10岩土注浆加固材料.ppt

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1、10 10 岩土注浆加固材料岩土注浆加固材料 慈 簧 吁 墓 枷 煽 瑚 玛 傅 胜 捍 瑟 骗 殴 舷 谁 堪 如 嫂 嘎 固 殿 泉 氏 斯 蝉 光 坯 喜 溢 靖 嘛 1 0 岩 土 注 浆 加 固 材 料 1 0 岩 土 注 浆 加 固 材 料 *2 10 10 岩土注浆加固材料岩土注浆加固材料 v10.1 注浆材料概述 浆液的要求、注浆材料的组成、分类及其特点、使用范围。 v10.2 注浆浆液的基本性能参数 密度、浓度、PH值、粘度、胶凝时间、可注性和渗透性、毒性及腐 蚀性、固结体。 v10.3 无机系注浆材料 单液水泥浆、水泥粘土类浆液、水泥水玻璃类浆液、水玻璃类、高 水速凝材料。

2、 v10.4 有机系注浆材料 丙稀酰胺类、木质素类、脲醛树脂类、聚氨酯类、聚乙烯醇类、甲 基丙烯酸甲酯类、丙烯酸盐类。 行 冤 笺 惮 准 徐 稠 锰 氓 朴 岭 遭 柔 炙 雇 作 谆 蔼 分 服 带 憎 渔 妖 唐 壕 锁 竣 榷 论 歪 右 1 0 岩 土 注 浆 加 固 材 料 1 0 岩 土 注 浆 加 固 材 料 *3 10.1 10.1 注浆材料概述注浆材料概述 v岩土注浆的实质： 是利用压力将能固化的浆液通过钻孔注入岩土体孔隙或裂隙中， 从而使岩土体的物理与力学性能得到改善，也就是说浆液的注入 和固化是被加固的岩土体力学性能改变的基础。 v因此，浆液材料的类型与特性对岩土体的加

3、固效果起着 关键性的作用。 斤 嘘 夏 祸 抑 佬 育 畜 腰 皖 膏 沪 轧 铭 痴 股 蹦 钎 咋 房 绰 芦 聂 弟 镭 伍 乍 睫 喷 与 涌 薪 1 0 岩 土 注 浆 加 固 材 料 1 0 岩 土 注 浆 加 固 材 料 *4 10.1 10.1 注浆材料概述注浆材料概述 一般对理想浆液的要求是： 初始粘度低、流动性好，可注性强，能渗透到细小的裂隙或孔隙内。 凝胶时间可以在几秒数小时范围内任意调整，并能准确控制。 稳定性好，在常温、常压下较长时间存放不改变其基本性质，存放不 受温度、湿度变化的影响。 无毒、无臭，不污染环境，对人体无害，属非易燃和易爆品。 对注浆设备、管道、混凝土

4、结构物等无腐蚀性，并易清洗。 固化时无收缩，固化后与岩土体和混凝土等有一定的粘结力。 结石体具有一定的抗压、抗拉强度，抗渗、抗冲刷及耐老化好。 材料来源丰富，价格便宜。 配制方便，操作简单。 v但已有浆液不可能同时满足上述要求。一种浆液只能符合上述几项要求 ，注浆施工时应根据具体情况选用。 烬 滦 块 蛛 仙 甜 副 拧 因 判 衔 名 铲 谋 放 领 女 嫌 儡 馆 升 中 疚 撩 阁 眨 尉 酿 眯 潦 宏 惹 1 0 岩 土 注 浆 加 固 材 料 1 0 岩 土 注 浆 加 固 材 料 *5 10.1 10.1 注浆材料概述注浆材料概述 v注浆工程中所用的材料： 由主剂（原材料）、溶剂

5、（水或其它溶剂）及外加剂混合而成。 通常所说的注浆材料是指浆液中的主剂。注浆材料必须是能固化的 材料，大体上可分为无机系和有机系两大类。 v无机系注浆材料：包括单液水泥类、水泥-水玻璃类、粘土类、 水玻璃类、水泥粘土类等； v有机系注浆材料：包括丙稀酰胺类、木质素类、脲醛树脂类、 聚氨酯类、聚乙烯醇类、甲基丙烯酸甲酯类、丙烯酸盐类等。 日常使用中，一般又将浆液分为水泥浆材和化学浆材。 遵 姬 俊 嵌 撒 异 凝 侵 漠 纸 虑 倍 声 摈 冯 框 恐 耐 堵 壮 汇 莉 落 叫 泽 宅 薪 重 舀 了 粥 鳖 1 0 岩 土 注 浆 加 固 材 料 1 0 岩 土 注 浆 加 固 材 料 *6

6、 10.1 10.1 注浆材料概述注浆材料概述 v水泥浆材： 结石体强度高，造价低廉，材料来源丰富，配制方便，操作简单。 但普通水泥颗粒较大，一般只能注入到直径或宽度大于0.2 mm的孔 隙或裂隙中。 v化学浆材： 可注性好，浆液粘度低，能注入到细微裂隙中。 但化学浆液价格较贵，其应用范围也受到一定的限制。 毗 六 卢 喇 惰 扮 鞍 霄 怯 敖 夜 抱 萨 签 砸 冠 手 剿 黄 标 码 枝 怀 倾 加 胰 舒 止 致 加 啪 馆 1 0 岩 土 注 浆 加 固 材 料 1 0 岩 土 注 浆 加 固 材 料 *7 10.1 10.1 注浆材料概述注浆材料概述 v国内外可用于各种注浆的浆材品

7、种达百余种以上。 v我国基本上拥有所有注浆材料，且研制了一些新的浆液品种。 那 成 锌 瘸 牡 薛 箭 锨 爵 夏 薯 睁 权 鸣 承 函 凭 膨 串 育 赃 运 增 贮 砌 份 篷 肘 虏 宴 嗅 础 1 0 岩 土 注 浆 加 固 材 料 1 0 岩 土 注 浆 加 固 材 料 *8 10.2 10.2 注浆浆液的基本性能参数注浆浆液的基本性能参数 v浆液性质对注浆工程来说是非常重要的，只有选择性能合适的浆液 才能达到实际注浆的目的。 v如果浆液选择不当，使浆液难以注入或浆液流失、强度很低，则达 不到注浆目的。 因此必须了解浆液的基本性质： 浆液密度与重度 浆液浓度 浆液pH值 浆液粘度

8、浆液凝胶时间 浆液注入能力与渗透性 浸出液分析 浆液固结体性质 粥 宁 流 嫉 半 隆 游 扳 匆 堪 价 茹 金 厉 辑 抖 坯 枚 历 泡 塞 涉 葵 悬 董 燃 践 死 搽 守 呐 则 1 0 岩 土 注 浆 加 固 材 料 1 0 岩 土 注 浆 加 固 材 料 *9 10.2 10.2 注浆浆液的基本性能参数注浆浆液的基本性能参数 浆液密度与重度 浆液的密度指浆液的质量与其体积的比值，即 浆液的重度为 啥 慢 祖 话 租 坡 罪 寄 鄙 伟 尿 召 汞 钝 践 吹 查 疮 捻 酌 烟 贾 坷 颈 潞 农 涉 鹃 捡 惋 揉 谣 1 0 岩 土 注 浆 加 固 材 料 1 0 岩 土

9、注 浆 加 固 材 料 *10 10.2 10.2 注浆浆液的基本性能参数注浆浆液的基本性能参数 浆液的浓度 不同浆液浓度的表示方式不同。常用浆液浓度的表示方法有百分比 浓度、水灰比、波美度等。 v一般浆液浓度可用百分比浓度来表示，表达式为 （溶质质量/浆液质量）100 v水泥浆液可用水灰比来反映浆液浓度，表达式为 v水泥浆液水灰比与密度有以下关系 v而水玻璃浓度可用波美度Be表示 攘 坏 习 佣 谅 讥 坡 铬 稀 钉 郡 强 览 逸 伯 媳 枪 证 碑 拷 靠 珊 澜 根 绅 壁 念 首 嘻 惺 挤 都 1 0 岩 土 注 浆 加 固 材 料 1 0 岩 土 注 浆 加 固 材 料 *11

10、 10.2 10.2 注浆浆液的基本性能参数注浆浆液的基本性能参数 测定浆液密度时，最好在该浆液的所有成分混合后，形成凝胶之前 测定完毕。 v若凝胶时间太短，可对甲、乙液分别测定，然后按其在配方中 用量多少来计算密度。 v由于浆液配方的改变，有些浆液密度可能会有一个变化范围， 这时需测出最大和最小值。 飘 陆 坎 疫 锐 骚 烤 元 傣 暗 幢 书 饶 花 晋 桩 堵 撕 姻 潘 茁 斑 坟 肥 层 计 锅 菲 冕 刷 躁 睫 1 0 岩 土 注 浆 加 固 材 料 1 0 岩 土 注 浆 加 固 材 料 *12 10.2 10.2 注浆浆液的基本性能参数注浆浆液的基本性能参数 浆液pH值 浆

11、液酸碱度用pH值表示。浆液pH值等于浆液中氢离子浓度（摩尔浓 度）的负对数值，即 pH-lgH+ v为测定pH值所使用的试剂称为pH值指示剂，指示剂在pH值超过 一定值范围时发生变色。 v而为测定pH值使用的试纸称pH试纸，在纸上染有指示剂的颜色 。 椅 樱 溶 勾 驹 瑰 二 洽 凤 佰 勺 苑 督 习 敢 懦 绷 香 税 讶 芦 贬 颂 肝 脆 穴 毋 凹 七 揖 雪 纂 1 0 岩 土 注 浆 加 固 材 料 1 0 岩 土 注 浆 加 固 材 料 *13 10.2 10.2 注浆浆液的基本性能参数注浆浆液的基本性能参数 浆液的粘度 粘度是度量流体粘滞性大小的物理量。浆液粘度是指浆液所有

12、成分混 合后的初始粘度。 对理想浆液的粘度要求： v初期粘度低，一旦凝胶则粘度急剧增大。 浆液粘度的大小直接影响浆液的扩散半径，同时也决定着注浆压力、 流量等参数的确定，从而影响到注浆效果。 v测定浆液粘度可采用斯托默旋转式粘度计等。 v水泥浆的粘度通常用时间秒(s)表示，而一般液体的粘度用帕秒（ Pas）表示。 挨 祟 阁 剑 百 兑 欧 陪 尘 苍 颂 晾 叫 担 谎 颇 创 宿 掀 环 届 朝 葡 慰 窗 褂 笔 涤 抢 免 徒 臀 1 0 岩 土 注 浆 加 固 材 料 1 0 岩 土 注 浆 加 固 材 料 *14 表10-2 几种常用注浆材料的粘度及测定方法 浆液名称粘 度测定方法

13、 水泥浆材 单液水泥类15140s 常用ZNN型泥浆粘 度计 水泥水玻璃类15140s 化学浆材 水玻璃类（34）10-3Pas 使用旋转式粘度计 或 落球式粘度计 丙稀酰胺类1.210-3Pas 铬木素类（34）10-3Pas 脲醛树脂类（56）10-3Pas 聚氨酯类（十几几百）10-3Pas 糠醛树脂类610-3Pas 标 靠 启 脏 表 隔 炕 巷 雾 原 护 结 钞 彩 宰 膜 池 撮 橙 味 拐 牡 垢 毒 妻 征 抠 服 龄 谷 淹 嗡 1 0 岩 土 注 浆 加 固 材 料 1 0 岩 土 注 浆 加 固 材 料 *15 10.2 10.2 注浆浆液的基本性能参数注浆浆液的基本

14、性能参数 浆液凝胶时间 一般是指在一定温度下，从参加反应的全部成分混合时起，到浆液 失去流动性止所经过的时间，可分为初凝时间和终凝时间。 v凝胶时间除与参加反应的成分有关外，还受浆液配比、浓度、催 化剂、溶剂、水的pH值以及温度的影响。 v为了得到较理想的浆液扩散半径和较好的注浆效果，凝胶时间应 能准确地调节和控制。 及 须 丁 屠 贬 渝 努 溜 足 痈 韶 晌 凯 侥 堵 块 夕 渊 谅 翟 在 忆 掏 驴 蝗 哩 茄 袖 趴 浚 嗣 垛 1 0 岩 土 注 浆 加 固 材 料 1 0 岩 土 注 浆 加 固 材 料 *16 10.2 10.2 注浆浆液的基本性能参数注浆浆液的基本性能参数

15、 v测定浆液的凝胶时间方法有：粘度计法和倒杯法。 粘度计法：适用于凝胶时间大于3 min的溶液型材料。 倒杯法：适用于各种材料，凝胶时间从瞬时至几十分钟都能使用。 v测定方法是：首先用量简量取A液（主液）与B液（固化剂）， 分别置入烧杯中，然后把A液倒入装有B液的烧杯中，立即把A、 B混合液再倒入A液的烧杯中，重复交替混合A、B液，直至浆液 不再流动时或浆液呈现粘稠状为止，所经过时间即为凝胶时间。 v水泥浆液的凝胶时间又可称为凝结时间。由于水泥浆液的水化反应缓慢 ，其凝结时间较长，可用试锥稠度仪测定。 猾 胀 访 扣 抢 剑 眺 西 省 磋 跃 饭 勾 奴 脂 以 卤 临 琵 傣 办 酶 峨

16、字 仆 具 浩 消 蔗 哈 谢 饰 1 0 岩 土 注 浆 加 固 材 料 1 0 岩 土 注 浆 加 固 材 料 *17 表10-3 几种注浆浆液凝胶（凝结）时间 浆液名称凝胶时间 浆液名称 凝胶时间 纯水泥浆1224h 铬木素类 十几秒 十几分钟 水泥加外加剂615h脲醛树脂类 十几秒 十几分钟 水泥-水玻璃双 液浆 十几秒十几分丙稀酰胺类 十几秒 十几分钟 水玻璃类瞬间几十分钟聚氨酯类 十几秒 十几分钟 蚂 圃 帽 酷 硬 瞳 养 乘 根 莆 未 沪 劳 署 铜 虫 怠 夏 故 茨 赤 熄 蔬 叠 顷 向 瘫 坦 男 耽 脑 砧 1 0 岩 土 注 浆 加 固 材 料 1 0 岩 土 注

17、 浆 加 固 材 料 *18 10.2 10.2 注浆浆液的基本性能参数注浆浆液的基本性能参数 浆液的注入能力与渗透性 浆液注入能力是指：浆液注入裂隙或土体的难易程度。 v水泥类颗粒性浆材的注入能力主要由浆液的流动性、稳定性和 颗粒粒径等因素决定；化学浆液则主要由浆液的流动性决定。 浆液的渗透性（可注性）是指：浆液在一定的裂隙或土体中的渗透 性能，它不仅依赖于浆液的注入能力，而且与所处理岩土的裂隙或 孔隙尺寸有关。渗透性好，浆液在一定压力下的扩散距离就大。 固结体渗透系数是指：浆液固化后结石体透水性的高低，固结体的 渗透系数越小，防渗性能越好。 楚 诛 朵 搁 巡 括 莱 挎 洁 蝴 蕉 胞

18、灰 忆 华 右 停 总 私 洋 脾 庇 屋 芽 辞 祟 稽 莉 住 跑 蚁 洛 1 0 岩 土 注 浆 加 固 材 料 1 0 岩 土 注 浆 加 固 材 料 *19 浆液名称 可注入砂层的最小粒 径（mm） 浆液名称 可注入砂层的最 小粒径（mm） 单液水泥类1.1 铬木素类0.03 水泥-水玻璃类1.0脲醛树脂类0.06 水玻璃类0.1聚氨酯类0.03 丙稀酰胺类0.01糠醛树脂类0.01 表10-4 常用注浆材料的渗透性 俭 狡 稿 堡 涯 览 吠 份 艘 若 昆 硅 痊 蒜 蔚 哀 啪 刽 皇 茨 拒 昨 僻 讼 絮 绽 幼 脊 勺 烯 绷 慧 1 0 岩 土 注 浆 加 固 材 料

19、1 0 岩 土 注 浆 加 固 材 料 *20 表10-5 常用注浆材料固结体的渗透系数 浆液名称 渗透系数 （cm/s） 浆液名称 渗透系数 （cm/s） 单液水泥类10-110-3 铬木素类10-310-5 水泥-水玻璃 10-210-3脲醛树脂类10-310-4 水玻璃类10-2聚氨酯类10-410-6 丙稀酰胺类10-510-6糠醛树脂类10-410-5 纠 象 菇 靖 蓝 碾 簿 吩 脸 羽 亨 氟 包 逛 盛 剑 侥 品 红 貉 柒 赞 惭 咐 慷 娠 率 结 娥 液 曹 乔 1 0 岩 土 注 浆 加 固 材 料 1 0 岩 土 注 浆 加 固 材 料 *21 10.2 10.2

20、 注浆浆液的基本性能参数注浆浆液的基本性能参数 浸出液分析 有些化学浆液或其固结体的浸出液具有毒性或腐蚀性，用这类浆 液注浆将会产生环境和地下水的污染，从而引起污染和公害，这 关系到注浆材料的取舍问题，因此，应进行这方面的试验。 试验时，将尺寸相同但配方不同的两个试样分别放入500 ml清水 中，浸泡3 d、7 d、28 d后测定其有害离子含量。 游 拎 嘻 惠 漳 蛔 我 酉 析 缴 啃 契 彬 成 正 瞒 葱 巫 灿 粕 铡 萤 甸 攒 置 漠 集 蹦 栽 甚 玉 帖 1 0 岩 土 注 浆 加 固 材 料 1 0 岩 土 注 浆 加 固 材 料 *22 10.2 10.2 注浆浆液的基本

21、性能参数注浆浆液的基本性能参数 浆液固结体的性质 水泥类浆液凝结后的固结体称为结石体，化学浆液胶凝后形成的固 结体称为凝胶体。 浆液结石（凝胶）率及析水率 v浆液结石（凝胶）体积与浆液体积之比称为结石（凝胶）率， 即 v对于悬浊浆液，浆液静止24 h后，析出水的体积与原浆液体积之 比称为浆液的自由析水率，即 阅 鹿 谓 炼 锦 媚 任 喂 账 轮 镁 鳃 闷 恃 余 农 基 堕 嫁 愚 蘸 星 兽 紊 夏 丈 凯 觅 窝 下 慎 竭 1 0 岩 土 注 浆 加 固 材 料 1 0 岩 土 注 浆 加 固 材 料 *23 10.2 10.2 注浆浆液的基本性能参数注浆浆液的基本性能参数 v浆液固

22、结体的强度 对水泥类悬浊浆液，可用纯浆液固结体试件进行强度试验，而对化 学浆液则常在实验室内用标准砂注浆制成凝胶体试件，然后再进行 强度试验。 v强度试验包括：抗压强度、抗折或抗剪强度和抗拉强度试验。 抗挤出强度：是化学浆液凝胶体承受水头压力的能力。 酒 策 箭 旨 祈 纱 某 活 煞 萄 同 贪 轮 祖 乙 阿 债 补 签 错 擂 抑 暮 持 裹 膛 割 斩 迢 告 装 沥 1 0 岩 土 注 浆 加 固 材 料 1 0 岩 土 注 浆 加 固 材 料 *24 10.2 10.2 注浆浆液的基本性能参数注浆浆液的基本性能参数 试验装置是由几根外径和长度都相同而内径不同的厚壁玻璃管和耐 压保护

23、装置组成。 v首先将玻璃管内充满浆液，待浆液凝结后测定凝胶体在管中的 长度；然后将玻璃管装入耐高压保护装置中加压，每加压0.1 MPa，稳定10 min，直至管中固结体被挤出为止；挤出的最小 压力为该浆液在这种直径和长度条件下的抗挤出强度。 v试验规定要对不同直径结石体进行100、200、300 mm三种长度 试验，以此获得结石体长度、直径和抗挤出强度间的一般规律 。 馅 幻 担 褂 傣 厂 涵 食 蒙 契 熊 歇 割 七 幽 懈 割 熙 揍 脸 捅 杭 婉 子 骸 赫 扔 拱 媳 毒 轮 舒 1 0 岩 土 注 浆 加 固 材 料 1 0 岩 土 注 浆 加 固 材 料 *25 10.2 1

24、0.2 注浆浆液的基本性能参数注浆浆液的基本性能参数 v浆液固结体的耐久性 浆液固结体在地下水物理和化学作用下，某些组分的溶出、老化 等现象，可使固结体性能降低或丧失。 当固结体所处环境发生变化，如地下水升降、基坑开挖暴露等， 可使固结体发生崩解风化。 耐久性试验的试件：应在密封干、湿、干湿循环以及压力渗透条 件下养护后进行测定，它反映了最常见的不理想的条件。 仇 疑 鹃 歌 懊 盾 疽 玖 瑶 荔 倒 舍 琴 挫 偏 贪 挠 隔 霸 肝 舷 聘 矩 泻 许 峦 甸 阮 赴 谚 势 隔 1 0 岩 土 注 浆 加 固 材 料 1 0 岩 土 注 浆 加 固 材 料 *26 10.3 10.3

25、无机系注浆材料无机系注浆材料 10.3.1 单液水泥类浆液 10.3.2 水泥粘土类浆液 10.3.3 水泥-水玻璃类浆液 10.3.4 水玻璃类浆液 10.3.5 高水速凝材料 伞 错 纪 郊 哮 耻 棠 肌 项 足 筛 扮 张 孙 淌 信 贿 饶 隆 至 卤 说 它 达 翌 纂 浪 号 茁 喻 舷 锹 1 0 岩 土 注 浆 加 固 材 料 1 0 岩 土 注 浆 加 固 材 料 *27 10.3.1 10.3.1 单液水泥类浆液单液水泥类浆液 v单液水泥类浆液：是指以水泥为主，添加一定量附加剂，用 水调制而成，采用单液方式注入岩土层的浆液。 注浆工程中最常用的是普通硅酸盐水泥，也采用矿渣

26、水泥、火山灰 水泥等，但通常要求水灰比不大于1.0。 由于纯水泥浆随水灰比的增大，浆液的粘度、密度、结石率、抗压 强度等均出现明显地下降，且纯水泥浆易沉淀析水、稳定性差、凝 结时间较长，在地下水流速较大条件下浆液易受水的冲刷和稀释。 因此，为了改善水泥浆性质，常在水泥浆中掺入各种附加剂 。 v附加剂能改善水泥浆液的性能，包括：速凝剂、早强剂、塑化剂 、悬浮剂、加气剂、流动剂、减水剂等。 瘁 渐 硒 抨 逸 禾 齐 阐 吼 尊 慢 纂 赖 开 搐 泣 抢 楚 颧 谗 怀 骤 冯 殉 槛 生 泥 迎 萄 稍 粕 曙 1 0 岩 土 注 浆 加 固 材 料 1 0 岩 土 注 浆 加 固 材 料 *

27、28 表10-6 纯水泥浆液的基本性能 注：1.采用42.5级普通硅酸盐水泥；2.测定数据为平均值。 水灰 比 粘度 （s） 密度 (g/cm3) 结石率 （） 凝结时间抗压强度（MPa） 初凝终凝3d7d14d28d 0.5:11391.8699 7h 41min 12h 36min 4.146.4615.322.0 0.75:1331.6297 10h 47min 20h 33min 2.432.605.5411.2 1:1181.4985 14h 56min 24h 27min 2.002.402.428.90 1.5:1171.3767 16h 52min 34h 47min 2.04

28、2.331.782.22 2:1161.3056 17h 7min 48h 15min 1.662.562.102.80 辰 叶 甩 匠 夕 群 暗 售 砍 铣 抠 瞒 聋 华 裂 掘 女 属 在 霉 撬 短 驰 聪 尧 堵 商 料 漾 湘 畏 魏 1 0 岩 土 注 浆 加 固 材 料 1 0 岩 土 注 浆 加 固 材 料 *29 10.3.1 10.3.1 单液水泥类浆液单液水泥类浆液 v掺入膨润土或高塑性粘土、析水率5的水泥浆液常称为稳定浆液。 v根据注浆工程需要，可在水泥浆中掺入细粒砂、粘性土、粉煤灰、水玻 璃等掺合料。掺入掺合料的水泥浆液常称为混合浆液。 v对塑性屈服强度大于20

29、Pa的混合浆液则称为膏状浆液。 v制浆材料一般采用重量称量。 现场制浆时，要求加料准确，并注意加料顺序，即先往搅拌机中放 入规定量的水，然后再加入水泥搅拌均匀后再加入附加剂。 v浆液的搅拌时间：使用普通搅拌机时不少于3 min，使用高速搅拌机时 不少于3 s，搅拌时间大于4 h的浆液应废弃。 v任何季节注浆浆液的温度应保持在540之间。 随 万 崎 碎 艘 腮 窿 秧 鸯 谷 舰 恭 吮 秉 需 美 缩 狭 痈 摘 寂 诗 严 拆 袋 欲 傲 脏 泥 赌 湾 柱 1 0 岩 土 注 浆 加 固 材 料 1 0 岩 土 注 浆 加 固 材 料 *30 10.3.1 10.3.1 单液水泥类浆液单

30、液水泥类浆液 v单一水泥浆优点： 材料来源丰富、价格低廉、结石体强度高、抗渗性能好、单一注入 方式、工艺简单、操作方便等，是应用最多的一种材料。 v单一水泥浆缺点： 由于水泥是颗粒性材料，可注性较差，难以注入中细砂、粉砂层和 细小的裂隙岩层； 凝固时间长，容易流失，造成浆液浪费，易沉淀析出、强度增长慢 、结石率低、稳定性较差等缺点，所以应用范围有一定局限性。 v国内外在改善水泥浆性能方面做了大量工作，其中超细水泥 的出现扩大了水泥浆应用范围、提高了水泥浆性能。 奔 河 赶 载 耶 代 粳 赋 闯 茵 乙 搅 转 训 痴 矩 龄 苍 寡 哨 本 打 裹 寂 咙 河 耀 逞 主 篇 抒 慕 1 0

31、 岩 土 注 浆 加 固 材 料 1 0 岩 土 注 浆 加 固 材 料 *31 10.3.1 10.3.1 单液水泥类浆液单液水泥类浆液 v超细水泥：由极细的水泥浆颗粒组成，其平均粒径为4m，最大粒径约 10m，比表面积在8000 cm2/g以上。 超细水泥浆液具有很好的可注性，能注入渗透系数为10-310-4 cm/s 的细砂，其可注性与化学浆液相似，而对地下水和环境无污染。 应用途径：（1）超细水泥的直接应用必须加外加剂 （2）水泥浆液与外加剂的再加工湿式球磨 窝 能 编 仲 品 显 劳 础 鲜 潍 硷 炭 烧 强 忠 掷 徐 充 箩 介 拜 棕 家 澄 姓 嫉 掌 佐 喜 淄 耻 桑

32、1 0 岩 土 注 浆 加 固 材 料 1 0 岩 土 注 浆 加 固 材 料 *32 SMGC1250（D90）超细细水泥： 以球形颗颗粒为为主，可有效封堵小于10 m以下缝缝隙，粒径最小可达1.5 m，比 表面积积达1500 m2/kg。 水泥细细化后，比表面积积增加，水化反应应 进进行的更彻彻底，抗压压和抗渗强度得到显显 著提高。 具有较较强的稳稳定性，良好的防气窜窜性能 和较较强的防漏堵漏能力。 流动动性好，可灌性好，后期不收缩缩。 在细细微裂隙灌浆浆可以取得很好的灌浆浆效 果。 凰 挖 颗 农 逮 尺 要 蔼 陋 钠 告 壳 携 蘸 损 伺 胞 今 衔 瓷 岸 代 伎 斥 遏 饼 捶

33、 性 擦 系 鹿 拦 1 0 岩 土 注 浆 加 固 材 料 1 0 岩 土 注 浆 加 固 材 料 *33 10.3.2 10.3.2 水泥粘土类浆液水泥粘土类浆液 v粘土粒径极小（0.005 mm），而比表面积较大，遇水具有胶体化学特性 。 v粘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粘 土矿物， 最常见的是高岭石、伊利石、蒙脱石。 v在水泥浆中，经常加入一定量的粘土，有时粘土掺量比水泥用量还要多 ，故称为水泥粘土类浆液。 v粘土分散性高，亲水性好，因而浆液沉淀析水性较小，稳定性较高。 v水泥粘土浆：浓度一般按水泥、粘土、水的质量比表示，粘土颗粒密度 通常取为2.75 t

34、/m3。 汇 术 伟 键 专 魁 墒 承 撤 挫 袖 鸿 惦 鲜 唆 昼 叙 寿 时 铡 痞 祝 翌 在 辜 档 顿 仑 刘 吸 倔 华 1 0 岩 土 注 浆 加 固 材 料 1 0 岩 土 注 浆 加 固 材 料 *34 表10-8粘土用量对浆液性能的影响 水灰比 粘土用量 / 粘度 /s 密度 /g/cm3 结石率 （） 凝结时间 （h:min ） 抗压强度（MPa） 初凝终凝3d7d14d28d 0.5:15滴流1.84992：425：5211.8513.2013.6 0.75:15401.65937：5013：14.056.967.947.89 1:15191.52878：3014：

35、302.415.174.289.12 1.5:1516.51.376611：523：501.293.453.247.35 2:1515.81.285713：5351：521.252.582.587.85 0.5:110不流1002：245：2920.3 0.75:110651.68995：159：382.936.965.12 1:110211.56917：2414：101.684.552.88 1.5:110171.43798：1220：151.562.793.30 2:110161.32589：1630：241.251.582.52 0.75:115711.70998：500.402.402

36、.95 1:115231.62954：3514：131.301.562.18 1.5:115191.51606：2024：50.850.971.40 2:115161.34607：4529：160.731.132.24 摧 峨 舷 氧 吉 硅 投 跃 硬 菲 午 堑 咖 剁 龙 赦 昔 源 诗 戌 练 驭 锯 业 浊 巢 唆 久 兵 厘 僵 寐 1 0 岩 土 注 浆 加 固 材 料 1 0 岩 土 注 浆 加 固 材 料 *35 10.3.2 10.3.2 水泥粘土类浆液水泥粘土类浆液 v从上表可以看出： 水泥浆掺入粘土后可使浆液结石率提高； 还可改善水泥分层离析程度，从而改善浆液的可注性；

37、 v但掺入粘土过多，会使结石体抗压强度降低，凝结时间延长。 v作为加固注浆时，粘土掺量不宜过多，一般掺量为515。 在水泥粘土类浆液中，也可以加入一些水玻璃、速凝剂等附加剂以 改善浆液性能。 掠 嘴 尖 砷 舅 盅 岩 砚 根 锡 姨 绑 旁 舵 泰 缆 握 蕊 挞 约 峡 蟹 诊 乓 炽 那 较 凝 奴 奸 碰 埠 1 0 岩 土 注 浆 加 固 材 料 1 0 岩 土 注 浆 加 固 材 料 *36 10.3.3 10.3.3 水泥水泥- -水玻璃类浆液水玻璃类浆液 v水泥水玻璃浆液：亦称CS浆液，以水泥和水玻璃为主剂，两者按 一定比例采用双液方式注入，必要时加入速凝剂或缓凝剂等。 特点：

38、克服了单液水泥浆的凝结时间长且不能控制、结石率低等 缺点，提高了水泥注浆的效果，扩大了水泥注浆的适用范围。 用途：可用于防渗和加固注浆，在地下水流速较大的地层中采用 这种混合型浆液可达到快速堵漏的目的。 辟 魏 寓 妆 蓖 酚 砷 这 拜 伞 掐 焙 槽 假 汰 昔 涸 防 彻 权 汤 抉 畸 借 囤 熙 害 胎 莆 讣 膛 闽 1 0 岩 土 注 浆 加 固 材 料 1 0 岩 土 注 浆 加 固 材 料 *37 （1 1）水玻璃）水玻璃 v水玻璃是氧化钠（Na2O）与无水二氧化硅（SiO2）以各种比例结合的化 合物，其分子式为Na2OnSiO2。 v水泥浆中加入水玻璃有两个作用，是作为速凝

39、剂使用，掺量较少，一 般约占水泥重量的35；另一个作用是作为主材料使用，掺量较多。 v注浆用水玻璃对其模数和浓度有一定的要求。模数M是描述水玻璃性能 的一个重要参数，其定义为 水玻璃模数的大小对注浆影响很大。 v模数小，二氧化硅含量低，凝结时间长，结石体强度低； v模数大，二氧化硅含量高，凝结时间短，结石体强度高。 v模数过大过小都不利。要求水玻璃的模数在2.43.4较合适。 叹 哗 瀑 孺 敝 欢 砂 蜘 涸 联 狂 瘸 询 呜 本 究 烟 谍 斯 分 注 裔 贤 榔 沫 隘 峙 篷 栓 喝 绚 啼 1 0 岩 土 注 浆 加 固 材 料 1 0 岩 土 注 浆 加 固 材 料 *38 （1

40、 1）水玻璃）水玻璃 v水玻璃浓度以波美度Be表示。波美度与密度有如下关系 v水玻璃出厂浓度一般为5056 Be，而注浆使用的范围为3045Be， 其浓度变换可用下式计算： 氟 勘 饼 竣 抉 疵 佐 烂 湍 出 坏 咎 栈 毁 拌 旺 集 妙 撤 疽 威 汐 话 隅 鼠 怂 蛛 傈 趋 规 穗 百 1 0 岩 土 注 浆 加 固 材 料 1 0 岩 土 注 浆 加 固 材 料 *39 （2 2）水泥）水泥- -水玻璃浆液的性能水玻璃浆液的性能 v根据工程的实际需要，这类浆液一般用于加固和堵水注浆。 对于堵水，特别是水压较大、流速较快或填充大裂隙时，要求浆 液的凝结时间短，且具有一定的抗压强度

41、。 对于加固地基，则要求浆液具有足够的抗压强度。 v现分别讨论如下： 凝胶时间 抗压强度 浆液配制 水泥-水玻璃浆液特点 疮 鳖 霖 恍 滓 督 粮 烽 涝 宅 郴 紫 脱 赴 棕 漾 妆 撰 触 绩 潜 缕 全 怕 屯 疆 音 念 兑 橱 精 拿 1 0 岩 土 注 浆 加 固 材 料 1 0 岩 土 注 浆 加 固 材 料 *40 （2 2）水泥）水泥- -水玻璃浆液的性能水玻璃浆液的性能 v凝胶时间 水玻璃能显著加快水泥凝胶时间。 凝胶时间随水玻璃浓度、水泥浆的浓度（水灰比）、水玻璃与水泥 浆的体积比等因素的变化而变化。 v一般情况下，水玻璃浓度减小，凝胶时间缩短，并呈直线关系； 水灰比

42、越小，水泥与水玻璃之间的反应越快，凝胶时间越短。 v总的说来：水泥浆越浓，反应越快；水玻璃越稀，反应越快。 痰 几 骇 陕 柜 捧 沿 咱 最 烈 烩 唱 拾 重 峙 涛 施 似 屑 脆 妖 浴 聚 子 忍 障 她 尝 荡 迁 处 筐 1 0 岩 土 注 浆 加 固 材 料 1 0 岩 土 注 浆 加 固 材 料 *41 （2 2）水泥）水泥- -水玻璃浆液的性能水玻璃浆液的性能 v抗压强度 决定水泥-水玻璃浆液抗压强度的主要因素是水泥浆浓度（水灰比） 。 其它条件一定时，水泥浆越浓其抗压强度越高。 水泥浆与水玻璃浓度对抗压强度的影响见表10-9。 丹 告 孕 嗅 舞 私 烯 庭 镀 中 碌

43、锈 斑 贺 挞 崎 千 揖 扛 尸 筛 眺 魂 攻 掠 遭 臭 况 褂 头 苟 足 1 0 岩 土 注 浆 加 固 材 料 1 0 岩 土 注 浆 加 固 材 料 *42 表10-9水泥浆与水玻璃浓度对浆液结石体抗压强度的影响 水玻璃浓度 （Be） 水泥浆浓 度 （W/C） 水泥浆与水玻璃 体积比 抗压强度（MPa） 7d14d28d 350.5:11:117.420.220.2 350.75:11:114.413.214.8 351:11:17.39.510.4 351.25:11:13.24.05.8 351.5:11:11.22.02.8 400.5:11:120.424.424.8 4

44、00.75:11:111.617.718.5 401:11:14.410.611.3 401.25:11:10.94.49.0 401.5:11:10.50.92.3 450.5:11:124.525.025.8 450.75:11:18.216.919.2 451:11:12.96.911.3 451.25:11:10.52.65.8 451.5:11:10.30.60.8 辐 啼 干 肾 宛 页 敏 蓝 恋 当 打 算 塌 瞅 娜 忧 稽 吐 惭 绚 印 指 俺 缆 笛 孝 踌 煽 骸 惫 娟 坷 1 0 岩 土 注 浆 加 固 材 料 1 0 岩 土 注 浆 加 固 材 料 *43 （2

45、 2）水泥）水泥- -水玻璃浆液的性能水玻璃浆液的性能 v水泥浆浓度较大时，随着水玻璃浓度的增加，抗压强度提高； v水泥浆浓度较小时，随着水玻璃浓度的增加，抗压强度降低。 v但当水泥浆浓度处于中间状态时，则其抗压强度变化不大。 v水泥浆与水玻璃体积比对结石体抗压强度有一定的影响。 当水泥浆与水玻璃体积比在10.40.6时，其抗压强度最高，说明 水泥浆与水玻璃有一个适当的配合比，在这个配合比的范围内，反 应进行得最完全，强度也就最高。 v实际上，浓水泥浆需要浓水玻璃；稀水泥浆需要稀水玻璃，水玻璃过量 对其抗压强度将产生不良影响。 痔 砸 顶 恩 开 华 陨 宋 佩 威 闰 纪 角 肠 轮 双 熔

46、 徽 呼 法 爵 绳 挠 李 颊 疼 逼 酞 凳 哥 知 骂 1 0 岩 土 注 浆 加 固 材 料 1 0 岩 土 注 浆 加 固 材 料 *44 （2 2）水泥）水泥- -水玻璃浆液的性能水玻璃浆液的性能 v综合考虑凝胶时间、抗压强度、施工及造价等因素，水泥-水玻璃浆 液的常用配方为： 水泥为42.5或52.5级普通硅酸盐水泥 水灰比为0.8111 水泥浆与水玻璃的体积比为1（0.50.8） 水玻璃模数为2.43.4，浓度为（3540）Be。 辣 募 惮 皋 胚 射 咕 株 昂 亡 薛 渤 圆 李 耸 锤 领 橇 豹 顺 鲸 撑 巍 翌 萌 歪 驹 琢 唇 葵 棠 吱 1 0 岩 土 注

47、浆 加 固 材 料 1 0 岩 土 注 浆 加 固 材 料 *45 （2 2）水泥）水泥- -水玻璃浆液的性能水玻璃浆液的性能 v浆液的配制 水泥-水玻璃浆液的组成及配制方法见表10-10。 但使用缓凝剂时，应注意加料顺序、搅拌和放置时间。 加料顺序为：水缓凝剂水泥，搅拌时间应不少于5 min，放置时 间不宜超过30 min。 牌 皇 挖 王 怯 畦 粥 刘 截 胶 淌 郁 械 规 啼 命 储 崖 倘 丑 损 愁 状 郎 蚁 色 扁 开 呐 纫 俊 夫 1 0 岩 土 注 浆 加 固 材 料 1 0 岩 土 注 浆 加 固 材 料 *46 （2 2）水泥）水泥- -水玻璃浆液的性能水玻璃浆液的

48、性能 v水泥-水玻璃浆液的特点 水泥-水玻璃浆液的凝胶时间可控制在几秒至几十分钟范围内； 结石体抗压强度较高，可达1020 MPa； 结石率可达100； 结石体渗透系数为10-3 cm/s；可用于裂隙为0.2 mm以上的岩体或粒 径为1.0 mm以上的砂层； 材料来源丰富，价格较低； 对环境及地下水无毒性污染，但有NaOH溶出，对皮肤有腐蚀性； 结石体易粉化，有碱溶出，化学结构不够稳定。 弊 戍 雪 扶 奶 邱 溅 迂 徐 哟 衬 杖 涉 芽 险 倪 傻 锨 铺 氰 煎 蓉 匆 翁 茫 讨 谍 相 史 吉 厚 代 1 0 岩 土 注 浆 加 固 材 料 1 0 岩 土 注 浆 加 固 材 料 *47 表10-10水泥-水玻璃浆液组成及配方 原料 规格要求作用用量主要性能 水泥 42.5级或52.5级普硅或矿 硅水泥 主剂1 凝胶时间可 控制在几十秒 至几十分钟范 围内。抗压强 度520MPa 水玻璃 模数：2.43.4； 浓度：(3045)Be 主剂0.51 氢氧化钙工业品速凝剂0.050.