一、灌漿的分類
灌漿的分類方法很多。以水利水電工程為例，常用的有以下幾種。
01
按灌漿漿液：按灌漿漿液的材料可以分為粒狀材料灌漿和純?nèi)芤汗酀{，前者主要有水泥灌漿、黏土灌漿以及石灰、砂漿等材料的灌漿。純?nèi)芤汗酀{即化學灌漿，所用材料包括水玻璃、丙烯酸鹽、聚氨酯、環(huán)氧樹脂等。
02按灌漿作用：按灌漿在水工建筑物中所起的作用分為帷幕灌漿、固結(jié)灌漿、回填灌漿、接觸灌漿、接縫灌漿、預應力灌漿、堵漏灌漿、補強灌漿等。
03按受灌對象：”按進行灌漿的建筑物或結(jié)構(gòu)可分為壩基灌漿、隧洞灌漿、壓力鋼管灌漿、土壩灌漿、岸坡灌漿、預應力錨固灌漿、錨桿灌漿等。
04按灌漿地層：按灌漿地層可分為巖石地基灌漿、砂礫石地層灌漿、土層灌漿等。
05按灌漿方法：按灌漿方法可分為靜壓灌漿和高噴灌漿。靜壓灌漿和高噴灌漿又有多種方式方法，如自上而下灌漿、自下而上灌漿、純壓式灌漿、循環(huán)式灌漿、孔口封閉法灌漿、分段阻塞法灌漿，以及單管法高噴灌漿、雙管法高噴灌漿、三管法高噴灌漿等。
特殊的灌漿方法有單液法灌漿、雙液法灌漿、膜袋灌漿等。
06其他分類方式：按灌漿壓力的高低，可分為常壓灌漿和高壓灌漿；按灌漿條件不同，可分為有蓋重灌漿和無蓋重灌漿等；按灌漿的作用和機理，分為自流灌漿、壓力灌漿、滲透灌漿、劈裂灌漿、擠密灌漿、充填灌漿等。
二、灌漿工程的特點
盡管灌漿工程種類繁多、作用各異，但均具備以下幾方面的特點。
01原位加固：通過灌漿，可以對受灌體進行原位加固，提高其抗?jié)B性能或力學指標。
02缺陷修補：灌漿是一種缺陷修補，這種缺陷可以是地質(zhì)缺陷，也可以是結(jié)構(gòu)或其他缺陷。
（1）地質(zhì)缺陷修補
為修補地質(zhì)缺陷，常采用水泥灌漿，必要時采用水泥-化學復合灌漿，唯較少單獨采用化學灌漿。
1)水泥灌漿的作用。
水泥灌漿有四種作用，即充填、壓密、黏合和固化。
a.充填。指漿液結(jié)石將地層空隙充填起來，提高地層的密實性，也可以阻止水流通過。
b.壓密。在漿液被壓入過程中，對地層產(chǎn)生擠壓，從而使那些無法進入漿液的細小裂隙和孔隙受到壓縮或擠密，使地層密實性和力學性能都得到提高。
c.黏合。漿液結(jié)石使已經(jīng)脫開的巖塊、建筑物裂縫等充填并黏合在一起，恢復或加強其整體性。
d.固化。水泥漿液與地層中的黏土等松軟物質(zhì)發(fā)生化學反應，將其凝固成堅固的“類巖體”。
2)化學灌漿的作用。
化學漿材是純?nèi)芤海梢赃M入微細裂隙或孔隙之中，并起到充填、黏合和固化作用，但壓密作用很小。
（2）結(jié)構(gòu)缺陷修補
為修補結(jié)構(gòu)缺陷，多采用結(jié)構(gòu)表層處理和內(nèi)部化學灌漿的組合，水泥灌漿較少使用。兩類缺陷中，地質(zhì)缺陷修補占據(jù)主導地位。因此，本書內(nèi)容側(cè)重于地基與
基礎灌漿，但兼顧結(jié)構(gòu)缺陷灌漿。
三、化學反應
從材料角度看，灌漿是將某種流體注入受灌部位，而后發(fā)生化學反應，使?jié){液自身固化，并與周邊黏合成為一體的過程。
由于漿材品種多樣、性能各異，受灌體本身狀況千變?nèi)f化，加上施工工藝等因素的影響，漿液充填和固化過程相當復雜，但基本規(guī)律是相同的。
四、 灌漿工程對材料的內(nèi)在要求
對單一裂隙來說，隨著灌漿過程的進行，漿液不斷地注入裂隙之中，雖然部分漿液被裂隙中的水過分稀釋或沖走，但留存的剩余漿液則逐步充填、固化、黏合，使大裂隙變成中等裂隙，再變成小裂隙，再變成微細裂隙，最后實現(xiàn)受灌體與漿液的一體化。
在裂隙群條件下，情況要復雜得多。如果僅考慮受灌部位附近，漿液首先沿著最大裂隙填充，當填充達到與中等裂隙相接近的狀態(tài)時，中等裂隙才會得到灌注，而此時，漿液可能已在寬大裂隙中擴散很遠；同樣道理，只有絕大部分中等裂隙基本填充完畢，基本達到小裂隙的寬度時，小裂隙才能開始灌注。依此類推。
微細裂隙化學灌漿也不例外。在經(jīng)過水泥灌漿后，地層中的大裂隙、中等裂隙和小裂隙已被充填，只留下水泥顆粒無法進入的微細裂隙。但這些微細裂隙也不是均一的，當進行化學灌漿時，化學漿液同樣是沿著其中較寬的通道向遠處擴散，當能量耗盡或固化后才能進入較小的微細裂隙，直至灌漿結(jié)束。
由此可見，無論是水泥灌漿還是化學灌漿，本質(zhì)上都是裂隙或孔隙群的均化過程。它的主要特點是“先大后小，梯次充填，逐步均化”，帶來的問題是大裂隙擴散距離過遠，降低了灌漿工程的性價比，甚至影響灌漿工程質(zhì)量。
灌漿過程的上述特征，對灌漿材料提出了兩個方面的要求：
(1)系列化。寬大裂隙、中等裂隙、小裂隙、微細裂隙之中，中、小裂隙用水泥灌漿效果較好，寬大裂隙和微細裂隙則需要特殊的漿材進行灌漿，這就要求漿材實現(xiàn)系列化。
(2)突變性。如果漿材的流變曲線具有突變性，即初期流動性好，便于泵送，而到一定時間之后黏度急劇上升，甚至很快固化，則既能保證漿液在一定范圍內(nèi)的擴散，又不至擴散過遠，對保證灌漿質(zhì)量、提高工程進度、降低總體成本都會起到很好的作用。
五、灌漿材料的發(fā)展
1802年，法國的貝爾里尼采用黏土-石灰漿進行閘基加固，標志著灌漿技術的誕生。
1838年，英國湯姆遜隧道首次進行水泥灌漿，水泥漿液作為灌漿主材的地位延續(xù)至今。
1887年，切撒爾斯基首創(chuàng)水玻璃-氯化鈣體系進行砂層加固，化學灌漿進入實用階段。
1959年，美國AM-9丙凝漿液投入應用，刺激了有機樹脂類漿材的誕生和迅猛發(fā)展，并逐步形成了今天的灌漿材料體系。
灌漿材料發(fā)展過程也并非一帆風順。1974 年，日本福岡丙凝灌漿中，距灌漿孔5m的水井因丙凝單體大量滲入而導致輕微的運動障礙，導致日本建設省規(guī)定只允許采用水玻璃進行地基處理，有機高分子漿材則全面禁用。此后，在世界范圍內(nèi)，漿材的環(huán)保性能受到高度重視，丙凝逐漸被丙烯酸鹽代替，多種化學漿材漸漸退出歷史舞臺。不過，這也促進了水玻璃、丙烯酸鹽、聚氨酯和環(huán)氧樹脂四類常用化學漿材的發(fā)展，使其環(huán)保性能得到大幅改善。
六、灌漿材料的基本分類
灌漿材料可分為粒狀灌漿材料和化學灌漿材料兩大類。
01粒狀灌漿材料
粒狀灌漿材料包括兩大類，即水泥基漿材和非水泥基漿材。由于黏土漿和新型非水泥基漿材應用較少，如不做特殊說明，粒狀灌漿材料僅指水泥基漿材。
粒狀灌漿材料由基礎材料和外加劑組合而成�；A材料可分為一次膠凝材料、二次激發(fā)材料和惰性填充材料三類。其中一次膠凝材料是必備組分，它的活性決定了材料的基本性能，后兩類則是必要時進行組合，以改變材料性能，滿足工程需要。外加劑一般以減水劑為基礎根據(jù)需要進行復配，它在改善材料性能，特別是調(diào)節(jié)工作性能(流動性)方面往往能起到關鍵作用。
一般而言，水泥是最常用的一次膠凝材料，它和水就可以成漿，固化，形成水泥結(jié)石。其漿液性能特點除與水灰比等因素息息相關外，更主要的是水泥品種的影響。比如說，硫鋁酸鹽水泥基漿液比普硅水泥基快得多，分別形成快凝型和普通型兩個系列。
粉煤灰、膨潤土、礦渣、硅灰、赤泥、石膏等都屬于二次激發(fā)材料。它們的特點是單獨與水混合后反應活性很低，難以直接膠凝固化，故無法單獨成漿。但是，因含有SiO，等礦物，它們能夠與水泥水化過程中產(chǎn)生的Ca(OH)，微晶發(fā)生化學反應，生成水化硅酸鈣(C-S-H)等凝膠，從而使它們成為水泥二次激發(fā)漿材的一種組分。由于激發(fā)材料粒度多比水泥更小，而且膠凝反應分兩步進行，因此，水泥-二次激發(fā)漿材比較普遍地具有穩(wěn)定性較高、抗動水能力較差、膠凝時間較長，力學指標先低后高等特點。
砂、豆礫石等均屬于惰性填充材料。單從膠凝角度來看，惰性填充材料不是必須的，但它在大裂隙灌漿中有獨特的作用，溶洞中灌注混凝土更是成為常規(guī)作法，有效降低了工程造價。
外加劑方面，灌漿材料突出的特點是減水劑的應用遠遠超過其他品種，特別是在有二次激發(fā)材料的情況下，是必不可少的組分。
無論何種粒狀灌漿材料，最終都要形成長期穩(wěn)定的固體結(jié)構(gòu)，才能達到灌漿的目的。由此可見，水化產(chǎn)物是粒狀灌漿材料的核心。一般情況下，水化產(chǎn)物是由一次膠凝材料中的各種礦物引發(fā)的，這些礦物之所以具有水化活性，是因為高溫灼燒形成的晶體結(jié)構(gòu)決定的。各種礦物的水化過程中的特性和最終產(chǎn)物決定了水化產(chǎn)物，從而決定了灌漿材料的基本特點和用途。二次激發(fā)材料和外加劑的影響可以歸結(jié)為對一次膠凝材料水化進程和產(chǎn)物的調(diào)整；情性填充材料對水化過程影響很小，主要作用是在滿足工程要求的前提下就地取材，降低造價，提高材料的性價比。但是，水化產(chǎn)物的產(chǎn)生并不是只有這一種途徑。在灌漿工程的初期，水泥還沒有誕生，石灰和黏土成漿后固化成為灌漿工程的起點。進入新世紀以后，隨著材料學的發(fā)展，各種激發(fā)理論和方式逐漸引起人們的重視，從而導致了非水泥基粒狀灌漿材料的出現(xiàn)，盡管目前仍有不少缺陷，尚未在工程中獲得應用，但其前景不可忽視。
02化學灌漿材料
目前，常用的化學灌漿材料有四類，即水玻璃、聚氨酯、丙烯酸鹽和環(huán)氧樹脂。
水玻璃漿材發(fā)展最早，品種最多，應用最廣，但其反應機理至今未有明確的解析。
聚氨酯漿材的特點是端異氰酸基(-NCO)遇水后能迅速反應并放出大量CO2，這一特性決定了它特別適用于各類滲漏的處理，特別是涌水和大量漏水的快速封堵處理。由于該反應放出大量的CO2，因此在灌漿時，可以產(chǎn)生二次較大的壓力，促使?jié){液進一步擴散，增加漿液的擴散范圍，但也要防止它在封閉環(huán)境下的負面作用。由于聚氨酯漿材在反應過程中產(chǎn)生交聯(lián)，因此具有較高的力學指標。
丙烯酸鹽反應機理是典型的自由基聚合反應，其聚合物是一種網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的高分子凝膠體，由于其中含有大量的親水基團，能容納幾倍于自身體積的水，因此，其反應時間精確可控，但強度較低，因此只適用于防滲堵漏，不適用于補強加固。
環(huán)氧樹脂漿材的反應本質(zhì)是胺類
固化劑中的活潑氫對環(huán)氧基團的開環(huán)、交聯(lián)而成緊密聯(lián)結(jié)的三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，因此環(huán)氧漿材強度高、耐久性好，總體性能最為優(yōu)異。但環(huán)氧基團開環(huán)是逐步的，因此環(huán)氧漿材不適應于快速堵漏領域。
