灌浆基础知识和计算公式

灌浆基础知识和计算公式

一、灌浆的含义：

简单的说，灌浆就是将具有胶凝性的浆液或化学溶液，按照规定的配比或浓度，借用机械（或灌浆自重）对之施加压力，通过钻孔或其他设施，压送到需要灌浆的部位中的一种施工技术。

二、灌浆的实质：

充填这些节理裂隙、孔隙、空隙、孔洞和裂缝之处，形成结石，从而起到固结、粘合、防渗，提高承载强度和抗变形能力以及传递应力等作用。

三、灌浆分类：

按照大坝坝基岩类构成，可分为岩石灌浆和砂砾石层灌浆。

按照灌浆的作用，可分为固结灌浆、帷幕灌浆、回填灌浆和接触灌浆。

按照灌注材料，可分为水泥灌浆、水泥砂浆灌浆、水泥粘土灌浆以及化学灌浆等。

按照灌浆压力，可分为高压灌浆（3MPa以上）、中压灌浆（0.5~3MPa）、低压灌浆（0.5MPa以下），后两类也可称为常规压力灌浆。

按照灌浆机理，可分为渗入性灌浆和张裂式灌浆。

四、灌浆材料：

水泥（磨细水泥、超细水泥）、砂、粉煤灰、粘土和膨润土、水外加剂（速凝剂、减水剂、稳定剂）

五、水泥浆液：

配置水泥浆时，多依照质量比例配制，也有按照体积比例配制的。我国各灌浆工程都采用质量比，帷幕灌浆使用范围一般多为 水：水泥=5：1~0.5：1，固结灌浆多为2：1~0.5：1。

1、水泥浆的配制：

将水泥和水依照规定的比例直接拌和，这种情况最为简单。先将计量好的水放入搅拌筒内，再将水泥按所规定的质量秤好后，放入筒中直接搅拌即可。例如欲配制各种浓度的水泥浆100L，其所用的水泥和水量可见下【表1】。

配制水泥浆100L 【表1】

注：水泥的密度以3kg/L或3g/cm3计

在灌浆过程中，常需要将搅拌桶内的水泥浆变浓。如原水泥浆100L，加水泥质量可见下【表2】。

在原100L水泥浆中加水泥使水泥浆变浓 【表2】 注：加水泥单位为kg

注：水泥的密度以3kg/L或3g/cm3计

在灌浆过程中，常需要将搅拌桶内的水泥浆变稀。如原水泥浆100L，加水体积可见下【表3】。

在原100L水泥浆中加水使水泥浆变稀 【表3】 注：加水单位为L

注：水的密度以1kg/L或1g/cm3计

水泥的密度以3kg/L或3g/cm3计

水灰比为0.9 ：1时，密度为1.554 ；水灰比为0.7 ：1时，为1.662

当采用集中制浆时，原浆的水灰比多采用0.6：1或0.5：1。将这种浆液输送到灌浆施工地点。在拌制所需浓度的水泥浆时，需要放入一定量的原浆，再加入一定量的水，其加入量可见【表4】。

配制水泥浆需要的原浆和加入水量（配制水泥浆按100L计，原浆浓度 水：水泥=0.6：1）【表4】

2、浆液配料用量计算：

例举5个简单的计算示例，供参考（设水泥密度为3g/cm3，即3kg/L） （1）试求水灰比为2：1的水泥浆的密度。

取100kg水泥，200kg水拌合成水泥浆，其体积V=100÷3+200÷1=233.3L。 答：水泥浆的密度=300kg÷233.3L=1.286kg/L。 （2）水泥浆的密度为1.5g/cm3，求其水灰比。 设取100L的水泥浆，则其重量为150kg。

列方程式：设水泥重量为C(kg)，水的重量为W(kg)， W÷1+C÷3=100 (W+C)÷100=1.5 解方程得W=75kg，C=75kg。

答：水泥浆的水灰比为75：75，即1：1。

（3） 集中供浆，原浆水灰比为0.5：1，今欲配制水灰比为2：1的水泥浆100L，求需要加入原浆多少升，再加多少升水。 分为4个程序解：

1）先求出1L的水灰比为0.5：1的原浆中，水泥和水各为多少？ 0.5L水和1kg水泥拌和后原浆体积V=0.5÷1+1÷3=0.833L。

于是1L原浆中，水泥应为1÷0.833×1=1.2kg，水为1÷0.833×0.5=0.6L。 2）再求出配制100L的水灰比为2：1的水泥浆，需要水和水泥各为多少？ 列方程式：W:C=2:1

W÷1+C÷3=100 解方程得出W=86L,C=43kg

3) 配制100L水灰比为2：1的水泥浆需用原浆V1=[43÷（1.2×100）] ×100=43÷1.2=35.8L。 4）配制100L水灰比为2：1的水泥浆尚需加入水量W1=86-35.8×0.6=64.5L。

（4）今欲将80升水灰比为5：1的稀水泥浆配制成水灰比为2：1较浓的水泥浆，需加入多少水泥？ 设80L水灰比为5：1的水泥浆中水泥重量为Ckg。 80L水灰比为5：1的水泥浆中水的重量为Wkg。 X为应加入的水泥量。

列方程式：W:C=5:1(稀浆的配比关系) W÷1+C÷3=80(根据绝对容积理论) W:(C+x)=2:1（较浓浆的配比关系） 解方程得出x=22.5kg。

（5）今欲将80升水灰比为3：1的水泥浆配制水灰比为5：1的稀水泥浆，需加入多少水量？ 设80L水灰比为3：1的水泥浆中水泥重量为Ckg。 80L水灰比为3：1的水泥浆中水的重量为Wkg。

X为应加入的水量，列方程式：W:C=3:1（原水泥浆配比关系） W÷1+C÷3=80（根据绝对容积的理论） (W+x):C=5:1（新水泥浆配比关系） 解方程式x=48L

答：应加入水量48L（加入水后，浆液体积为80+48=128L）。

附：1、（a）在纯水泥浆中加水使其由稠变稀：

加水量（L）=待稀释的水泥浆量（L）÷（稠水灰比+1÷水泥密度）×（稀水灰比—稠水灰比） （b）在纯水泥浆中加水泥使其由稀变稠：

加水泥量（Kg）=待变稠的水泥浆量（L）÷（稀水灰比+1÷水泥密度）×（稀水灰比—稠水灰比）÷稠水灰比

2、配制水泥砂浆：

要配制水：水泥：砂=X：Y：Z的水泥砂浆V升，需要的水量（Kg）、水泥量（Kg）、砂子量（Kg），其中水、水泥和砂的密度分别为ρ水、ρ水泥、ρ砂。 水量（Kg）=V÷（X÷ρ水+Y÷ρ水泥+Z÷ρ砂）×X 水泥量（Kg）=V÷（X÷ρ水+Y÷ρ水泥+Z÷ρ砂）×Y 砂子量（Kg）=V÷（X÷ρ水+Y÷ρ水泥+Z÷ρ砂）×Z

3、1)配料密度的确定(配料即浆液中除了水之外的所有物质，比如水泥、粘土、水玻璃等，水与配料的质量比为水固比，水与水泥的质量比为水灰比)

设： 水泥、外加剂1、外加剂2、外加剂3、外加剂4、外加剂5的密度分别为 ρ水泥、ρ1、ρ2、ρ3、ρ4、ρ5，

同时： 外加剂1：水泥=a：1 即外加剂1的质量：水泥的质量=a：1 外加剂2：水泥=b：1 外加剂3：水泥=c：1 外加剂4：水泥=d：1 外加剂5：水泥=e：1

那么得： 配料的密度=（1 + a + b + c+d+e）÷【（1÷ρ水泥）+（a÷ρ1）+（b÷ρ2）+（c÷ρ3）+（d÷ρ4）+（e÷ρ5）】

2）水灰比情况下：累计注灰量=累计流量×浆密度÷（水灰比+1+a+b+c+d+e）

浆密度=（水灰比+1+a+b+c+d+e）÷【水灰比+（1÷ρ水泥）+（a÷ρ1）+（b÷ρ2）+（c÷ρ3）+（d÷ρ4）+（e÷ρ5）】

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