CN110734264A - 针对古建筑的加固材料及制备方法和注浆加固方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及建筑修复加固技术领域，具体公开了针对古建筑的加固材料及制备方法和注浆加固方法。加固材料包括硅酸盐水泥90～110份，水67.5～82.5份，浓度为40波美度的水玻璃4～5份，木质磺酸钙0.9～1.1份。调配时，将材料混合并搅拌均匀，逐步加入添加剂；加固时，合理设置注浆孔，并通过注浆管注入浆液，控制注入的过程可确保加固的效果。本发明公开的加固材料其组成成分简单，实现容易配置，配成后渗透性好，能够到达地基下的合理范围内，提高地基下部底层的一体性，方便提高加固的效果；本发明公开的加固方法，合理设置注浆孔和注浆过程，以及确定合理的注浆量，能够确保达到加固效果的同时节省材料。

Description

针对古建筑的加固材料及制备方法和注浆加固方法

技术领域

本发明涉及建筑修复加固技术领域，具体涉及针对古建筑的加固材料及制 备方法和注浆加固方法。

背景技术

古建筑是人类历史文明的瑰宝，相应的文物保护单位会对古建筑进行定期 修复，确保古建筑能够保持稳定，避免在自然环境变迁中影响古建筑的结构稳 定，造成不可挽回的损失。

对古建筑的加固通常体现为对地基的加固上，古建筑的地基从上往下一般 包括素填土层、淤泥层、残积粉质粘土层和强风化岩层。素填土层分布于全场 地，层厚1.3～4.0m，呈灰褐色，由粉质粘土及少量瓦砾碎片组成，稍经压实； 淤泥层厚0.7～10.3m，顶面埋深1.3～4.0m，呈灰色、灰黑色，上部为薄层粉 砂，含腐植质，局部含少量贝壳碎片，饱和，流塑；残疾粉质黏土层揭示厚度 3.0～9.1m，顶面埋深2.5-8.2m，呈浅褐、褐黄、浅灰色，粘性强，饱和，可 塑，粉砂会存在于小范围的土层中，被广泛称之为粉砂性土；强风化岩层揭示 厚度1.4～4.7m，顶面埋深1.5～11.6m。

在进行地基的加固时，一般利用注浆的方式实现，其加固机理是采用液压、 气压或电化学方法，将某些可凝固的浆液注入岩土体的孔隙、裂隙、节理等软 弱结构面中，或挤压土体，使岩土体形成强度高、抗渗性能好、稳定性高的新 结构体，从而改善岩土体的物理力学性质。按注浆工程的具体地理因素、浆液 扩散和渗透能力，以及浆液在地层中的流动形态和扩散情况，一般分为充填注 浆法、渗透注浆法、电动化学注浆法等几类。为此降低岩土的渗透性，改变其 力学性能，提高其强度和稳定性，从而实现加固岩土和堵水之目的。

现行的注浆加固中，存在材料粘度不适宜，粘度高的出现填充不均匀、粘 度低的出现漏液的情况；还存在填充方式的不适当，导致最终加固效果不佳。

因此，还需要提出更为合理的技术方案，解决现有技术中存在的技术问题。

发明内容

本发明提供针对古建筑的加固材料及制备方法和注浆加固方法，通过调整 材料的配方，使材料的渗透性更佳，能够实现更好的注浆填充；调整注浆加固 方法中的控制，加强了注浆的渗透效果，提高了地基的加固效果。

为了实现上述效果，本发明采用技术方案为：

针对古建筑的加固材料，包括如下重量份的成分：

硅酸盐水泥90～110份，水67.5～82.5份，浓度为40波美度的水玻璃4～ 5份，木质磺酸钙0.9～1.1份。

以上提供的加固材料的配方范围值，此处再列举出一种优选的比例值：

硅酸盐水泥100份，水75份，浓度为40波美度的水玻璃4.5份，木质磺 酸钙1份。

上述配方中，所述的木质磺酸钙作为减水剂使用，对水泥颗粒有分散作用， 能改善其工作性，减少单位用水量，改善混凝土拌合物的流动性。

进一步的，对上述配方的组成进行优化，还可添加其他的添加剂以改善材 料的性能，例如：所述的成分中至少还包括加气剂或膨胀剂。所述的加气剂， 可提高混凝土浇筑时的流动性、硬化后的抗水性、抗冻性和耐久性，可采用松 脂酸钠、环烷酸皂等物质；所述的膨胀剂，可引入混凝土定量的体积膨胀，补 偿混凝土本身的收缩值，防止混凝土出现收缩开裂，影响其结构、功能，一般 可采用矾石、生石灰、氧化镁、蓝晶石等物质制成。

本发明还公开了针对古建筑的加固材料的制备方法，取用上述内容中所述 的材料成分，具体的制备过程包括：

将硅酸盐水泥、水和水玻璃进行混合，并进行混合搅拌；

在混合搅拌的过程中逐步加入木质碳酸钙，以及加气剂或膨胀剂，得到浆 液；

对浆液进行连续两次过滤，留取滤液备用。

本发明还公开了针对古建筑物的注浆加固方法，应用上述方法中制备的加 固材料，具体的加固过程包括：

设置注浆孔，在素填土层上均匀布设注浆孔，孔深为2.5～8.2m，孔间距 大于等于1.5m；

插入注浆管，将注浆管插入注浆孔内；

进行注浆，将制备好的浆液注入注浆孔内，注浆压力值为0.2～0.4Mpa；

在注浆的过程中同步匀速提管，直至将注浆管提升至地面，此时停止注浆。

进一步的，对上述技术方案中公开的加固方法进行有优化，当对浆液的需 求量较大时，需要补充浆液，具体的：在注浆完成后，注浆孔内的浆液不足时， 待注浆孔内的浆液凝固后实行二次注浆。

再进一步，合理的布孔能够有效提高浆液在地基中的渗透性，此处提出一 种可行的布孔方案：所述的注浆孔按照梅花形布设。

进一步的，结合注浆孔的孔径、深度以及浆液的渗透性，合理布孔、注入 浆液量能够使浆液的吸收达到均衡，提高加固的效果，此处举出一种可行的方 案：所述的注浆孔的直径为110mm，所述注浆管的管径为8mm。

优选的，所述的注浆管的孔隙率为15％。

再进一步，针对浆液的注入量，按照如下方法确定：

Q＝(αβπR²H_n)/2

其中，Q为总注浆量或每孔注浆量(m3)；n为土的孔隙率；α为浆液损 耗系数，α＝1.15～1.30；β为浆液充填系数，β＝0.40～0.95；R为浆液有效扩散 距离或扩散半径(m)；H为注浆孔深度(m)。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

本发明公开的加固材料其组成成分简单，实现容易配置，配成后渗透性好， 能够到达地基下的合理范围内，提高地基下部底层的一体性，方便提高加固的 效果；本发明公开的加固方法，合理设置注浆孔和注浆过程，以及确定合理的 注浆量，能够确保达到加固效果的同时节省材料。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使 用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅表示出了本发明的部分实施例， 因此不应看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造 性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它相关的附图。

图1是配置材料的流程示意图；

图2是加固方法的流程示意图。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例对本发明做进一步阐释。

在此需要说明的是，对于这些实施例方式的说明用于帮助理解本发明，但 并不构成对本发明的限定。本文公开的特定结构和功能细节仅用于描述本发明 的示例实施例。然而，可用很多备选的形式来体现本发明，并且不应当理解为 本发明限制在本文阐述的实施例中。

本文使用的术语仅用于描述特定实施例，并且不意在限制本发明的示例实 施例。如本文所使用的，单数形式“一”、“一个”以及“该”意在包括复数 形式，除非上下文明确指示相反意思。还应当理解术语“包括”、“包括了”、 “包含”、和/或“包含了”当在本文中使用时,指定所声明的特征、整数、步 骤、操作、单元和/或组件的存在性,并且不排除一个或多个其他特征、数量、 步骤、操作、单元、组件和/或他们的组合存在性或增加。

还应当注意到在一些备选实施例中，所出现的功能/动作可能与附图出现的 顺序不同。例如,取决于于所涉及的功能/动作,实际上可以实质上并发地执行, 或者有时可以以相反的顺序来执行连续示出的两个图。

在下面的描述中提供了特定的细节,以便于对示例实施例的完全理解。然 而,本领域普通技术人员应当理解可以在没有这些特定细节的情况下实现示例 实施例。例如可以在框图中示出系统，以避免用不必要的细节来使得示例不清 楚。在其他实施例中，可以不以非必要的细节来示出众所周知的过程、结构和 技术，以避免使得示例实施例不清楚。

实施例1

本实施例公开了针对古建筑的加固材料，包括如下重量份的成分：

硅酸盐水泥90～110份，水67.5～82.5份，浓度为40波美度的水玻璃4～ 5份，木质磺酸钙0.9～1.1份。

以上提供的加固材料的配方范围值，此处再列举出一种优选的比例值：

硅酸盐水泥100份，水75份，浓度为40波美度的水玻璃4.5份，木质磺 酸钙1份。

上述配方中，所述的木质磺酸钙作为减水剂使用，对水泥颗粒有分散作用， 能改善其工作性，减少单位用水量，改善混凝土拌合物的流动性。

在本实施例中，所述的硅酸盐水泥采用425R硅酸盐水泥。

对上述配方的组成进行优化，还可添加其他的添加剂以改善材料的性能， 例如：所述的成分中至少还包括加气剂或膨胀剂。所述的加气剂，可提高混凝 土浇筑时的流动性、硬化后的抗水性、抗冻性和耐久性，可采用松脂酸钠、环 烷酸皂等物质；所述的膨胀剂，可引入混凝土定量的体积膨胀，补偿混凝土本 身的收缩值，防止混凝土出现收缩开裂，影响其结构、功能，一般可采用矾石、 生石灰、氧化镁、蓝晶石等物质制成。

实施例2

如图1所示，本实施例公开了针对古建筑的加固材料的制备方法，取用上 述实施例1内容中所述的材料成分，具体的制备过程包括：

将硅酸盐水泥、水和水玻璃进行混合，并进行混合搅拌；

在混合搅拌的过程中逐步加入木质碳酸钙，以及加气剂或膨胀剂，得到浆 液；

对浆液进行连续两次过滤，留取滤液备用。

实施例3

如图2所示，本实施例公开公开了针对古建筑物的注浆加固方法，应用上 述实施例2的方法中制备的加固材料，具体的加固过程包括：

设置注浆孔，在素填土层上均匀布设注浆孔，孔深为2.5～8.2m，孔间距 大于等于1.5m；

插入注浆管，将注浆管插入注浆孔内；

进行注浆，将制备好的浆液注入注浆孔内，注浆压力值为0.2～0.4Mpa；

在注浆的过程中同步匀速提管，直至将注浆管提升至地面，此时停止注浆。

对上述技术方案中公开的加固方法进行有优化，当对浆液的需求量较大 时，需要补充浆液，具体的：在注浆完成后，注浆孔内的浆液不足时，待注浆 孔内的浆液凝固后实行二次注浆。

合理的布孔能够有效提高浆液在地基中的渗透性，此处提出一种可行的布 孔方案：所述的注浆孔按照梅花形布设。

结合注浆孔的孔径、深度以及浆液的渗透性，合理布孔、注入浆液量能够 使浆液的吸收达到均衡，提高加固的效果，此处举出一种可行的方案：所述的 注浆孔的直径为110mm，所述注浆管的管径为8mm。

具体的，所述的注浆管的孔隙率为15％。

在本实施例中，所述的注浆孔采用100型水文钻机成孔，钻机的钻头直径 为110mm。

针对浆液的注入量，按照如下方法确定：

Q＝(αβπRWH_n)/2

其中，Q为总注浆量或每孔注浆量(m³)；n为土的孔隙率；α为浆液损 耗系数，α＝1.15～1.30；β为浆液充填系数，β＝0.40～0.95；R为浆液有效扩散 距离或扩散半径(m)；H为注浆孔深度(m)。

当然，也可通过注浆量反向计算得出地基下方得到加固的半径。

对于注浆结束的标准，照此判定：在所要求的注浆压力范围内，孔段吸浆 量不超过0.6L/min，持续30min后再结束注浆。

以上即为本发明列举的实施方式，但本发明不局限于上述可选的实施方 式，本领域技术人员可根据上述方式相互任意组合得到其他多种实施方式，任 何人在本发明的启示下都可得出其他各种形式的实施方式。上述具体实施方式 不应理解成对本发明的保护范围的限制，本发明的保护范围应当以权利要求书 中界定的为准，并且说明书可以用于解释权利要求书。

Claims (9)

1.针对古建筑的加固材料，其特征在于，包括如下重量份的成分：

硅酸盐水泥90～110份，浓度为40波美度的水玻璃4～5份，木质磺酸钙0.9～1.1份，水适量。

2.根据权利要求1所述的针对古建筑的加固材料，其特征在于，包括如下重量份的成分：

硅酸盐水泥100份，水75份，浓度为40波美度的水玻璃4.5份，木质磺酸钙1份。

3.根据权利要求1或2所述的针对古建筑的加固材料，其特征在于，所述的成分中至少还包括加气剂或膨胀剂。

4.针对古建筑的加固材料的制备方法，取用权利要求1～3中任一项所述的材料成分，其特征在于，包括：

将硅酸盐水泥、水和水玻璃进行混合，并进行混合搅拌；

在混合搅拌的过程中逐步加入木质碳酸钙，以及加气剂或膨胀剂，得到浆液；

对浆液进行连续两次过滤，留取滤液备用。

5.针对古建筑物的注浆加固方法，应用权利要求4中制备的加固材料，其特征在于，包括：

设置注浆孔，在素填土层上均匀布设注浆孔，孔深为2.5～8.2m，孔间距大于等于1.5m；

插入注浆管，将注浆管插入注浆孔内；

进行注浆，将制备好的浆液注入注浆孔内，注浆压力值为0.2～0.4Mpa；

在注浆的过程中同步匀速提管，直至将注浆管提升至地面，此时停止注浆。

6.根据权利要求5所述的注浆加固方法，其特征在于：在注浆完成后，注浆孔内的浆液不足时，待注浆孔内的浆液凝固后实行二次注浆。

7.根据权利要求5所述的注浆加固方法，其特征在于，包括：所述的注浆孔按照梅花形布设。

8.根据权利要求5所述的注浆加固方法，其特征在于，包括：所述的注浆孔的直径为110mm，所述注浆管的管径为8mm。

9.根据权利要求5所述的注浆加固方法，其特征在于，按照如下方法确定注浆量：

Q＝(αβπR²H_n)/2

其中，Q为总注浆量或每孔注浆量(m³)；n为土的孔隙率；α为浆液损耗系数，α＝1.15～1.30；β为浆液充填系数，β＝0.40～0.95；R为浆液有效扩散距离或扩散半径(m)；H为注浆孔深度(m)。

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