、自流和微膨胀特性,本公司现已在广电部大楼、首都剧场等项目中将该料应用于墙面喷射加固的锚钉锚固,设计要求的锚件拔力远远超出设计要求。实际使用证明灌浆料性能稳定,操作方便。

应用实例 7]
   
北京电建一公司于 2000 年度,北京石景山热电厂 1# 、 3# 炉改造工程中,根据设计要求,在后锚固钢筋、设备基础二次灌浆以及地面自流平三次灌浆中使用了微膨胀二次灌浆料。
   该产品肯有早期强度高、微膨胀,三天强度可达到 60MPa ,在后锚固植筋经国家建筑工程质量监督检验中心检验,均达到或超过了设计值 62.9KN ,植筋表面无任何变化。
   在设备基础二次灌浆以及地面自流平三次灌浆时使用,充分体现了自流、无需振捣、早强高强等特性,大大减少了工作强度,缩短了工期,使业主非常满意。

应用实例 8]
   
浙江东海义乌体育中心项目部在义乌体育中心主体育场落索点基础岩石锚杆锚固中,使用了灌浆料。  使用表明,该材料具有使用方便,早强高强微膨胀等特点,尤其是在锚孔渗水较大的情况下,也能施工,其抗拔力测试试验达到要求,产品性能符合产品说明。

应用实例 9]
   
天安门广场公交车道为下层 实路基,上铺厚约 20cm 方块石料。以前的板缝间用普通水泥沙浆沟缝,下部大部分漏空,经一段时间以后即发生地基软塌、石块松动,甚至造成石板挤压损坏。
   经技术论证并考察后,北京市政工程管理处采用了早强微膨胀二次灌浆进行灌缝。由于该产品具有自流、早强、高强、微膨胀等特性,现场施工极为方便,经检查各板石间的接缝充分灌实无缝,各板石间接缝牢固,短时间内即可通行,使用效果很好,值得大力推广。
   北京市立交桥很多,且多为混凝土桥面,因车流量大,损坏时有发生,坑洼、裂纹出现后又不断扩展,影响行车安全,维修不仅要求强度高,而且要求速度快,不能影响交通,所以我们采用了早强微膨胀二次灌浆料。
   我们将桥面破损处进行了预处理,然后在早强微膨胀二次灌浆料中掺入 30% 豆石或砾石,并加入 5% 钢纤维,经加 13% 水并搅拌均匀后,进行灌浆。由于该产品具有早强、自流、微膨胀、湿润性好等特点,使用后不到两小时就达到使用强度,仅两小时就恢复了交通,修复效果十分另人满意。

应用实例 10]
   
东电三公司于 2002 至 2003 年度,在辽宁省阜新盛明热电厂新建工程的设备安装、地脚螺栓锚固中,使用了微膨胀二次灌浆料。
   该材料在使用过程中充分体现了:早强、高强、微膨胀、自流等特性。完全能够满足使用要求,且很大程度上减少了施工强度,缩短了工期,使业主非常满意。

应用实例 11]
   
北京首钢第一建设有限公司于 2001 年度在北京首钢 2 号高炉炉底灌浆时使用了微膨胀二次灌浆料。通过实际使用证明该材料的早强、高强、自流微膨胀的物性完全能够满足各项技术施工要求。并经多点测试,无空灌现象。荣大公司高强的质量,完善到位的施工技术服务,取得了中外专家的一致好评。该产品已被我公司列为首选灌浆产品。

应用实例 12]
   
唐钢二炼铁厂 2# 高炉在 2002 年 12 月扩容工程中使用二次灌浆料用于高炉炉底大面积灌浆。使用前依我厂高炉环境作现场模拟实验证实二次灌浆确实是具有早强、高强、流动性好、微膨胀物性的好材料。
   我厂高炉平移就位后炉底直径为 10m ,炉底与基础的空隙 0.45m ,施工时利用灌浆料自流性采取泵送的方法,四个方向同时压力灌浆。施工后,经养护三天检测其抗压强度均达到了设计要求,并且对炉底灌浆体进行多点测试均未发现灌浆体有漏空现象,同时灌浆料与炉底钢板及地面混凝土基础结合牢固,高炉炉底大面积灌浆取得了很满意的结果。
   整个高炉扩容工程提前工期半个月,经济效益非常显著,二次灌浆料也是功不可设。

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