本发明涉及一种双掺膨胀剂的水泥基大坝灌浆工艺及其施工方法。
背景技术：
大坝混凝土由于水泥水化产生大量水化热，导致坝体混凝土内部温度在早期显著升高，并在一定的龄期达到最高温度（可能超过50℃）后，随着水泥水化速度降低，水化放热速度下降，混凝土内部温度也随之降低，混凝土由于热胀冷缩产生体积收缩，同时，混凝土的体积收缩收到基岩及下层混凝土的约束而在内部产生拉伸应力，混凝土的抗拉强度低、拉伸变形能力小，容易因此而产生温度开裂，破坏坝体的完整性和应力状况，危及大坝安全运行。为了控制温度裂缝的产生，需要通过分块分层施工的方式，使混凝土的温度应力得以释放，并在大坝混凝土内部达到稳定温度场后，进行分缝灌浆，恢复大坝的整体性。
传统的大坝分缝灌浆材料不掺膨胀剂，往往由于灌浆材料的后期收缩导致脱粘开裂，产生新的裂缝，导致渗漏和溶蚀，并改变混凝土大坝的应力状态，而且此时大坝往往已经蓄水，由于缝隙内存在水压力，二次灌浆效果往往难以起到好的效果。不掺减水剂导致单位用水量大，浆体塑性收缩大、强度低，粘结效果差。不掺粉煤灰，缺少二次水化作用，界面的微细裂缝难以自愈合，抗渗能力也得不到有效的提升。如果不采用压缩空气进行清缝，缝内水分难以排除，在充满水的缝隙中灌浆效果大大降低。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种双掺膨胀剂的水泥基大坝灌浆工艺及其施工方法。
本发明的技术方案如下：
一种双掺膨胀剂的水泥基大坝灌浆工艺，是对坝体进行表面处理和清缝后，从下往上施灌双掺轻烧氧化镁膨胀剂和钙矾石类膨胀剂的水泥基灌浆，直至整个分缝灌满为止。
所述的水泥基灌浆配比参数为：水灰比0.35～0.50；轻烧氧化镁膨胀剂掺量为胶凝材料质量的2.5%～5.0%；钙矾石类膨胀剂掺量为胶凝材料质量的3.0%～5.0%；粉煤灰掺量为胶凝材料质量的10%～30%；缓凝型高效减水剂掺量为胶凝材料质量的0.5%～2.0%。
所述的水泥为普通硅酸盐水泥、粉煤灰水泥、矿渣水泥、中热硅酸盐水泥、低热硅酸盐水泥、复合硅酸盐水泥的其中一种。
所述的水泥强度为42.5、42.5R、52.5、52.5R的其中一种。
所述的粉煤灰为Ⅰ级或Ⅱ级F类粉煤灰。
所述的缓凝型高效减水剂为木质素磺酸盐类减水剂、萘系减水剂、三聚氰胺系减水剂、氨基磺酸盐系减水剂，脂肪酸系减水剂、聚羧酸系减水剂中的至少一种。
一种双掺膨胀剂的水泥基大坝灌浆施工方法，包括以下步骤：
1）对坝体分缝进行表面清理；
2）进行封缝处理，并沿分缝从下往上埋入灌浆咀；
3）进行清缝处理；
4）拌制双掺轻烧氧化镁膨胀剂和钙矾石类膨胀剂的水泥基灌浆材料；
5）由最低的灌浆咀开始，从下往上灌浆，直至整个分缝灌满为止。
步骤2）中，所述的灌浆咀间距为40cm~60cm。
本发明的有益效果是：双掺膨胀剂的灌浆工艺可显著提高灌浆材料的稳定性、可灌性、强度、抗渗性和界面粘结效果，延长了耐久性，改善了工程质量，同时提高施工速度和效率，缩短了工期，节约了投资，提高了工程效益。
具体如下：双掺钙矾石类膨胀剂和轻烧氧化镁膨胀剂，可产生早期和后期的双膨胀，不倒缩，避免灌浆材料收缩造成界面脱粘开裂，提高浆体强度、密实度和粘结强度； 掺入高效减水剂，灌浆材料的流变特性大大改善，流动性好，可灌性强；掺入大量粉煤灰，可降低成本，有效利用二次水化作用，对界面微裂缝具有自愈合效果；掺入缓凝剂，延长凝结时间，可减小塑性收缩；采用压缩空气进行清缝，排除缝内水分，并降低分缝的表面湿度，改善粘结效果。施工速度更快，灌浆效果更好，施工质量容易控制，可避免二次灌浆，缩短工期，节约投资；施工条件好，安全文明生产有保障；施工技术适应性强，各种大坝分缝均可适用。
具体实施方式
一种双掺膨胀剂的水泥基大坝灌浆工艺，是对坝体进行表面处理和清缝后，从下往上施灌双掺轻烧氧化镁膨胀剂和钙矾石类膨胀剂的水泥基灌浆，直至整个分缝灌满为止。
优选的，所述的水泥基灌浆配比参数为：水灰比0.35～0.50；轻烧氧化镁膨胀剂掺量为胶凝材料质量的2.5%～5.0%；钙矾石类膨胀剂掺量为胶凝材料质量的3.0%～5.0%；粉煤灰掺量为胶凝材料质量的10%～30%；缓凝型高效减水剂掺量为胶凝材料质量的0.5%～2.0%。
优选的，所述的水泥为普通硅酸盐水泥、粉煤灰水泥、矿渣水泥、中热硅酸盐水泥、低热硅酸盐水泥、复合硅酸盐水泥的其中一种。
优选的，所述的水泥强度为42.5、42.5R、52.5、52.5R的其中一种。
优选的，所述的粉煤灰为Ⅰ级或Ⅱ级F类粉煤灰。
优选的，所述的缓凝型高效减水剂为木质素磺酸盐类减水剂、萘系减水剂、三聚氰胺系减水剂、氨基磺酸盐系减水剂，脂肪酸系减水剂、聚羧酸系减水剂中的至少一种；进一步优选的，所述的缓凝型高效减水剂为萘系减水剂、聚羧酸系减水剂中的至少一种。
一种双掺膨胀剂的水泥基大坝灌浆施工方法，包括以下步骤：
1）对坝体分缝进行表面清理；
2）进行封缝处理，并沿分缝从下往上埋入灌浆咀；
3）进行清缝处理；
4）拌制双掺轻烧氧化镁膨胀剂和钙矾石类膨胀剂的水泥基灌浆材料；
5）由最低的灌浆咀开始，从下往上灌浆，直至整个分缝灌满为止。
优选的，步骤2）中，所述的灌浆咀间距为40cm~60cm；最优选的，步骤2）中，所述的灌浆咀间距为50cm。
优选的，步骤4）中，所述的轻烧氧化镁膨胀剂掺量为胶凝材料质量的2.5%～5.0%，钙矾石类膨胀剂掺量为胶凝材料质量的3.0%～5.0%；最优选的，步骤4）中，所述的轻烧氧化镁膨胀剂掺量为胶凝材料质量的3.8%，钙矾石类膨胀剂掺量为胶凝材料质量的4.0%。
本发明的双掺轻烧氧化镁膨胀剂和钙矾石类膨胀剂的微膨胀不倒缩水泥基大坝灌浆材料具有两个膨胀源，钙矾石类膨胀剂膨胀快，稳定早，后期膨胀小，可抵消灌浆早期的收缩，在内部产生一定的压应力，改善界面粘结，提高防渗效果；轻烧氧化镁膨胀剂膨胀较慢，膨胀过程是缓慢地逐步产生的，可减小后期的干缩变形，并进一步提高浆体的密实程度，可避免灌浆材料后期收缩导致的界面开裂脱开。减水剂使浆液具有低粘度、大流动性，便于浆液充满整个缝隙，避免形成空腔，同时加快施工进度，提高施工效率，减水剂减小用水量，同时降低了水灰比，提高了硬化浆体的强度，改善了界面的粘结效果，减小了塑性收缩和后期收缩，也减小了界面脱粘的可能性。缓凝剂改善流变特性，延长了粘结时间，可促进浆液的流动，缝隙填充更密实，同时，保持较长时间的塑性状态，可减小塑性收缩。粉煤灰具有减小单位用水量，改善流动性的作用，同时通过二次水化，使灌浆材料具有自愈合的特性，二次水化产物在开裂处的水化可粘合裂缝，降低渗透性，提高强度，同时减小浆液中氢氧化钙的含量，减小溶蚀，提高浆体中C-S-H凝胶的稳定，提高抗渗透能力。
施工前进行表面处理，清理施工残渣，可保证表面封缝的密封性和完整性。用压缩空气清缝，可排除缝内积水，并使缝隙表面干燥，改善灌浆材料与坝体混凝土的粘结效果。从最低位置的灌浆咀开始灌浆，并从下往上逐步施灌高流动性灌浆材料，可保证缝隙灌满，不留空腔。
以下通过具体的实施例对本发明的内容作进一步详细的说明。
实施例：
一种双掺膨胀剂的水泥基大坝灌浆施工方法，具体如下：
将坝体分缝进行表面清理，剔除施工残渣；
进行封缝处理，并沿着分缝埋设灌浆咀，灌浆咀间距为50cm；
采用压缩空气进行清缝处理，排除缝内水分，降低缝隙内混凝土的表面湿度，以利于灌浆材料与坝体混凝土的粘结；
按照比例拌制灌浆材料；
从最低位置的灌浆咀开始灌浆，控制灌浆速度，使灌浆材料基本均衡向上填充，待上一个灌浆浆液流出，将下一个灌浆封堵，并将灌浆口上移，从下往上，灌满整个缝隙。
其中灌浆材料的配比参数为：水灰比0.5；轻烧氧化镁膨胀剂掺量为胶凝材料质量的3.5%；钙矾石类膨胀剂掺量为胶凝材料质量的4.0%；Ⅰ级F类粉煤灰掺量为胶凝材料质量的20%；萘磺酸盐减水剂掺量为胶凝材料质量的1.0%；所用的水泥是强度为42.5的普通硅酸盐水泥。