注浆材料分类及选择.docVIP

4 注浆材料的分类及选定 4.1 注浆材料的分类 根据注浆材料的使用范围和效果等因素可分为四大类： （1）水玻璃浆材。目前可以说（特别是酸性和中性水复合型水玻璃、气液 反应型水玻璃及水玻璃+水泥类等）的使用率极高，其中以日本和东南亚各国及 台湾、香港等地区为最。 （2）水泥类浆材：（普通水泥、超细水泥、湿磨水泥、硅粉）的使用在国际 上也较为普遍。 （3）高分子浆材。在日本一些国家除殊情况外一般不太使用，但在俄国和 东欧一些国家依然使用。 （4）水泥加膨润土浆液。以法国为代表的欧洲国家都习惯于先注水泥、膨 润土其目的是充填大的空隙，使地层均质，以防地下水造成的浆液流失和稀释然 后，注入胶结时间长且渗透速度慢的水玻璃浆液，构成阻止颗粒间的渗透帷幕， 使强度有一定提高，必要时注入高分子浆材进一步提高强度。 4.2 注浆材料的选定 注浆材料应根据堵水要求、加固要求，以及是否作为永久性支护结构等方面， 并从无毒性、无污染这一角度综合考虑进行选择。目前国内外常用的注浆材料可 基本分为水泥基浆液和非水泥基浆液。水泥基浆液是指以水泥为基本主要材料所 配制的浆液。常用的有普通水泥单液浆、超细水泥（MC）单液浆以及特制硫铝 酸盐水泥（HSC）浆等等。非水泥基浆液是指水泥基浆液以外的其它注浆材料， 例如改性水玻璃、环氧树脂等等。隧道所用的注浆材料应满足耐久性和环保的要 求，水泥基浆材具有耐久性好、无毒无污染等优点，因此注浆材料宜以水泥基浆 材为主。 4.2.1 普通水泥单液浆 普通水泥中按比例加入一定量的水及相应的外加剂经搅拌而成的浆液称为 普通水泥单液浆，其主要特点是结石体具有较高的抗压、抗剪强度，能有效地提 高地层的承载能力，且其抗渗性能好，材料来源丰富，价格低廉，注浆工艺相对 简单；但由于其颗粒粒径大，在致密的粘土和砂层及微小裂隙条件下渗透困难， 而且其凝胶时间不易调节，注浆过程中浆液易流失，因此其应用受到一定的限制。 单液水泥浆的配比和结石体的主要性能如下表。 单液水泥浆的配比和结石体的主要性能 性能 水灰比 粘度 （S） 密度 （G/CM3） 凝胶时间 H-MIN） 结石率 （%） 抗压强度（MPA） 初凝 终凝 3 天 7 天 14 天 28 天 0.5:1 139 1.86 7-41 12-36 99 4.14 6.46 15.3 22.0 0.75:1 33 1.62 10-47 20-33 97 2.43 2.60 5.54 11.27 1:1 18 1.49 15-56 25-27 85 2.00 2.40 2.42 8.90 1.5:1 17 1.37 16-52 35-47 67 2.04 2.33 1.78 2.22 2:1 16 1.30 17-07 48-15 56 1.66 2.56 2.10 2.80 注：1、采用 42.5R 普通硅酸盐水泥；2、测定资料均为平均值。 通过观察分析，我们发现普通水泥单液浆具有以下特点：①颗粒粒径大，可 渗透注入 0.5mm 的裂隙和及平均粒径 1mm 以上的砂子；②凝胶时间长，具有较 长的可注期；但凝胶时间不易调节，初凝时间长。③胶结体具有较高的抗压强度， 但结实体收缩率较大。 4.2.2 超细水泥（MC）单液浆 超细水泥（MC）是指水泥中的最大颗粒不超过 20μm，经过特殊磨细加工 的水泥，能渗入细砂层和岩石的细小裂隙中。超细水泥浆液性能稳定，其析水性、 流动性都比普通水泥有显著改善，浆液结石体具有较高的强度和耐久性。下表是 不同配比的超细水泥浆的基本性能。 不同配比的超细水泥浆的基本性能 性能 水灰比 结石率 （%） 凝胶时间 H-MIN） 抗分散 性% 抗压强度（MPA） 初凝 终凝 1 天 3 天 7 天 28 天 0.6:1 100 2-10 4-05 94 4.4 20.5 24.2 29.2 0.8:1 92 4-20 6-50 90 1.3 7.0 17.1 1:1 85 5-30 7-30 60 3.4 5.6 注：抗分散性是指将一定重量的浆液倒入流速为 0.1m/s 的水中，注浆材料的留存率。 通过实践观察分析，超细水泥单液浆具有以下特点：①初凝和终凝时间比普 通水泥有所缩短；②固结体抗压强度较高，具有早强、高强的特点；③抗分散性 较好；④颗粒粒径小；⑤水灰比较大时，结实体略有收缩。 4.2.3 普通水泥-水玻璃双液浆 普通水泥-水玻璃双液浆具有材料来源广、价格适宜、凝胶时间可控等优点， 但由于其胶结体后期强度低，耐久性差，受水长期浸泡容易分解，不适合长期堵 水和加固围岩。不同配比的浆液特性见下表。不同配比的浆液特性 W:C C:S 水玻璃浓度 凝胶时间 抗压强度（MPA） （BE’） 1 天 3 天 7 天 28 天 0.6:1 1:0.3 30 11