注漿材料分類及選擇

1、4注漿材料的分類及選定注漿材料的分類根據注漿材料的使用范圍和效果等因素可分為四大類：1水玻璃漿材。目前可以說特別是酸性和中性水復合型水玻璃、氣液 反應型水玻璃及水玻璃+水泥類等的使用率極高，其中以日本和東南亞各國及 臺灣、香港等地區(qū)為最。2水泥類漿材：普通水泥、超細水泥、濕磨水泥、硅粉的使用在國際 上也較為普遍。3高分子漿材。在日本一些國家除殊情況外一般不太使用，但在俄國和 東歐一些國家依然使用。4水泥加膨潤土漿液。以法國為代表的歐洲國家都習慣于先注水泥、膨 潤土其目的是充填大的空隙，使地層均質，以防地下水造成的漿液流失和稀釋然 后，注入膠結時間長且滲透速度慢的水玻璃漿液，構成阻止顆粒間的滲透

2、帷幕， 使強度有一定提高，必要時注入高分子漿材進一步提高強度。注漿材料的選定注漿材料應根據堵水要求、加固要求，以及是否作為永久性支護結構等方面， 并從無毒性、無污染這一角度綜合考慮進行選擇。目前國內外常用的注漿材料可 基本分為水泥基漿液和非水泥基漿液。 水泥基漿液是指以水泥為基本主要材料所 配制的漿液。常用的有普通水泥單液漿、超細水泥MC單液漿以及特制硫鋁 酸鹽水泥HSC漿等等。非水泥基漿液是指水泥基漿液以外的其它注漿材料， 例如改性水玻璃、環(huán)氧樹脂等等。隧道所用的注漿材料應滿足耐久性和環(huán)保的要 求，水泥基漿材具有耐久性好、無毒無污染等優(yōu)點，因此注漿材料宜以水泥基漿 材為主。4.2.1 普通水

3、泥單液漿普通水泥中按比例加入一定量的水及相應的外加劑經攪拌而成的漿液稱為普通水泥單液漿，其主要特點是結石體具有較高的抗壓、 抗剪強度，能有效 地提高地層的承載能力，且其抗?jié)B性能好，材料來源豐富，價格低廉，注 漿工藝相對 簡單；但由于其顆粒粒徑大，在致密的粘土和砂層及微小 裂隙條件下滲透困難，而且其凝膠時間不易調節(jié)，注漿過程中漿液易流失，因此其應用受到一定的限制。單液水泥漿的配比和結石體的主要性能如下表。單液水泥漿的配比和結石體的主要性能性能 水灰比粘度 S密度G/CM3凝膠時間H-MIN結石率 %抗壓強度MPA初凝終凝3天7天14天28天0.5:11397-4112-36990.75:1331

4、0-4720-33971:11815-5625-27851.5:11716-5235-47672:11617-0748-1556注：1、采用 普通硅酸鹽水泥；2、測定資料均為平均值。通過觀察分析，我們發(fā)現(xiàn)普通水泥單液漿具有以下特點：顆粒粒徑大，可滲透注入m的裂隙和及平均粒徑1mm以上的砂子；凝膠時間長，具有較 長的可注期；但凝膠時間不易調節(jié)，初凝時間長 壓強度，但結實體收縮率較大。4.2.2 超細水泥MC單液漿超細水泥MC是指水泥中的最大顆粒不超過加工的水泥，能滲入細砂層和巖石的細小裂隙中 其析水性、流動性都比普通水泥有顯著改善，膠結體具有較高的抗20 pm,經過特殊磨細 超細水泥漿液性能穩(wěn)定

5、,漿液結石體具有較高的強度性能 水灰比結石率 %凝膠時間H-MIN抗分散 性抗壓強度MPA初凝11天3天7天28天0.6:11002-104-05940.8:1924-206-50901:1855-307-3060注：抗分散性是指將一定重量的漿液倒入流速為的水中，注漿材料的留存率。不同配比的超細水泥漿的 基本性能和耐久性。下表是 不同配比的超細水泥漿的基本性能。通過實踐觀察分析，超細水泥單液漿具有以下特點： 初凝和終 凝時間比普 通水泥有所縮短；周結體抗壓強度較高，具有早強、 高強的特點；抗分散性 較好；顆粒粒徑??；水灰比較大時， 結實體略有收縮。普通水泥-水玻璃雙液漿普通水泥-水玻璃雙液漿具

6、有材料來源廣、價格適宜、凝膠時間可 控等優(yōu)點， 但由于其膠結體后期強度低，耐久性差，受水長期浸泡容 易分解，不適合長期堵 水和加固圍巖。不同配比的漿液特性見下表。 不同配比的漿液特性W:CC:S水玻璃濃度凝膠時間抗壓強度MPABE1天3天7天28天0.6:1301:10.8:1301:11:1301:11.5:1301:1水泥與水玻璃進行化學反應，有一個強度比較高配比，在此配比下反應充分， 結石體強度較高。試驗結果如下列圖，其曲線代表了水玻璃波美度在 3045 之 間，在不同水灰比下的綜合曲線之趨勢。試驗條件：水泥為 R普通硅酸鹽水 泥，測試溫度為23。Co2015105M 301水灰比為0.

7、6 ： 1時，波美度為3045時強度線水灰比為0.8 ： 1時，波美度為3045時廣強度線 水灰比為1： 1時，波美度為3045時強度線水玻璃體積比水泥漿0 0.3 0,4 0.5 0.6 .7(X8 0.9 1.0水泥漿與水玻璃漿體積比對漿液 28天強度影響從上圖中可以看出，在相同的水灰比條件下，當水玻璃漿：水泥漿的體積比 為0.8時，結石體強度較高，止匕外，在水泥 -水玻璃配比一定的條件下，水 灰比減小，結石體強度提高。通過試驗觀察分析，普通水泥-水玻璃雙液漿具有以下特點：凝膠時間短 且容易控制，具有早強的特點；漿液配制容易，可注性較好；膠結體后期強 度低，耐久性差，受水長期浸泡容易分解；

8、膠結體收縮率大。特制硫鋁酸鹽水泥HSC單液漿特制硫鋁酸鹽水泥HSC主要由特制硫鋁酸鹽熟料、石膏、硅粉、減水絮凝劑等組成。HSC漿具有良好的抗分散性和早強、高強的性能，并且具有微膨 脹性，膠結后，能有效封堵出水通路，堵水效果較好。表 3-7列出了不同配比下的漿液特性。不同配比漿液性能性能 水誦"、結石率 %凝膠時間H-MIN抗分散性%抗壓強度MPA初凝11天3天7天28天0.8:11000-551-13981:11001-001-20961.2:11001-302-00901.5:1982-002-3085注：HSC即分散型硫鋁酸鹽超細水泥。通過實踐觀察分析，HSC具有以下特點：抗分散

9、性好；抗壓強度高，具有早強、高強的特點；結實率高，并具有微膨脹性。 水灰比大時，抗分散 性能有所下降；凝膠時間太短時，可注性 和可操作性變差。4.2.5 GRM特種水泥GRM是一種凝膠時間可調的超早強自流平水泥基灌漿料，具顯著 特點是具有超早強、高強、微膨脹性和密實、可灌性好的特性，且使 用簡單，可灌性好， 無需振搗。其相應的性能如下表GRMi漿材料性能項目凝膠時間MIN抗壓強度MPA抗折強度MPA外加齊哈量 。初凝終凝1H1D3D7D1H1D3D7D帷幕注漿4258超前加固3036堵水1617注：水灰比均為，試驗溫度為2022C。通過試驗觀察分析，GRM灌漿料的具有以下特點：抗壓強度 很高，

10、具有超早強、高強的特點；結實體具有微膨脹性；漿液 具有自密實、自流平的特性；需通過控制外加劑的摻量來控制凝 膠時間，施工操作較復雜。通過現(xiàn)場試驗結果分析和應用情況，我們對這五種注漿材料得出 以下初步結論。普通水泥可注性好，注漿時能夠得到較大的注漿量和注漿加固范 圍。結實體 強度高，能有效地提高地層的承載能力。但普通水泥單液 漿抗分散性能差，易被 地下水稀釋，影響其強度和堵水性能，且由于其 收縮率較大，因而不宜在水壓高、 流速大、對堵水要求很高的條件下 采用。由于普通水泥顆粒粒徑大，在致密的粘 土及微小裂隙條件下滲 透困難，僅能滲透注入 的裂隙。普通水泥的優(yōu)勢 在于料源廣，價格 低，結實體強度高

11、。普通水泥適用于水量小、水壓低、裂隙寬 或砂層 顆粒直徑大等地質條件，常用于節(jié)理、裂隙發(fā)育的地層及中粗砂、砂礫 石地層的注漿。超細水泥固結體抗壓、抗剪強度較高，具有早強、高強的特點，能得 到好的 注漿加固效果；超細水泥顆粒粒徑小，可灌性強，滲透注漿時能 注入寬度大于的裂縫，能得到較好的堵水和加固效果。但超細水泥單液 漿終凝時間仍 較長，受地下水稀釋影響，對其凝膠性能會產生影響，因而 在水壓高、流速大條 件下會有一定的漿液損失；另外，當水灰比較大時， 漿液略有收縮。在價格上超細水泥要高于普通水泥。超細水泥適宜于巖石 的細小裂隙或致密的粘土層等地 層。HSC即特制硫鋁酸鹽超細水泥，具有較好的抗分散

12、性，能有效地 控制注漿 區(qū)域，適宜在高水壓、水流速大的條件下注漿施工；HSC漿具有早強、高強、高抗?jié)B、流動度大的特點，能有效提高地層的承載 能力；其漿液結實體具有微膨 脹性，膠結后，能有效地封堵住各種出 水通路，注漿后堵水效果顯著。但考慮到 水灰比大時，其抗分散性能 有所下降；而凝膠時間太短時，可注性和可操作性又 會變差；所以施 工時水灰比通常取1 ： 1。另外，HSC價格較普通水泥要高。HSC適宜 于富含水且有一定水壓的破碎巖層、出水管地道層等。普通水泥-水玻璃雙液漿可注性較好，可滲透注入裂隙為 m以上的巖體; 其凝膠時間短且容易控制，具有早強的特點， 普通水泥-水玻璃雙液漿配制 容易，使用

13、方便，價格中等。但其膠結體后期強度低，受水長期浸泡容易 分解；且膠結 體耐久性差，收縮率大，對長期堵水和加固圍巖不利。普通 水泥-水玻璃雙液漿 適用于臨時堵水、控制注漿加固范圍以及止?jié){墻滲漏 時的快速封堵。GRM即超早強自流平水泥基灌漿料是一種凝膠時間可調的水硬性 新型 灌漿材料，具顯著特點是具有超早強、高強、微膨脹性和自密實、自 流平的特性， 但其抗分散性一般，施工時需通過控制外加劑摻量調整凝膠 時間，現(xiàn)場操作較復雜，且價格偏高。GRM主要適用于鐵路基床、路基路 面的搶修補強，快速錨固、基礎灌漿加固工程。關于對注漿材料選取的建議注漿材料的選取主要應根據漿液的可行性、 可注性、環(huán)保及經濟性 進

14、行綜合 分析，另外，還應結合其地質特征和注漿加固方案要求，從堵 水性、耐久性耐 腐蝕性和工藝可操作性綜合考慮進行注漿材料選 擇。根據室內試驗初步結論，綜合以上特性進行比較分析，并結合相關地質條件，建議隧道注漿以普通水泥- 水玻璃雙液漿、超細水泥-水 玻璃雙液漿、HSC單液漿為主要漿材，普通水泥單 液漿和超細水泥單 液漿為輔助漿材；對于隧道的涌泥坍塌地段的全斷面超前預注漿，注漿材料以超細水泥-水玻璃雙液漿或HSC單液漿為主，超細水泥單液漿為 輔；對于隧道的涌泥坍塌地段的徑向注漿或補充注漿，注漿材料以水泥 -水玻璃 雙液漿為主，普通水泥單液漿為輔。各類漿液的水灰比、體積 比及凝膠時間范圍 如下表所示，各注漿材料具體配合比應在后面的現(xiàn)場 試驗和推廣應用中不斷優(yōu)化 和完善，并最終確定下來。各類漿液水灰比、體積比及凝膠時間一覽表漿液種類水灰比W ： C體積比