《高聚物注浆材料吸水特性及温度变化对体积影响试验研究》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高聚物注浆材料吸水特性及温度变化对体积影响试验研究（3页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、高聚物注浆材料吸水特性及温度变化对体积影响试验研究石明生1 ,2 , 罗静2 , 张蓓2(1 . 大连理工大学 水利工程学院 , 辽宁 大连 116024 ; 2 . 郑州大学 水利环境学院)摘 要 : 为研究高聚物注浆材料的吸水特性及温度变化对材料体积的影响 ,量测了不同密度的高聚物试样的吸水率 ,测试了枯燥试样在 - 4040 温度范围内的体积变化及饱水 试样在 - 40 时的体积变化 。试验结果说明 ,试样的吸水率及吸水后的体积变化率均随材料密度的增大而减小 ;温度变化时 ,枯燥试样的体积变化符合热胀冷缩的规律 ,并且高温时体 积的增大比拟明显 ;浸水饱和试样在温度降至 - 40 时体积
2、仍然收缩 ,但体积收缩率明显小于枯燥试样的收缩率 。研究成果将对高聚物材料在工程中的应用提供重要参考 。关键词 : 高聚物 ; 温度 ; 吸水率 ; 体积在根底工程维修领域显示出巨大的开展应用前景 。高聚物注浆技术采用的材料是双组分非水反响类 聚氨酯材料 ,属硬质聚氨酯泡沫塑料的一种 。由于聚 氨酯泡沫塑料应用于工程实际时将受到水 、温度等环 境因素的影响 , 并且聚氨酯泡沫 塑 料对 温度 敏感 , 因此 ,采用高聚物注浆技术进行工程维修加固时考虑环 境温度变化及地下水位埋深对施工效果产生的影响十 分必要 。然而关于高聚物材料性能的研究 ,国内外开 展的工作均十分有限 。笔者通过量测不同密度
3、的高聚 物试样的吸水特性及枯燥试样和饱和试样分别在不同温度下的体积变化 ,研究试样吸水特性及温度变化对 高聚物材料体积的影响 ,为高聚物材料的工程应用提 供参考 。1前言高聚物注浆技术是 20 世纪 70 年代开展起来的基础工程快速加固技术 。该技术的原 理 是按 照一 定配 比 ,向地基中注射多组分高聚物材料 ,利用材料发生化学反响后体积迅速膨胀并固化的特性 ,到达加固地基 、填充脱空或提升地板的目的 。目前该技术在国外主要 应用于工业与民用建筑的地基加固和地板抬升 ,并取 得了良好的技术经济效果 。中国于 21 世纪初引进高聚物注浆技术 ,并在高速公路 、隧道 、桥梁 、堤防 、大坝 等交
4、通 、水利工程领域开展了初 步 的应 用探 索研 究 。 高聚物注浆技术由于其快速 、耐久 、经济 、环保等特点 , 3 陈存 礼 , 杨 鹏 , 何 军 芳 . 饱 和 击 实 黄 土 的 动 力 特 性 研 究J . 岩土力学 ,2007 (8) .扈胜霞 ,周云东 , 陈正汉 . 非饱和原状黄土强度特性的试 验研究 J . 岩土力学 ,2005 (4) .刘保健 ,支喜兰 ,谢永利 ,等 . 公路工程中黄土湿陷性问题 分析 J . 中国公路学报 ,2005 (4) 。J T G E40 - 2007 公路土工试验规程 S . SDS 01 - 79 土工试验规程 S .魏汝龙 . 直剪固
5、快试验结果的整理和分析 J . 地基处理 ,1999 (4) .刘保健 ,张军丽 . 土工压缩试验成果分析方法与应用 J .中国公路学报 ,1999 (1) .刘保健 ,谢定义 ,郭增玉 . 黄土地基增湿变形的实用算法J . 岩土力学 ,2004 (2) .张茂花 ,谢永利 ,刘保健 . 增湿时黄土的抗剪强度特性分 析 J . 岩土力学 ,2006 (7) .周志军 ,王琛 . 强夯处理黄土路基的现场试验研究 J .中外公路 ,2007 (5) . 9 4 10 5 11 6 7 8 12 收稿日期 :2021 - 03 - 14作者简介 :石明生 ,男 ,博士研究生 ,副教授 . E - m
6、ail : sms315 126 . co m290中外公路第 30 卷表 1 不同密度高聚物试样的吸水率2 试验方法试样编号枯燥质量/ g密度/( g cm - 3 )浸水后质量/ g体积吸水率/ %质量吸水率/ %2 . 1 试样制备试样采用圆柱形 ,设计尺寸为 30 mm 60 mm 。 试样制作过程 : 将一根长 400 mm 、内径 30 mm 、壁厚 3 mm 的无缝钢管沿径向做线切割 ,对称分为两 半 。在钢管的两端分别做两个直径为 36 mm 的内螺 纹管帽 ,在其中的一个管帽上钻一个 4 . 5 mm 的注浆 孔 ,并安装注浆头 。注浆前 ,先取下钢管两端的管帽 ,把钢管翻开
7、 ,在 其内壁涂上润滑油 ,然后把对开的钢管合在一起 ,在钢 管两端分别旋上管帽 ,并在钢管中间用 34 个加强喉 箍把对开钢管紧扣在一起 。注浆设备开启后 ,直接把注浆枪接到管帽一端的注浆头上进行注浆 ,并通过控 制注浆量制作不同密度的试样 。注浆完毕后去掉注浆 枪 ,冷却 15 mi n 后再去掉喉箍和管帽 ,取出圆柱形的 高聚物注浆材料 ,在车床上横向切割成假设干段长度为60 mm 的 试 样 , 可 得 30 mm 60 mm 的 标 准 尺 寸 试样 。试验温度设定为 - 40 、- 20 、0 、20 和 40 ,试样 按温度分 组 , 每 组 试 样 的 密 度 均 匀 分 布
8、在 0 . 2 0 . 8 g/ cm3 之间 ,数量约为 20 个 。2 . 2 试验设备试验在上下温试验箱中进行 。上下温试验箱的型 号为 W GD7003 ,温度控制范围为 - 70 350 ,试验时设定温度的变动幅度为 1 ,工作室尺寸为 300 mm 250 mm 400 mm (深 宽 高) 。123456781011121314151617181920216 . 336 . 9610 . 9311 . 712 . 1413 . 3414 . 5616 . 0517 . 3917 . 7419 . 9821 . 0721 . 5124 . 4325 . 4827 . 1327 .
9、9829 . 4831 . 3733 . 50 . 150 . 160 . 260 . 280 . 290 . 310 . 340 . 380 . 410 . 420 . 470 . 500 . 510 . 580 . 600 . 640 . 660 . 700 . 740 . 797 . 597 . 7711 . 7512 . 3712 . 9013 . 5114 . 8716 . 5017 . 6717 . 8220 . 1721 . 2721 . 6624 . 5325 . 5527 . 2228 . 0629 . 5331 . 4733 . 582 . 971 . 911 . 931
10、. 581 . 790 . 400 . 731 . 060 . 660 . 190 . 450 . 470 . 350 . 240 . 170 . 210 . 190 . 120 . 240 . 1919 . 9111 . 647 . 505 . 736 . 291 . 272 . 132 . 801 . 610 . 450 . 950 . 950 . 700 . 410 . 270 . 330 . 280 . 320 . 330 . 253 试验过程及分析图 1不同密度高聚物试样的质量吸水率3 . 1吸水率测试取一组枯燥试样 ,逐一量测质量后完全浸入水中 , 浸泡 72 h 后 ,测定其质量
11、变化 ,计算每个试样的质量 吸水率和体积吸水率 ,结果如表 1 及图 1 所示 。从表 1 及图 1 中可以看出 ,随着密度的增大 ,试样 的吸水率逐渐降低 ,吸水以后材料的体积有一定的膨 胀 ,膨胀率随密度增大也逐渐减小 。当密度大于 0 . 5 g/ cm3 后 ,吸水率随密度减小的幅度明显降低 ,并逐渐趋于常数 ,体积的变化也趋于稳定 。密度与质量吸水 率之间呈 4 次抛物线的关系 ,相关系数为 0 . 935 4 。枯燥试样的体积随温度的变化为了防止测量误差 ,所有的试样在试验前都标记 了尺寸测量位置 ,以方便用数显游标卡尺在同一位置 测量试样试验前后的直径和高度的尺寸变化 。试验时的
12、室内温度为 31 ,假设试样在温度变化 时体积的变化是均匀的 ,测得当温度从室温升降至某 一温度一定时间后试样体积的变化 ,结果列入表 2 。从试验结果可以看出 ,试样所处环境温度上升或 下降时 ,材料的体积会发生膨胀和收缩 。即试样所处3 . 22912021 年 第 3 期石明生 ,等 :高聚物注浆材料吸水特性及温度变化对体积影响试验研究表 2枯燥试样随温度变化的体积变化直径变化高度变化体积变化温度/均值/ cm3标准差/ cm3 百分比/ %均值/ mm标准差/ mm 百分比/ %均值/ mm标准差/ mm 百分比/ %- 40- 2002040- 0 . 26- 0 . 15- 0 .
13、 11- 0 . 020 . 060 . 190 . 070 . 110 . 050 . 08- 0 . 87- 0 . 50- 0 . 37- 0 . 070 . 20- 0 . 28- 0 . 19- 0 . 14- 0 . 020 . 130 . 070 . 100 . 080 . 040 . 08- 0 . 47- 0 . 32- 0 . 23- 0 . 030 . 22- 0 . 94- 0 . 73- 0 . 42- 0 . 120 . 330 . 530 . 230 . 330 . 140 . 19- 2 . 22- 1 . 72- 0 . 99- 0 . 280 . 78注 :正值表示体积膨胀 ,负值表示体积收缩 。的环境温度降低时 ,直径和高度均减小 ,体积收缩 ; 温度升高时 ,直径和高度增大 ,体积膨胀 。当温度增减幅 度相同时 ,高聚物材料在高温环境下体积变化 ( 膨胀) 更加明显 ,如 40 时的体积平均膨胀可达 0 . 78 % 。3 . 3高聚物材料枯燥与浸水饱和试样低温环境下的 体积变
