注浆材料的发展及其应用.pdf

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1、2010年2月February201021世纪建筑材料21‘CENTURYBUILDINGMATERIALS第2卷第1期V01．2No．1注浆材料的发展及其应用许茜，王彦明1范延勇1,2白世和3(1．山东大学土建与水利学院，山东济南250061；2．山东省滕州市规划设计院，山东滕州277500；3．山东双得利建设科技有限公司，山东济南250100)[摘要】主要综述了注浆材料的发展状况，介绍了水泥浆材、化学浆材、水泥一水玻璃浆材、无水泥熟料的水玻璃一工业废渣绿色浆材等注浆材料的特性与应用。[关键词]注浆材料；水泥浆材；化学浆材；绿色浆材【中围分类

2、号】TU57+8．1；TV432；TQl77．6[文献标志码]A【文章编号]1003—1324(2010)一Ol—0058一05注浆技术是将具有充填胶结性能的材料配成浆液。利用注浆设备将其注入到地层的裂隙、孔隙或孔洞中，待浆液凝结、硬化后达到填充、加同或堵水的目的【l-2】。注浆技术实用性强、应用范围广，是地下工程施工中的重要辅助施工技术，主要应用于水利堤坝、矿山巷道、隧道等工程开挖时的防渗、堵漏和加固[引。随着世界各国地下工程建设的高速发展，注浆材料得到了越来越广泛的开发和利用。从最早的石灰和黏土、水泥，发展到水泥一水玻璃、各种化学注浆材料、

3、超细水泥等，其大致可分为水泥注浆材料、化学注浆材料、无水泥熟料的绿色注浆材料三大类。1水泥注浆材料1．1水泥浆水泥注浆材料最常用的是普通硅酸盐水泥。其优点是：原材料来源广泛、成本低、无毒性、施工工艺简单方便。缺点是：水泥浆液稳定性较差、易沉淀析水、凝结时间长，并且由于水泥颗粒直径较大，注入能力对微细裂隙往往受到限制[41。在地下水流速较大的条件下。水泥浆液易受水的冲刷和稀释而难以同结，抗水溶蚀性和抗水分散性差，为了改善水泥浆的性质，常在水泥浆中掺入各种外加剂。例如，为了提高浆液的稳定性，一般是向水泥浆液中加人0．2％～5％的膨润土等外加剂[“】

4、。1．2水泥黏土浆、黏土的粒径一般极小(小于0．005mm)、比表面收稿日期：2009埘-14积较大、遇水具有胶体化学特性。黏土矿物的特征是其原子呈层状排列。不同的排列形式组成了不同的黏土矿物。最常见的是高岭石、伊利石、蒙脱石。由于黏土的分散性高、亲水性好，在水泥浆液中加入黏土可以提高水泥浆液的稳定性和结石率。降低水泥浆的分层离析程度，从而改善浆液的可注性。作为工程加固注浆材料，黏土的掺量不宜过多。一般掺量为水泥重量的5％～15％t引。1．3水泥一水玻璃浆水泥一水玻璃浆液是以水泥和水玻璃为主剂。两者按一定的比例采用双液方式注入．必要时加入速凝剂

5、或缓凝剂所组成的注浆材料H】。水泥一水玻璃浆液的凝结固化反应包括水泥水化反应、水泥水化反应产物Ca(OH)：与水玻璃的反应，即水泥与水拌和成水泥浆液后。由于水解和水化作用。产生活性很强的Ca(OH)：；水玻璃与Ca(OH)：起作用，生成具有一定强度的凝胶体一水化硅酸钙，其反应如下[训。3CaO·Si02+nH2口_+2CaO·Si02·(n-1)H20+Ca(OH)2。(1)oCa(OH)2+Na20·nSi02+mH20-+CaO-格i02‘mHzO+2NaOH。(2)。水泥一水玻璃浆液克服了单液水泥浆的凝结时间长且不易控制、结石率低等缺点，

6、提高了水泥注浆的效果．扩大了水泥注浆的适用范围[41。其凝结时I司可以从几秒到几十分钟内调节．结石体抗压强度较高，可达lO～20MPa。凝结后结石率可达95％以上，结石体渗透系数为10。3enYs。可用于裂隙为0．2mm以第2卷第l期许茜王彦明范延勇等：注浆材料的发展及其应用上的岩体或粒径为lmm以上的砂层：可注性比水泥浆要高，是目前研究和应用较多的注浆材料【5】。1．4超细水泥浆水泥注浆材料自1838年英国汤姆逊隧道开始应用。人们在实践中发现普通水泥粒径较大，渗透能力有限，一般只能渗入大于0．1mm的裂隙和孔隙中，而对于微细裂隙注浆效果较差。

7、为了在低渗透介质中提高水泥浆的可注性，超细水泥注浆材料成为国内外研究的热点。日本早在20世纪70年代初就率先研制成了超细水泥注浆材料，美国、俄国也相继开发成功这一产品IS]。超细水泥颗粒的最大粒径小于20Ixm．平均粒径4“m左右，比表面积大，凝结体强度高、稳定性好，渗透能力强，可以达到和化学浆材相近的可注性，且浆材无污染，因此得到了较为广泛的应用，有逐步取代化学浆材的趋势，为注浆界开辟了新的领域[¨]。例如，浙江新安江大坝及济南铁矿采用超细水泥灌注裂缝均达到了预期的加固目的⋯。近年来超细水泥浆液也成功应用于北京、广州、深圳、南京等地的地铁建设

8、项目中[101。超细水泥浆液是目前比较有研究前景的水泥注浆材料，但由于其成本高且干法磨细水泥储存、运输难度大，不利于商业化发展，因而制约了其使用范围。