水泥基注浆材料的研究进展

水泥基注浆材料是以水泥为胶凝材料,在市政、建筑和地下工程的防渗、堵漏和加固等工程中得到广泛应用。主要对水泥基材料中的单液水泥注浆材料、水泥-水玻璃注浆材料和粉煤灰水泥注浆材料的国内外研究成果进行了总结,同时介绍了低成本的黄土、矿渣等注浆材料,以及具有较高活性和稳定性的偏高岭土水泥基注浆材料的研究进展。     

奥陶系灰岩顶部超前区域注浆浆液选配分析

煤矿底板注浆加固或改造广泛采用水泥基浆液,而由于注浆材料和浆液性能的差异,在注浆实践中缺少对注浆材料的合理选配及浆液类型和配比的有效调控,致使超前注浆效果难以达到预期目标。针对上述问题,以邯邢矿区奥灰顶部注浆改造为背景,通过分析奥灰顶部宏、细观发育特征,结合当地注浆所用水泥、黏土和粉煤灰等注浆材料的粒径分布特征,对注浆材料进行了合理选配;考虑水灰比、水玻璃掺量、奥灰水化学类型、固相比等因素,对水泥基浆液的物理力学性质进行了正交试验,得到了水泥基浆液物理力学性质及其主控因素。研究结果:奥陶系灰岩顶部峰峰组七段岩层富水性和渗透性大于其上部峰峰组八段,细观空隙中数量占比以闭合裂隙和微张裂隙为主,均值分别为120 μm和420 μm,宽张裂隙和中张裂隙在裂隙面积中占主要比例,具有较好延展性;奥灰顶部注浆改造过程中可采用水泥-粉煤灰或水泥黏土浆液进行“垫底式”充填注浆,而后采用水泥浆液对微小裂缝和闭合裂隙进行升压注浆或劈裂注浆;水泥浆液、水泥-粉煤灰浆液、水泥-黏土浆液的凝结时间主控因素均为水玻璃掺量,水泥浆液黏度的主控因素为水玻璃掺量,水泥-粉煤灰浆液和水泥-黏土浆液黏度主控因素均为水灰比,水泥浆液和水泥-粉煤灰浆液结石率主控因素均为水灰比,水泥-黏土浆液结实率主控因素为水玻璃掺量,三种浆液抗压强度和抗折强度主控因素均为水灰比;综合注浆工艺、承压含水层静水压力、受注地层特征等因素,得到了满足静水压力10 MPa的奥灰顶部适用性的配比浆液和调控工艺,可为奥灰顶部超前区域改造注浆材料选配和浆液调控提供借鉴和参考。     

压密注浆技术在处理有机质土中的应用

对于有机质含量较高的地基土，可采用压密注浆技术进行地基处理。注浆材料采用添加水玻璃外渗剂的水泥、粉煤灰的混合材料浆液，可增强水泥土的强度。     

地聚合物隧道注浆材料性能与应用研究

地聚合物隧道注浆材料具有耐久性好、早强等优点,但其脆性较大。以粉煤灰、水泥、水玻璃、氢氧化钾为原材料,制备地聚合物隧道注浆材料,研究水泥取代粉煤灰率和水胶比2个因素对注浆材料性能的影响,并掺入聚丙烯纤维改善其抗裂性能。结果表明,地聚合物净浆流动度和终凝时间均与水泥取代率成反比,与水胶比成正比;水泥取代率为15%是抗压强度最优的配比选择,可通过调整水胶比来调整流动度和终凝时间,达到实际工程应用要求;聚丙烯纤维体积掺量为0.5%时,不仅可显著改善抗裂性,还可兼顾其它性能指标不受影响,在成贵高速建设试验段中应用效果良好。     

碱激发-工业废渣双液注浆材料性能研究

利用工业废渣(矿渣、钢渣、粉煤灰)和水玻璃制备出具有不同凝胶时间(3～300 s)、高固结强度(～25 MPa)和结石率可达100%的双液注浆材料,使工业废渣再生资源化,并减少灌浆水泥的消耗量,为注浆材料的“绿色”和高性能化提供了一种选择.研究结果表明:随着水玻璃模数的增加,浆液凝胶时间先减小后增大,浆液固结强度先增大后减小;随着水玻璃掺量(体积分数)的增加,浆液凝胶时间保持延长趋势,而固结强度则先增大后减小;随着粉煤灰的加入,浆液凝胶时间延长.当工业废渣双掺或三掺时,无水泥熟料注浆材料体系较单掺工业废渣无水泥熟料注浆材料体系具有更合理的颗粒级配效应和更高的固结强度.     

盾构法隧道施工用高性能同步注浆材料制备技术研究

同步注浆是盾构施工的必备及关键工序,同步注浆材料性能的好坏直接影响隧道周围地层位移和地表沉降。选用水泥、河砂、粉煤灰、膨润土、缓凝剂和抗水分散剂等作为原材料,探讨了水泥、缓凝剂和抗水分散剂等原材料对浆液凝结时间、流动度、抗压强度和抗水分散性能等指标的影响规律及同步注浆浆液配合比的优化方向。试验结果表明：水泥是影响凝结时间和抗压强度的主要因素,掺入复合缓凝剂的注浆材料凝结时间可调,且浆液流动度经时损失小;掺入抗水分散剂的注浆材料具备优良的抗水分散性能,从而可以保证了地层中浆液的完整性,充分填充盾尾间间隙。     

粉煤灰基再生顶板用灌浆料研究

利用电厂干排粉煤灰作为主要原料,通过加入少量水泥和外加剂制备出满足工程性质的灌浆材料,使粉煤灰再生资源化,并减少了水泥的消耗量,且可以取代以往所使用的黄泥浆注浆,提高了注浆材料的"绿色"化和经济化。研究表明:随着羟乙基纤维素的加入,粉煤灰浆的悬浮性变好,粘度满足工程需要,流动性相对于同一水固比的粘土要好。为了使浆体能够起到防灭火和固结砂石的作用,研究中采用NaOH、熟石灰、天然硬石膏、Na2SiO3.9H2O对粉煤灰进行活性激发。结果表明,NaOH与其它物质的双掺或三掺对粉煤灰的活性激发效果较好。     

水泥基同步注浆材料配合比设计及性能研究

为了配制出满足施工要求的盾构隧道工程用同步注浆材料,本文选取了水泥、粉煤灰作为胶凝材料,选取钠基膨润土改善注浆材料的和易性;在满足强度和和易性前提下,设计了13组砂浆配合比,研究了膨润土对砂浆和易性的影响,测试了砂浆28d强度;通过自行设计的实验方法,研究在注浆压力作用下,隧道衬砌外部土壤和注浆材料组成的系统的压缩量;实验结果为工程实践提供参考。     

地聚合物注浆材料的开发及性能研究

以粉煤灰、矿渣等大宗工业固体废弃物及水泥为主要原料,在改性水玻璃的激发下进行地聚合反应,制备新型低碳、高强、无收缩的地聚合物注浆材料。试验结果表明:随矿渣、水泥掺量的增加,地聚合物注浆材料的凝结时间大幅度缩短、抗压强度大幅度提高;改性水玻璃中的Na_2O主要控制其对粉煤灰及矿渣等的激发能力,而水玻璃模数Ms主要控制早期地聚合反应的过程。经工程应用表明,采用该非开挖式地聚合物注浆材料能有效修复路面的不均匀沉降,经优选的F15C15G70-912型地聚合物注浆处理后,代表弯沉值降低50%,路面强度系数由0.39~0.42提高到0.76~0.80,路面强度评级由次提高到良。     

用于道路修复加固的地聚合物注浆材料的研制

选用矿粉、粉煤灰为主要原料,通过碱激发剂形成胶凝体结构的无机高性能高分子胶结材料,研究了矿物掺量、激发剂、减水剂、缓凝剂、塑性膨胀剂A对注浆材料性能的影响,确定了地聚合物注浆材料的最优配合比为:矿粉掺量30%,粉煤灰掺量70%,FDN减水剂掺量1%,缓凝剂BL掺量1%,激发剂模数1.6、掺量8%,塑性膨胀剂A掺量0.1%。制备的用于道路修复加固的地聚合物注浆材料较好地解决了传统水泥注浆材料耐久性差、使用寿命短等问题,且实际工程应用效果良好。     

地聚物注浆材料性能研究

以P.O52.5水泥为基材,利用工业固体废弃物粉煤灰、矿渣粉、钢渣粉进行改性,采用单因素及多因素正交试验,探究地聚物注浆材料性能及最优配比。结果表明,粉煤灰掺量15%、矿渣粉掺量20%、钢渣粉掺量15%时效果最优,其中对注浆料的流动性和抗压强度的影响排序为粉煤灰>钢渣粉>矿渣粉;XRD和热重分析发现,在最佳配比下,随时间延长能有效促进水化反应,钙矾石含量增多,可显著提升材料的强度和膨胀性。     

注浆材料工程应用及展望

结合注浆材料在工程中的应用,介绍了注浆材料的种类和特点,针对化学注浆材料和水泥注浆材料的优缺点,提出了环保、经济、高性能、耐久的超细水泥注浆材料是注浆材料研究与发展的方向。     

建筑下老采空塌陷区地基注浆充填材料试验研究

根据采空区注浆技术要求及特点,系统研究高掺量粉煤灰水泥浆材(粉煤灰掺量大于40％)、水泥粘土浆材、纯灰及水泥含量小于10％浆材等的工程特性及其应用于建筑下采空塌陷区地基注浆治理的适宜性,在分析采空区注浆各技术参数与配合比之间关系后推荐了最佳配合比设计及参数。     

水泥粉煤灰注浆材料特性的室内试验研究

注浆充填是一种成熟的治理高速公路下伏采空区的方法。水泥粉煤灰注浆材料的配比是影响工程质量及成本的重要因素。通过对室内试验数据的处理和分析，探讨了在使用大掺量粉煤灰的情况下，不同水灰比，固相比，外加剂用量与结石体抗强度，凝结时间，流动度，粘度，结石率之间的相互关系，并结合工程实际要求，提出了相应的技术指标。     

不同掺量改性组分对硫铝酸盐灌浆水泥性能的影响

本文简要介绍了灌浆材料,主要针对目前遇到的问题和满足灌浆注浆的要求,分别以快硬硫铝酸盐水泥和硅酸盐水泥为基础,加入粉煤灰、硅灰、偏高岭土等改性优化组分,以及掺加少量减水剂和消泡剂设计不同的原料配比,配制出灌浆水泥。并对其物理力学性能、流动度和泛霜程度进行研究,通过试验结果得出了最优配料方案：水灰比0.7,硫铝酸盐水泥78%、硅灰掺量7%,偏高岭土掺量5%和粉煤灰10%。按此配比设计的硫铝酸盐水泥基灌浆材料流动性、强度和泛霜程度均满足要求。最优配比的硫铝酸盐水泥基灌浆材料的流动性能良好,7d、28d抗折强度和抗压强度满足要求、抗霜性能高。     

可硬性盾构注浆材料试验研究

以水泥、粉煤灰、膨润土、河砂为原料制备可硬性盾构同步注浆材料,通过正交试验测试水胶比、胶砂比、水泥和膨润土掺量等因素对浆料稠度、流动度、强度及耐水性的影响,采用SEM对比分析了不同养护条件硬化浆体的微观结构及元素分布。结果表明,水胶比对浆料稠度和流动度影响显著,膨润土掺量对稠度和流动度的影响较胶砂比和水泥掺量显著。浆料的优选配合比为:水胶比0.60,胶砂比0.60,水泥占比0.25,膨润土占比0.10。标养条件下晶体颗粒之间的胶结程度较水养条件下更好,水养条件下水分子渗入注浆材料内部与SiO_2反应,表现为注浆材料的强度在水养条件下会有所损失,且水胶比越小强度损失越大。     

水泥-硅酸盐复合胶结材混凝土在大模板建筑体系中的应用及其耐久性

水泥-硅酸盐复合胶结材(以下简称复合胶结材)就是以相当数量的硅酸盐材料(以粉煤灰为主并适当补钙)代替相应数量的水泥,由水泥和硅酸盐材料复合组成的胶结材。它既不同于粉煤灰掺合料,也不同于纯粉煤灰硅酸盐材料,实际上是有熟料水泥和石灰粉煤灰无熟料水泥混合的胶结材。将     

水泥基盾构同步注浆材料的性能研究

研究了胶砂比、水泥用量和膨润土掺量对水泥基盾构同步注浆材料基本性能、填充性能与抗水分散性能的影响,结果表明,随着水胶比的增大,水泥基注浆材料浆液的稠度和泌水率增加,抗压强度降低,分层度变化不大;随着膨润土掺量的增加,水泥基注浆材料浆液的泌水率降低;结石率可用于评价注浆材料的填充性能;水陆强度比宜作为注浆材料抗水分散性的评价指标。     

注浆材料的固化机理与抗水溶蚀性能研究

分析了三种常用注浆材料的固化机理,包括水泥注浆材料、水泥-水玻璃注浆材料、水玻璃-工业废渣注浆材料。并以这三种常用注浆材料的固化机理为依据,重点分析其抗水溶蚀性能,为地下工程选择注浆材料防水堵漏提供了一些理论依据。     

滨海地区盾构隧道渣土处理及再注浆利用研究

依托深圳地铁12号线,对滨海地区盾构隧道渣土处理及再注浆利用研究。盾构渣土作为粉煤灰、膨润土的替代物时会增加浆液的初始流动度,对粉煤灰、粉细砂的替代加强了注浆材料的稳定性,替代粉细砂会大幅增强注浆材料的短期、长期强度。