工程加固：高压注浆加固工程材料分析

工程加固：高压注浆加固工程材料分析

一、高压注浆加固工程材料之带填料的水泥浆液

带填料的水泥浆液系指在水泥或粘土浆液中加入惰性粉状材料的浆液。往浆材里添加填料的目的是改善给定浆液的稠度，以便获得替代部分水泥降低浆液成本，以便在吸收率大的情形或在填充大孔洞时使用这种浆液。

填充材料多为天然砂、粉煤灰及火山灰。也有人把含砂量较高的填充浆液称为砂浆。

带填料的水泥浆液由于使用大剂量的填充材料，故浆液的渗透性有所下降，当然还应视填充材料的具体剂量和粒径的大小而定。

二、高压注浆加固工程材料之速凝型水泥基浆液

在水泥基浆液中加入速凝剂，使浆液的凝固时间在为缩短。有些情况下，凝固时间可降低到几秒种。

对纯水泥浆液或粘土水泥浆液而言，加入的速凝剂是氧化钙或硅酸钠。

对膨润土水泥浆液而言，最常用的速凝剂是硅酸钠。这种浆液中的水泥的用量的最小值为250kg/m3，硅酸盐速凝剂的用量，通常为水泥用量的10%~20%。

三、高压注浆加固工程材料之超细水泥浆液

为了提高水泥浆液的可注性，人匀常采用把普通水泥浆材殖民地次磨细（有干磨、湿磨两种），获得平均颗径小于3~4μm的超细水泥。由这种浆材配制的浆液的渗入系数可从原来的5×10-2cm/s（粗砂层），提高到10-3~10-4cm/s（细砂层）。

1、稳定性

粒径粗（比表面积小）的525#水泥的沉析率上升得快，60min时的沉析率即为57%，可见稳定性差（稳定时间短）。反之由于超细水泥粒径细（比表面积大），故沉析率上升得慢，150min时的沉析率即为13%，可见稳定性好（稳定时间长）。

2）粘度

浆液的粘度是决定浆应付可注性的关键因素。通常粘度低，流动性好，可注性也好。对不同粒径、不同水灰比水泥浆液粘度的试验结果表明；浆液的表观粘度随水泥粘径的增大而减小；在同一水灰比的条件下，水泥粒径越小，粘度越大；而粘径一定时，粘度随水磁比的增大而减小；添加减水剂、分散剂均可使粘度降低。

3）凝结时间

超细水泥浆液的凝结时间，除与超细水泥自身的特性有关外，还与水灰比、环境温度、注入压力和有无外加剂有关。在条件相同情况下，超细水泥浆液的凝结时间较普通硅酸盐水泥的凝结时间要短。另一个特点是衩凝至终凝的时间间隔短，有利于施工。

4）可注性

超细水泥浆液的可注性远高于普通硅酸盐水泥。可注入0.05~1mm的裂缝及0.1~0.2mm的细砂层。

5）结石强度

因超细水泥的活性好、故结石强度高。

6）抗渗性好

超细水泥固砂体的抗渗系统通常为10-4~10-5cm/s。由于抗渗性优于普通水泥浆液，所以超细水泥浆液结石的防腐的性能也较普通水泥浆材好得多。

3、应用举例

我部广州地铁杨体区间隧道饱和含水砂层中应用了超细水泥—水玻璃双液浆。

四、高压注浆加固工程材料之酸性水玻璃

酸性水玻璃浆液的注入方式多采用双液法注入，把事先配制的PH=1.5~2.5的酸性水玻璃作为甲液，把碱性反应剂（如碳酸氢钠等）作为乙液。这种做法不仅工序复杂，而且工程费用提高。为此有人提出，在现场先配制PH=3~4的酸性水玻璃浆液，然后以单液的注入方式直接注入地层，借助助于地层中的天然碳酸钙作固化剂，使酸性水玻璃进入地层产生固化。这样不仅注浆工艺简单，而且还可降低工程造价。

酸性水玻璃浆液的固砂体的强度一般在0.2~2MPa，渗透系数K≤0-6cm/s，可注入地层的粒径为0.1~0.2mm。

我部在北京地铁粉细砂层施工中成功地运用了酸性水玻璃进行地层加固，防止了坍塌，顺利地通过。