高聚物注漿材料吸水特性及溫度變化對體積影響試驗研究

高物注材吸水性溫度化體積響驗研究石生1高物注材吸水性溫度化體積響驗研究石生1,2,羅靜2,張蓓2(1.大連理工大學(xué)水利工程學(xué)院,遼寧大連116024;2.鄭州大學(xué)水利環(huán)境學(xué)院)摘要:為研究高聚物注漿材料的吸水特性及溫度變化對材料體積的影響,量測了不同密度的高聚物試樣的吸水率測試了干燥試樣在-40～40溫度范圍內(nèi)的體積變化及飽水樣在-40時的體積變化試驗結(jié)果表明,試樣的吸水率及吸水后的體積變化率均隨材料密度的增大而減小;溫度變化時干燥試樣的體積變化符合熱脹冷縮的規(guī)律并且高溫時體積的增大比較明顯;浸水飽和試樣在溫度降至-40時體積仍然收縮但體積收縮率明顯小于干燥試樣的收縮率研究成果將對高聚物材料在工程中的應(yīng)用提供重要參考。關(guān)鍵詞:高聚物;溫度;吸水率;體積在礎(chǔ)工程維領(lǐng)域顯示巨大的發(fā)應(yīng)用前景。高聚物注技術(shù)采用材料是雙分非水反類酯材料,屬硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料的一種由于聚氨泡沫塑料用于工程實際時將受到水溫度等環(huán)境素的影響,并且聚氨酯泡沫塑料對溫度敏感,因此,采用聚物注漿技術(shù)進行工程維修加固時考慮環(huán)境度變化及下水位埋對施工效產(chǎn)生的影十分要然而于高聚物材料性能的研究,國內(nèi)外開展工作均十有限筆通過量測同密度的聚物樣的吸水性及干燥樣和飽和樣分別在同溫下的體積化,研究試樣吸水特性及溫度變化對高物材料體的影響,為高聚物材料的工程應(yīng)用提供考。1言聚物注漿術(shù)是20世紀(jì)70年發(fā)展起來基礎(chǔ)工快速加固技術(shù)該技術(shù)的原理是按照一定配比,向地基注射多分高聚物料,用材料發(fā)化學(xué)反后體積迅膨脹并化的特性,達到固地基、填充空或提升板的目的目前該術(shù)在國外要應(yīng)用工業(yè)與民用建筑的地基加固和地板抬升,并取得了好的技術(shù)經(jīng)濟效果中國于21世紀(jì)初引進高聚物漿技術(shù),并在高速公路隧道橋梁堤防大壩等交通水利工程領(lǐng)域開展了初步的應(yīng)用探索研究。高聚注漿技術(shù)于其快速耐久經(jīng)濟環(huán)等特點,[3]陳存禮,楊鵬,何軍芳.飽和擊實黃土的動力特性研究[J].巖土力學(xué),2007(8).扈勝霞周云東,陳正漢.非飽和原狀黃土強度特性的試驗研究[J].巖土力學(xué),2005(4).劉保健支喜蘭,謝永利等.公路工程中黃土濕陷性問題分析[J].中國公路學(xué)報,2005(4)。JTG40-2007公路土工試驗規(guī)程[S].DS01-79土工試驗規(guī)程[S].魏汝龍.直剪固快試驗結(jié)果的整理和分析[J].地基處理,1999(4).劉保健張軍麗.土工壓縮試驗成果分析方法與應(yīng)用[J].中國公路學(xué)報,1999(1).劉保健謝定義郭增玉.黃土地基增濕變形的實用算法[J].巖土力學(xué),2004(2).張茂花謝永利劉保健.增濕時黃土的抗剪強度特性分析[J].巖土力學(xué),2006(7).周志軍,王琛.強夯處理黃土路基的現(xiàn)場試驗研究[J].中外公路,2007(5).[9][4][10][5][11][6][7][8][12]收稿日期:2010-03-14作者簡介:石明生男,博士研究生,副教授.E-ail:sm315126.om290中外公 路第30卷表1不同密度高聚物試樣的吸水率2 驗方法試樣編號干燥質(zhì)量/g密度/290中外公 路第30卷表1不同密度高聚物試樣的吸水率2 驗方法試樣編號干燥質(zhì)量/g密度/(gcm-3)浸水后質(zhì)量/g體積吸水率/%質(zhì)量吸水率/%2.1試樣備樣采用圓形,設(shè)計尺寸為30mm60mm。樣制作過程:將一根長400mm內(nèi)徑30mm、壁厚3mm的無縫鋼管沿徑向做線切割,對稱分為兩半鋼管的兩端分別做兩個直徑為36mm的內(nèi)螺管帽,在中的一個帽上鉆一個4.5mm的注漿孔,并安裝漿頭。漿前,先取下鋼管兩端的管帽,把鋼管打開,在其內(nèi)涂上潤滑油,后把對開鋼管合在起,鋼管兩分別旋上帽,并在鋼管間用3～4個加喉箍把開鋼管緊扣在一起注漿設(shè)備開啟后,直接把注漿接到管帽一端的注漿頭上進行注漿,并通過控制注量制作不密度的樣注漿畢后去掉漿槍,冷卻15in后再去掉喉箍和管帽,取出圓柱形的高聚注漿材料,在車床上橫向切割成若干段長度為60mm的試樣,可得30mm60mm的標(biāo)準(zhǔn)尺寸試樣。驗溫度設(shè)定為-40-20020和40℃,試樣按溫分組,每組試樣的密度均勻分布在0.2～0.8g/cm3之間,數(shù)量約為20個。2.2試驗備驗在高低試驗箱進行高溫試驗箱型號為WD7003,溫度制范圍為-70～350,試驗設(shè)定溫度變動幅度為1℃,工作尺寸為300mm250mm400mm(深寬高)。123456781011121314151617181920216.336.9610.9311.712.1413.3414.5616.0517.3917.7419.9821.0721.5124.4325.4827.1327.9829.4831.3733.50.150.160.260.280.290.310.340.380.410.420.470.500.510.580.600.640.660.700.740.797.597.7711.7512.3712.9013.5114.8716.5017.6717.8220.1721.2721.6624.5325.5527.2228.0629.5331.4733.582.971.911.931.581.790.400.731.060.660.190.450.470.350.240.170.210.190.120.240.1919.9111.647.505.736.291.272.132.801.610.450.950.950.700.410.270.330.280.320.330.253 驗過及分析圖1不同密度高聚物試樣的質(zhì)量吸水率3.1 吸水測試一組干燥樣,逐一量測量后完全入水中,浸泡72h后,測定其質(zhì)量變化,計算每個試樣的質(zhì)量吸水和體積吸率,結(jié)果如表1及圖1所示。表1及圖1中可以出,著密度的大,樣的吸率逐漸降低,吸水以后材料的體積有一定的膨脹,膨脹率隨密度增大也逐漸減小當(dāng)密度大于0.5g/cm3后,吸率隨密度小的幅度明顯降低,并逐漸于數(shù),積的變化也趨于穩(wěn)定密度與質(zhì)量吸水率之呈4次拋線的關(guān)系,相系數(shù)為0.9354。干試樣的體隨溫度的化為了避免量誤差,所有的試樣在試驗前都標(biāo)記了寸測量位置,以方便用數(shù)顯游標(biāo)卡尺在同一位置測試樣試驗后的直徑高度的尺變化。試驗時的內(nèi)溫度為31℃,假設(shè)樣在溫度化時積的變化均勻的,測得當(dāng)溫度從室溫升降至某一度一定時后試樣體的變化,結(jié)果列表2。從試驗結(jié)可以看出,試樣所處環(huán)境溫度上升或下降時,材料的體積會發(fā)生膨脹和收縮即試樣所處3.22912010年第3期明生,等:聚物注材料吸水性及溫度化對體積響試驗研究表2干燥試樣隨溫度變化的體積變化化化化/℃/c3/c3/%/m/2912010年第3期明生,等:聚物注材料吸水性及溫度化對體積響試驗研究表2干燥試樣隨溫度變化的體積變化化化化/℃/c3/c3/%/m/m/%/m/m/%-40-2002040-0.26-0.15-0.11-0.020.060.190.070.110.050.08-0.87-0.50-0.37-0.070.20-0.28-0.19-0.14-0.020.130.070.100.080.040.08-0.47-0.32-0.23-0.030.22-0.94-0.73-0.42-0.120.330.530.230.330.140.19-2.22-1.72-0.99-0.280.78注:正值表示體積膨脹負值表示體積收縮。環(huán)溫度降低時,直徑和高度均減小,體積收縮;溫度升時,徑和高增大,體積膨脹當(dāng)溫度增幅度相時,聚物材料在高溫環(huán)境下體積變化(膨脹)更加顯,如40時的積平均膨可達0.78%。3.3 高聚材料干燥與浸水飽和試樣低溫環(huán)境下的體積化了對比分低溫環(huán)下干燥試和浸水飽試的體積變化率,將浸水飽和試樣放入高低溫試驗箱中,溫度定為-40℃,持時間8h出后用數(shù)顯游卡尺在同位置測量直徑和高變化假試樣溫度作用的體積變化是均勻的,測得試樣環(huán)境溫從室溫(31)降低至-40時,干燥試樣和浸水和試樣的積收縮率表3所示。從表3可以看出,在試樣所處的環(huán)境溫度降低時,表3高聚物材料干燥試樣與飽和試樣低溫環(huán)境下的體積變化化化化樣/c3/c3/%/m/m/%/m/m/%干燥冷凍試樣飽和冷凍試樣-0.26-0.150.190.07-0.87-0.50-0.28-0.210.070.15-0.47-0.35-0.94-0.580.530.23-2.22-1.37注:正值表示體積膨脹負值表示體積收縮。干燥樣和浸水和試樣體積均會縮但浸飽和試的體積收率小于燥試樣的積收縮率這是因試樣吸水后,進入到試的空隙當(dāng)中,在溫條件結(jié)冰時水的體積會膨脹,對材料的體積收縮會起到礙和抵消作用,因而在一定程度上降低了材料的收率。要慮環(huán)境溫變化與地水位埋深對施工效產(chǎn)生影響。參文獻:[1]郭成超王復(fù)明,徐建國.隧道高聚物快速維修技術(shù)研究[J].筑路機械與施工機械化,2008(12).BrentBaron.anasDOTDeiestoowitholyur2thanetoorrct50ilesofHighway50[J].OADS&BRDES,2004,12:24-26.郭成超王復(fù)明,鐘燕輝.水泥混凝土路面脫空高聚物注漿技術(shù)研究[J].公路,2008(10).程銀華李萬鵬.高聚物注漿在治理瀝青路面翻漿病害中的應(yīng)用[J].高科技與產(chǎn)業(yè)化,2008(11).盧子興田常津,謝若澤.硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料壓縮力學(xué)性能[J].材料研究學(xué)報,1994(5).環(huán)球聚氨酯網(wǎng).建筑用聚氨酯保溫材料的性能分析[J].聚氨酯,2008(10).劉志遠.高聚物注漿材料工程特性的試驗研究[D].鄭州大學(xué)碩士學(xué)位論文,2007.潘艷輝.高聚物注漿材料的膨脹力試驗研究[D].鄭州