粘土固化剂灌浆技术在水库除险加固中的应用

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1、粘土固化剂灌浆技术在水库除险加固中的应用摘要：粘土固化剂作为一种新型灌浆材料，具有良好的流动性和可灌性，水泥结石体防渗性可靠，被广泛用于水库的除险加固。通过分析介绍粘土固化浆液的主要技术性能和特点，并以**水库为例，通过对坝体特种粘土固化剂灌浆前后的对比分析可知，不仅灌浆质量满足技术规范要求，而且灌浆后的渗透性能明显低于灌浆前；节约了工程投资，缩短了工期，具有良好的社会经济效益。关键词：粘土固化剂；防渗灌浆技术；**水库；除险加固0引言灌浆技术是大坝坝体坝基防渗中常用的技术手段和重要的工程处理措施。目前国内灌浆主要采用的材料为纯水泥、水泥砂浆、充填级配料、水泥浆

2、和速凝剂、化学灌浆材料，采用这些灌浆材料共同的特点是水泥等材料消耗大，成本高，受施工场地和电力约束，特别是遇到坝身坝基渗漏严重的情况，灌浆中的浆液比例、灌浆压力、灌浆流量等施工参数均需要通过现场试验来确定，使得施工工期较长、工程投资较大且防渗效果难以保障。因此，需要一种施工简单、防渗效果好、工程成本较低的新防渗方法。粘土固化剂灌浆技术就是在充分分析利用传统灌浆材料和灌浆技术的基础上研发的一种简便、高效、经济的防渗处理方法。可广泛应用于病险水库的防渗处理。1粘土固化剂加固土体机理1.1粘土固化剂基本物理特性8特种粘土固化剂是一种灰白色、无气味、粉末状固态体，由多种

3、无机化学材料按一定配比混合而成，非易燃、易爆、有毒危险品，呈灰白色轻体状，无气味，堆积密度约为590kg／m3，细度0.08mm，筛余不大于8％，含水率不大于2％，比表面积大于或等于500m2／kg。1.2粘土固化浆液的主要特性特种粘土固化浆液是由粘土固化剂、粘土、水泥和水按一定比例混合组成的浆液。与传统水泥粘土浆液相比，具有以下特点：1.2.1浆液的稳定性及析水性特种粘土固化浆液是一种稳定性极高的悬浊型浆液，粘聚性、保水性较好，浆液中的水分不易泌出，颗粒浆材不易下沉，且能够稳定地分布在溶液中，不易分层离析。在水料比小于2:1的范围内，浆液2h析水率皆小于5％，

4、尤其是水料比小于1.2:1时，浆液基本不析水。1.2.2流变性特种粘土固化浆液的流动性好，浆液在流动过程中的压力损失较小、在地层中扩散也较远。1.2.3初始粘度特种固化剂掺量为水泥用量的15％时初始粘度较大，初始粘度变化幅度在20s～50s之间，即浆液的可灌性较好。1.2.4凝胶时间水料比为0.6:1～1.2:1不同固化剂掺量的浆液胶凝时间变化幅度在十几秒到几十分钟之间，由此说明此特种粘土固化浆液的胶凝时间可调空间大，可以通过调节浆液的水料比及特种粘土固化剂的掺量来控制初凝粘度和凝胶时间，保证浆液在注浆管内的输送和在地层中的扩散，从而达到设计扩散半径。81.2.

5、5抗压强度及软化系数特种粘土固化浆液结石体抗压强度比普通粘土浆液结石体抗压强度有大幅度的提高，最大可达到6MPa，随着水料比的增大而减小，随着固化剂用量的增大而增大，随水泥用量的增大而增大。用于试验的两种水料比的特种粘土固化浆液结石体软化系数分别为0.86和0.89，由此可知，特种粘土固化浆液结石体抗软化性能较好。1.2.6抗渗性在水料比为0.6:1～1.2:1时，结石体的渗透系数都很小，小于n×10_7cm／s，且结石体强度越高其渗透系数越小。1．2．7环保型特种粘土固化浆液不会造成任何环境、土壤及地下水的水质污染。1.3特种粘土固化浆液固结机理粘土水泥浆中加

6、入一定量的特种粘土固化剂，固化剂中的无机盐会形成大量的铝酸根、硅酸跟、硫酸根，三者与水泥反应生成的Ca(OH)2又与水化铝酸三钙反应，生成均质绒毛状的水化铝酸三钙、无定型水化硅酸二钙和具有较大膨胀性的硫铝酸钙，反应过程中大量的拌合水被消耗，加速了水泥的水化反应，生成具有一定强度的结晶水化物(结石体)，该胶凝体充填在空隙中，能有效的堵塞渗流通道，从而降低渗透系数。铝酸根、硅酸根与粘土中的碱金属反应，生成的明矾石在Ca(OH)2、CaS04的激发下缓慢膨胀，生成胶凝钙矾石和具有一定强度的无定型胶凝体，由此改善了水泥集料界面的微区结构、孔结构、应力状态等，提高了结石体

7、的密实度、抗压强度和抗渗能力。水化铝酸三钙、水化硅酸二钙、水化硫铝酸钙，又是后续反应晶体的生长核，可加快浆液中的各种水化反应，生成更多的水化结晶体和胶8凝体，使胶凝速度加快、时间缩短，结石体强度也快速增长，从而大幅度降低渗透系数。2**水库粘土固化剂灌浆分析2.1工程简介**水库位于**省**市**县**镇**村，水库大坝距**镇15km，距**县城65km，是一座以灌溉为主水利工程。大坝为粘土心墙坝，最大坝高16.90m，总库容为11.48万m3。建于1971年，由于受当时施工、经济、技术水平的限制，水库又年久失修，致使水库坝体渗漏严重、坝体与坝基的接触带存在

8、严重渗漏问题，给水库运行