自凝灰浆防渗墙技术

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1、自凝灰浆防渗墙技术2005/09/20    金昌市科技局   自凝灰浆防渗墙技术是在大量室内外试验的基础上，考虑三峡三期围堰施工的地层特点，本着兼顾施工性能和灰浆凝结体物理力学性能的原则，优选出5组配比用于三期围堰前期试验施工。               简要技术   三峡三期上游土石围堰为Ⅳ级临时建筑物，由风化砂、反滤料、石渣、块石等填筑而成。其防渗结构设计采用防渗墙上接土工材料心墙形式。上下游土石围堰防渗墙总面积约2万m2，施工工期仅为一个月，其施工难度在国内尚无先例，加之在水下抛填的尚未完全固结的风化砂中建造防渗墙难度也

2、是很大的。鉴于此，课题组对国内外已有的工程实例进行了广泛和深入的调查、研究和比选，结合我们自己的施工经验，提出了采用自凝灰浆防渗墙技术。   课题组在大量室内外试验的基础上，考虑三峡三期围堰施工的地层特点，本着兼顾施工性能和灰浆凝结体物理力学性能的原则，优选出5组配比用于三期围堰前期试验施工。槽孔终孔后对槽孔施工质量进行了开挖及钻孔检测，结果除强度指标偏低外，其他指标都优于设计要求。在专家组评审意见的基础上，课题组委托基础局实验室进行室内补充试验，调配了两组适用于三期围堰施工的强度大于0.5MPa的施工配合比用于三期围堰防渗墙施工

3、。研究成果   通过大量试验和工程实践，得出以下研究成果：一、自凝灰浆配合比的研究   1.自凝灰浆原材料的研究   水泥品种的选择据国外资料，拌制自凝灰浆采用矿渣水泥优于硅酸盐水泥，一是浆液初凝时间较长，二是浆液凝结体的后期强度较高。课题组用高矿水泥和普通硅酸盐水泥进行比较试验，结果浆液初凝时间相近，矿渣水泥并没有显出初凝时间较长的特点。考虑到三期围堰的特点，为确保灰浆凝结体的早期强度，最终选用了32.5MPa普通硅酸盐水泥用于工程中。缓凝剂的选择自凝灰浆是一种特殊的材料，其初凝时间采用国际通用的测试浆液黏度来确定，即用马氏漏斗

4、黏度为50—60秒视为浆液进入了初凝状态。试验中课题组选用了食糖、木质素类的1050缓凝剂、高效减水剂ZB-1A和JG3四种做对比试验，结果食糖的缓凝效果最佳，当其加量为水泥用量的0.27%，缓凝效果就十分明显，浆液初凝时间＞16h，其余几种缓凝剂缓凝作用从大到小依次为1050、JG3、ZB-1A，但总体来讲效果均不理想，基本不能用于制取自凝灰浆。   石粉掺加量的研究根据国外资料在自凝灰浆中加入石粉，可提高灰浆凝结体的抗渗性能和强度。试验中，课题组按不同掺加量调试了10组配合比，结果当灰水比为0.16，石粉掺加量大于600kg/

5、m3时，其灰浆抗压强度可达1MPa，但浆液8h就初凝了，不能满足孔深大于20m抓斗连续施工的要求。如降低石粉掺量，其泌水又很严重，且抗压强度反而比不加石粉同一组配比的低，但抗渗和弹模优于不加石粉的同一组配比。经综合考虑决定不掺加石粉。膨润土品种及掺量的研究课题组依据收集到的国内外自凝灰浆资料认为自凝灰浆施工采用钠基土要优于钙基土。但考虑国内生产钠基土的企业较少，加上成本较高，决定采用钙基土代替，施工时加入一定比例的分散剂。膨润土掺量以水泥加量的20%—25%为宜。施工时采用符合SY/T5060-93标准的二级钙基土，加量为水泥用量

6、的22%，结果原浆质量良好，泌水率小于4%。   2.自凝灰浆原浆性能的研究及浆液初凝时间的选择   根据三期围堰地层的特点和抓斗施工效率，课题组经过在长江堤防进行自凝灰浆试验，并参考国内外已建工程的施工经验，确定了灰浆原浆的初凝时间应大于24h，但不宜大于36h，这样既保证了在浆液初凝以前就完成了槽孔抓挖，又保证在施工过程中掺入土砂的灰浆不至于过早凝固，也有利于防止浆液较长时间不凝固或早期强度太低。试验最终选定的配比中缓凝剂的加量基本按初凝时间不小于24h来进行控制。动切力的测试研究   根据泥浆流变学的研究，在建造槽孔时，所用

7、浆液的动切力如过大，不仅给浆液输送带来困难，更主要的是在钻具上下运动时，会对孔壁造成不利的冲刷，并产生过大的压力波动，这都会危及孔壁的稳定。为此，对所用配比的浆液，课题组均测试其动切力，结果在12h以内。以食糖为缓凝剂的灰浆，其动切力与通常所用的膨润土泥浆的动切力相近，可以满足施工的需要。灰浆三项指标及pH值的研究直接影响灰浆质量，密度、黏度、含砂量决定了灰浆原材料加量的准确性及原材料的质量。通过研究发现，在不加石粉的前提下原浆三项指标与凝结体的抗压强度成正比关系，但黏度过大会降低施工效率。施工时密度以1.2—1.3、黏度以不大于

8、40s为宜。   二、自凝灰浆凝结体物理力学指标的研究   自凝灰浆凝结体的物理力学指标，为以后的施工积累了施工经验，课题组在施工过程中进行了现场装模成型，经水下养护到一定龄期进行物理力学试验。试验结果：自凝灰浆凝结体的抗压强度和弹模主要取决于灰水