常用无机灌浆材料

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1、第五節常用無機注漿材料一、水泥漿材水泥作為註漿材料具有強度高、耐久性好、無毒、材料來源廣、價格低廉等優點。 它是使用最早、應用最廣的注漿材料之一，一般注漿施工優先選用普通水泥。 在細裂隙和微孔地層中，其可灌性雖不如化學漿材好，但若採用劈裂灌漿原理，則不少弱透水地層都可用水泥漿進行有效的加固。 因此，水泥漿在國內外灌漿工程中一直是用途最廣和用量最大的漿材。 以水泥為主包括添加一定量的外加劑，用水配製成漿液，採用單液方式註入，這樣的漿液稱為單液水泥漿。 所謂外加劑，係指水泥的早強劑、速凝早強劑、塑化劑、懸浮劑等。1． 純水泥漿的基本性能所謂純水泥漿是指不包括

2、附加劑，只有水泥和水調製而成的漿液，在室內做了有關純水泥漿性能的試驗，其結果見表8-4。 從試驗結果可以看出，隨著水灰比的增大，水泥漿的粘度、密度、結石率、抗壓強度等都有十分明顯的降低，初凝、終凝時間逐步延長。2． 外加劑為了滿足實際工程需要，一般都要加入外加劑來調節水泥漿的性能。（1）水泥的速凝劑它是一種能夠縮短水泥凝固時間的化學藥劑。 水泥速凝劑的種類很多，有氯化鈣、食鹽、水玻璃、純鹼、石膏、硫酸鈉、碳酸鉀、漂白粉等。 複合特效速凝劑有紅星一號、陽泉Ⅰ形和“711”型速凝劑。 在一般情況下，水泥漿還是採用古老的辦法，即是在水泥漿中加入佔水泥重量5%以

3、下的氯化鈣或占水泥重量3%以下的水玻璃（水玻璃也是一種常用的速凝劑，加入量為2%～3%時，凝固期可縮短30%～40%。但如果加入量少於2%，則有延長初凝時間的作用），其作用原理見前面有關章節，這裡不再贅述。 在此只列出幾種外加劑的試驗效果，見表8-5。 “711”型速凝劑起速凝作用的主要成分是鋁酸鈉，它是氧化鋁與碳酸鈉在高溫作用下的產物。 摻有“711”型速凝劑的水泥淨漿性能見表8-6。（2）水泥的速凝早強劑為了控制水泥漿的擴散範圍，縮短注漿工程的時間和提高注漿堵水效果，加入速凝早強劑將起到很好的效果。 一般水泥的速凝早強劑是複合附加劑，品種如水玻璃、三

4、乙醇胺加氯化鈉及二水石膏加氯化鈣等，其對漿液的影響見表8-7。 三乙醇胺可用與二乙醇胺混合液代替，成本可大大降低。（3）水泥的分散劑和懸浮劑純水泥漿由水和水泥按一定的比例混合而成，常用的水灰比變化在0.5∶1～5∶1之間，高水灰比僅對提高漿液的可灌性有利，而對岩土加固意義不大。 為了降低水泥漿的粘度，提高漿液的流動性，增加漿液的可注性，往往要加入分散劑。 另外單液水泥漿易沉澱析水，為了使水泥顆粒能較長時間懸浮於水中，就需要加入懸浮劑。 實際上分散劑跟懸浮劑很難嚴格區別開來，有些藥劑加入水泥漿之後，既能起到分散作用，又能起到懸浮作用。 懸浮劑有膨潤土、高塑

5、粘土。 分散劑（塑化劑）常用亞硫酸鹽紙漿廢液、食糖、硫化鈉等，以增加漿液的可注性。 其作用機理見前面有關章節。（4）水泥的其他外加劑根據工程需要，往往在水泥漿中加入其他一些外加劑，如緩凝劑、流動劑、加氣劑、膨脹劑、防析水劑等（表8-8），以滿足注漿工程的特殊需要，值得注意的是由於具體使用的水泥品種和牌號、出廠日期以及各種添加劑的質量不盡相同，故使用之前應根據施工條件的具體情況，先進行小型實驗，以確定切實可行的配方。灌漿工程中最常用的是普通矽酸鹽水泥，有時也採用礦碴矽酸鹽水泥和火山灰質矽酸鹽水泥等。 火山灰與高爐礦碴一樣，其本身只有很小的或者沒有膠凝性質，

6、但在細分散狀態下卻能與水泥漿中的游離石灰進行化學作用，生成一種穩定的能產生強度的新化合物，其反應式如下所示：Ca(OH)2+SiO2+（ n -1）H2O→CaO·SiO2+H2O但要注意，這些水泥的早期強度較低，凝結速度較慢，而且這些外加材料的比重較小，活性較低，在灌漿過程中可能被分離而單獨沉積在一起，從而失去上述方程的反應條件，使漿液長時間不硬結，在採用較稀漿液時更容易出現此類現象。值得一提的是普通的水泥漿因其顆粒相對較粗，其滲入能力受到限制，一般只能灌注大於0.2～0.3mm的裂縫或孔隙，許多情況下不得不求助於昂貴的化學灌漿材料去解決水泥漿不能灌注

7、的微細縫隙，有些化學灌漿材料還存在環境污染問題。日本率先用乾磨法製成d 50為4μm，比表面積約8000cm2/g的MC超細水泥，可灌入滲透係數為10-3cm/s的中細砂層。 後由我國水科院研製出水平相近的SK型超細水泥，並在二灘水電站壩基中試用成功。 浙江大學等單位研製出更細的CX型超細水泥，其d 50為3～4μm，已在新安江大壩等灌漿工程中成功地應用。 此外，日本後來又用濕磨法製成d 50為3μm的超細水泥。 法國則用去除水泥中較大顆粒的辦法製成顆粒小於10μm的“微溶膠”漿液，解決了一些工程難題。超細水泥除生產方法比較複雜和造價較高外，在技術上還存

8、在一個不容忽視的問題，即這種水泥由於細度高和比表面積大，配製成流動性較好的漿液需