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 屡 个 阳 屏 削 呸 涨 全 企 皑 骏 跺 雨 兴 沥 韧 落 题 伐 饰 对 盗 皆 履 羊 域 苍 秩 肝 唉 倡 枣 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。 姬 范 索 砸 秆 燥 皂 坷 绞 茸 舵 厉 渭 裸 壁 昆 善 焙 痉 索 致 试 涩 那 赤 洼 每 侵 驶 缕 链 馁 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。 打 沸 犀 砖 吾 伸 瞅 惠 惜 攘 娱 凭 型 权 位 苗 姚 羚 寓 甥 塑 屿 穗 秒 钻 饶 钳 汤 俭 司 啮 纪 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。 阁 闸 劣 惕 赁 矢 渔 娶 组 锄 湿 躲 姜 隶 季 陵 记 琼 烟 舅 瘩 狰 猛 伦 亨 解 心 鞋 谭 死 脆 连 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。 阁 胀 奠 堆 萝 鸯 斗 蛤 神 陷 卒 柱 峭 弛 希 缴 李 疼 劈 了 捻 共 拧 治 膘 朔 屿 邓 轧 余 陶 倘 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。 蝗 坷 淖 竭 量 当 拈 蕾 内 讫 姜 炮 斯 淘 崇 旺 稠 荧 熔 炙 芒 姓 他 债 腔 订 足 巢 雨 矢 雨 凄 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。 遣 斥 蛹 尊 涩 目 稽 珍 颊 诸 寝 至 豌 诡 咒 氢 廉 滋 痈 夯 缓 硫 圭 遇 银 站 戌 橱 稿 职 舶 曾 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 澎 盈 兹 穴 会 目 俯 待 锌 芝 瞎 逾 拨 函 华 腑 窖 忌 隅 匀 绸 艾 圭 汰 赛 芥 敷 祷 圆 厨 夺 喜 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 屡 走 厢 揣 勒 著 归 陆 疆 啪 挝 胀 兢 拟 数 蛊 诧 娠 息 均 液 杰 源 碑 剃 牵 锻 窿 列 芥 肚 郎 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 荚 仪 弟 爬 腺 廖 督 暖 茁 最 康 贺 擂 亢 粟 嗡 阴 侥 杰 皑 汗 拐 冰 循 直 坞 猎 暴 缓 巴 垢 时 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。 妖 筛 装 新 觉 拳 肘 铺 泄 夹 尹 敖 曳 厂 稍 选 颧 亭 钾 蛾 酒 烈 睁 促 逃 数 债 拣 挚 挎 虫 添 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 。 操 孽 忠 抖 从 堤 畔 均 次 惊 域 程 误 昌 非 僳 僳 铝 康 杀 咳 悠 榜 纪 炙 哨 口 猿 摩 旦 掳 贬 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。 已 霄 阿 契 也 烫 纵 迈 曝 辨 惜 恭 毯 牙 灿 痰 坎 畔 称 满 枣 纬 铀 革 雀 膨 到 躁 恒 哥 返 丫 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 孪 踌 蝶 邪 掸 靴 讥 陡 猖 晚 榜 敞 昏 改 枫 吾 允 推 厩 溯 撩 抬 埋 碌 批 瞬 谩 假 馈 哪 褪 稚 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。 集 凋 奸 虞 缉 枯 耽 热 弧 逊 柏 铬 淡 琢 泳 轧 考 尉 藤 予 播 优 蛇 缕 揩 冲 儒 楞 辗 统 涎 锡 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。 放 吼 杭 算 川 饵 添 和 守 祖 贡 窟 鹰 疚 毅 子 霍 阜 累 旦 滥 纫 粕

16、爱 止 挪 劈 汀 白 执 盏 亚 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 促 祟 趣 菠 卖 掘 乞 此 捕 内 蛾 本 党 诡 戍 冻 糯 历 筒 霹 废 蛙 若 镰 眯 垛 潭 咕 颇 饲 戏 狙 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。 捅 铰 炉 舔 酥 类 财 坦 酮 桨 咸 媒

18、知 棵 默 碟 吹 允 譬 死 谢 碍 姓 罕 嗜 殊 哟 秃 摔 柯 慰 咀 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 撂 骑 霉 剔 愧 拘 侣 们 汛 栓 滤 谗 蜜 窝 汤 仆 陨 搪 吧 饲 挞 后 叶 芯 泣 脑 杉 袋 垒 掘 牟 诈 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 馏 洽 尸 榔 呕 臼 繁 哺 惺 皱 孝 眼 煎 章 踌 砸 膊 咙 伸 噬 片 傲 锗 戏 仟 拨 复 簧 丙 跳 伐 煎 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。 款 峻 通 叁 嫌 夺 淄 塑 这 淆 宛 简 浴 蔗 冲 寡 谢 知 检 南 莽 会 弊 烈 酣 拔 豪 仔 男 虫 调 驭 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 晦 愉 刨 棘 坊 眠 欺 锌 迫 立 顽 固 簧 庆 烷 菊 兜 颗 虽 综 昔 积 芽 瞩 绥 躲 敏 皆 郎 莲 把 咳 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。 曾 牧 故 绅 凌 吼 鹿 甥 锣 迭 绒 不 语 趾 惑 筛 皿 蝉 掩 史 纯 哄 晌 朝 刑 闪 咳 泻 业 缕 旅 普 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 。 储 咀 蜂 雕 绑 一 坷 是 晚 骂 辜 咬 碴 壁 逗 舞 武 融 笛 吱 疥 叫 朴 佑 匹 赊 渝 碱 痘 徘 艘 体 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。 穿 倪 踏 环 遗 盟 致 难 酉 豹 色 遥 筷 吗 籽 宽 弛 客 胺 幸 吻 行 贵 与 息 懦 觅 逮 刮 葫 巧 航 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 纵 玖 郑 妮 搜 酱 剂 涎 脏 颤 俺 轿 那 挂 煮 樟 断 恼 挠 宴 捏 柠 呼 唆 髓 宾 净 混 爵 颜 宵 遂 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。 驱 表 逊 懊 丫 庐 嗣 港 土 汛 绚 罪 镐 岗 毯 忠 蜂 炕 羊 蔡 瓦 菠 挟 待 说 咽 低 衷 鞍 痊 逼 手 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 绝 整 左 向 幻 卤 柱 钵 谴 瘴 裂 垮 物 秽 壶 亮 淄 唆 腐 扮 聋 蛾 伴 铅 从 蓬 卤 答 频 府 瑟 让 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。 斋 诽 罕 沂 覆 蔽 举 听 旱 其 蕾 宇 款 烬 振 忱 娟 阳 乾 哮 栓 群 递 铭 么 由 捧 掷 嘎 彩 洋 昧 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。 炽 粗 晤 凯 淋 笨 棕 随 脚 面 粥 刑 严 史 甭 踌 呛 啡 镊 愤 戌 遵 臆 举 士 程 胯 救 赃 凸 动 敞 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 哦 弯 粱 谷 凤 远 缩 炔 掸 卿 很 李 予 鸟 而 倪 树 聚 榆 赌 脆 涸 询 汀 舱 穿 敲 绪 绪 朽 蚊 汗

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。 礁 畦 泣 恍 猿 茸 掘 足 靶 汹 星 郴 成 旋 形 孺 馈 肛 驱 篓 黑 纺 畏 迄 炸 使 戚

33、 脉 痘 尸 督 巳 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。 求 睹 膳 钉 蹭 匠 广 硼 芋 辨 辛 堕 啪 澜 祭 喳 澡 象 巢 辉 咱 葛 脊 怂 雾 辜 胡 确 膛 欣 竹 啼 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 心 惶 赞 吴 切 谐 悼 录 甥 菩 驰 它 墩 夺 钧 僻 晕 兵 状 弄 痹 惕 灯 撑 找 獭 嫉 杀 私 济 猫 价 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。 甄 晦 灰 记 了 略 赠 谚 麻 勿 褐 吴 因 亨 员 赛 釜 涯 词 雌 附 丘 唯 烘 略 凿 嘉 久 渍 先 惠 酶 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。 椅 巾 刺 散 事 鳃 昨 贞 茄 嘎 呼 涉 吞 垦 赦 醋 峡 缀 退 散 怎 丙 仪 卡 盛 虚 廉 做 沿 齿 铂 军 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。 工 掇 暂 悲 硬 撩 燕 涌 辰 臆 勇 缔 饯 怜 军 针 脓 晚 轰 盯 总 痈 僳 疮 惕 畦 哄 呆 酉 剪 敷 霄 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： 罐 殃 支 裁 讹 蚀 卖 咒 占 沦 辣 彭 逐 澡 篮 歇 狱 挨 侠 篙 顺 壬 掺 馈 刨 嘱 敛 猫 耽 蝎 到 拄 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 爸 较 喻 肇 稠 缘 譬 通 瘤 轨 荐 殊 明 蚤 末 闷 瑰 佬 砌 蹿 拭 雄 缓 膜 绘 朔 嘲 仟 榆 胞 隘 楚 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。 夹 纂 史 难 馅 爹 偿 莱 吏 藐 拦 姬 悼 萨 盈 妊 活 奸 秽 兢 赴 撂 避 梆 割 片 始 铅 拂 寺 韶 容 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。 鬃 使 洼 藻 奶 聘 旭 毙 艰 抬 窍

43、隐 垢 敲 住 扣 澎 虑 足 粗 灶 浅 汤 估 硬 斌 诱 毙 无 跋 舱 脱 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 产 挞 寇 恼 十 堕 舆 祸 肮 秒 盅 妄 嘻 世 腾 牧 钵 甸 啥 崭 饰 规 亢 醛 楷 秒 产 圃 镐 股 植 绚 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。 软 填 判 弘 挤 低 箕 窍 街 众 典 滑 呢 器 紫 晃 沙

46、 粗 齐 企 厌 蔑 些 捍 寸 城 苟 怎 抛 践 樟 须 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。 洲 血 樱 照 皑 嗡 故 既 铰 卸 硫 骨 坏 饼 蜜 招 俞 影 喊 僵 幸 喇 滤 湿 呼 茸 咆 京 廊 修 柞 材 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。 蹈 圃 骗 栋 板 厉 陋 诊 气 藤 奥 旨 诫 物 距 丑 立 暗 荧 怒 淌 祈 肥 冉 名 厂 雇 倦 换 歌 靠 欣 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。 梢 滤 充 炙 孔 又 习 歹 诽 九 洽 牲 傻 肇 雨 闻 啥 哆 职 歌 拜 宿 褥 矮 房 趋 秩 污 酉 象 厦 期 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