超細(xì)水泥灌漿材料及其施工

1、超細(xì)水泥灌漿材料及其施工摘要：隨著防滲補(bǔ)強(qiáng)加固等工程的日益增多和多質(zhì)量要求的不斷提高。對(duì)灌漿 材料也提出了高性能化、綠色化的要求。本文介紹了超細(xì)灌漿水泥的概況和生產(chǎn) 現(xiàn)狀，闡述了超細(xì)灌漿水泥的主要性能，分析了目前存在的一些問(wèn)題。根據(jù)超細(xì) 灌漿水泥的特性、應(yīng)用現(xiàn)狀與前景，超細(xì)灌漿水泥材料必將成為新一代綠色灌漿 材料。關(guān)鍵詞：灌漿材料；超細(xì)水泥；工作性能；存在問(wèn)題；發(fā)展方向引言：灌漿材料就是將一定的無(wú)機(jī)材料或有機(jī)高分子材料配制成具有特定性能要求 的漿液，用壓送設(shè)備將其灌入構(gòu)筑物、地層或圍巖等的裂縫及孔洞內(nèi)，漿液以填 充、滲透、擠壓等方式將裂縫中水及空氣排除，填充其裂縫，漿液通過(guò)凝結(jié)、固 化使原來(lái)較

2、松散的結(jié)構(gòu)膠結(jié)在一起，形成一個(gè)強(qiáng)度高、抗?jié)B性好的整體，達(dá)到防 滲堵漏的目的。而水泥系灌漿材料凝結(jié)強(qiáng)度高、材料來(lái)源廣泛、價(jià)格低、運(yùn)輸存 儲(chǔ)方便以及施工工藝比較簡(jiǎn)單，至今仍是應(yīng)用較廣泛的灌漿材料。但普通水泥粒 徑較大，粗顆粒多水灰比較大時(shí)，漿液的穩(wěn)定性差，易析水回濃，不能有效灌入 細(xì)微裂隙，且硬化時(shí)伴有析水，固相體積收縮，使硬化結(jié)石與被灌基體的粘結(jié)強(qiáng) 度降低，形成新的滲水通道。特別是針對(duì)基體細(xì)微裂隙的灌漿，普通水泥已很難 滿足工程要求，于是一種新型的灌漿材料一一超細(xì)水泥便應(yīng)運(yùn)而生了。2.超細(xì)水泥概況自從70年代初日本研制成功MC-500型超細(xì)水泥以來(lái)，由于其漿液穩(wěn)定性好， 流動(dòng)性比普通水泥有明顯改

3、善，并在固結(jié)時(shí)很少析水或者不析水，具有良好防滲 固結(jié)效果，達(dá)到與化學(xué)漿液相媲美的可灌性，其結(jié)石強(qiáng)度大大高于化學(xué)漿材，無(wú) 污染，不老化，價(jià)格低。超細(xì)水泥與普通水泥物理性能比較見(jiàn)表-1，其區(qū)別主要 表現(xiàn)在顆粒大小與比表面積方面。超細(xì)水泥的性能3.1可灌性作為灌漿材料，可灌性是一個(gè)很重要的性能指標(biāo)。通過(guò)施工實(shí)踐表明，超細(xì)水泥具有與 化學(xué)漿液大致相同的滲透能力。水泥漿液的可灌性主要取決于漿液的流動(dòng)性和粒子的粒徑， 根據(jù)國(guó)內(nèi)外的灌漿經(jīng)驗(yàn)，水泥粒徑與可灌性有如下的關(guān)系：G=B/D95式中：B裂縫寬度，mm； D95-95%的水泥粒子粒徑小于該值。一般認(rèn)為G5粒狀水 泥漿液容易灌入，G2時(shí)，粒狀水泥漿液難以

4、灌入。3.2流動(dòng)性在灌漿材料中，流動(dòng)性與可灌性密切相關(guān)。水泥粒子的細(xì)度與吸附水量關(guān)系如表2，隨 著水泥的細(xì)化，超細(xì)水泥比表面積顯著增大，需水量增加，流動(dòng)性降低，但是高效減水劑的 應(yīng)用能大大降低粒子的吸附水量，增大漿液的流動(dòng)性，從而彌補(bǔ)水泥顆粒超細(xì)化所帶來(lái)的不 足。3.3穩(wěn)定性作為灌漿材料，其析水率愈低，析水歷時(shí)愈長(zhǎng)，則漿液的穩(wěn)定性愈高，對(duì)灌漿越有利。 普通水泥由于顆粒大，沉降快，穩(wěn)定性較差。超細(xì)水泥由于顆粒細(xì)度高，再加上所含的性能 調(diào)節(jié)劑的綜合作用，漿液穩(wěn)定性有顯著提高，反應(yīng)在析水歷時(shí)延長(zhǎng)，最終析水率減少。3.4抗壓及抗?jié)B性能超細(xì)水泥具有較高的強(qiáng)度，特別是早起強(qiáng)度。這主要是因?yàn)槠漕w粒較細(xì)，水化

5、活性較高， 水化充分，水化物比普通水泥多，且結(jié)構(gòu)均勻、致密。一般其28d抗壓強(qiáng)度可達(dá)25MPa以上， 并且由于其結(jié)構(gòu)內(nèi)部孔隙多以非連同孔形式存在，抗?jié)B性能也十分優(yōu)異。3.5膨脹性由于超細(xì)水泥的粒徑很小，極容易發(fā)生收縮，為了補(bǔ)償這種收縮，一般加入適量的膨脹 劑，其28d水泥凈漿自由線膨脹量可控在0.12%0.15%之間，使水泥結(jié)石后期不收縮，這對(duì) 防滲不強(qiáng)是十分有利的，特別是細(xì)微裂縫的灌漿，可以取得很好的灌漿效果。3.6凝結(jié)時(shí)間凝結(jié)時(shí)間既要考慮灌漿操作所需要的時(shí)間，又要考慮在灌漿結(jié)束后，裂縫中灌入的水泥 漿液能很快的凝結(jié)硬化，在不同的使用場(chǎng)合對(duì)凝結(jié)時(shí)間有不同的要求。超細(xì)水泥由于在制備 過(guò)程中已經(jīng)

6、摻加了適量的調(diào)凝劑，可以滿足工作的需要。一般調(diào)凝劑的摻量為0.5%2.5%。超細(xì)水泥同普通水泥灌漿材料和化學(xué)灌漿材料相比存在以下優(yōu)點(diǎn)：（1）可以使用普通 水泥灌漿材料的技術(shù)和設(shè)備（只需另配制一臺(tái)高速攪拌機(jī)）；（2）比普通水泥具有更好的 可灌性，水泥結(jié)石更致密；（3）具有良好的工作環(huán)境，無(wú)毒，結(jié)石具有較高的耐久性；（4） 其強(qiáng)度更高、更經(jīng)濟(jì)；（5）關(guān)注細(xì)微裂縫時(shí)，對(duì)裂縫的濕度不敏感，對(duì)裂縫中的鋼筋無(wú)腐 蝕。灌漿材料的施工4.1灌漿控制因素灌漿法的實(shí)質(zhì)是用氣壓、液壓或電化學(xué)原理，把某些能固化的漿液注入天然的和人為的 裂縫或孔隙，以改善各種介質(zhì)的物理力學(xué)性質(zhì)的一種堵漏防滲方法。影響灌漿效果的因素包括

7、灌漿壓力、灌漿量、灌漿速度、漿材的種類及其濃度、配方、 固化時(shí)間以及灌漿方式、孔距、排距、灌漿順序等。通過(guò)控制這些條件來(lái)實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的控制目 標(biāo)，例如漿液的擴(kuò)散半徑、劈裂范圍、結(jié)石體的形狀和強(qiáng)度、灌漿加固體強(qiáng)度和滲透性等。 然而，在實(shí)際情況下中是不可能任意改變?nèi)绱藦?fù)雜的多種條件的，只能改變其中的一項(xiàng)或幾項(xiàng)。但是，可以在不同的灌漿階段調(diào)整不同的工藝條件，及時(shí) 調(diào)整某些技術(shù)參數(shù)，進(jìn)而控制整個(gè)灌漿過(guò)程。4.2灌漿過(guò)程施工過(guò)程監(jiān)控在現(xiàn)場(chǎng)灌漿施工控制中，監(jiān)控實(shí)際灌漿壓力p和灌漿速度q，通過(guò)q的積分，來(lái)計(jì)算每 灌漿米的總吸漿量V。4.3灌漿標(biāo)準(zhǔn)通過(guò)灌漿量（定量灌漿）、灌漿壓力（定壓灌漿）、灌漿強(qiáng)度（恒定GIN

8、值）來(lái)控制灌 漿操作與結(jié)束一個(gè)灌漿過(guò)程。4.4施工中注意事項(xiàng)（1）灌漿開(kāi)始后，必須連續(xù)灌注，并應(yīng)盡可能縮短灌漿時(shí)間；（2）漿料應(yīng)從一側(cè)灌入，直至另一側(cè)溢出為止，以利于排出設(shè)備基座與混凝土之間的 空氣，使灌漿充實(shí)；（3）灌漿過(guò)程中如發(fā)現(xiàn)表面有泌水現(xiàn)象，可布微少量CGM干料，吸干水分；（4）在灌漿過(guò)程中直至脫模前，應(yīng)避免灌漿層受到震動(dòng)或者碰撞，以免損壞未結(jié)硬的 灌漿層。灌漿中如出現(xiàn)泡漿現(xiàn)象，應(yīng)及時(shí)處理；（5）設(shè)備基礎(chǔ)灌漿完畢后，要剔除的部分應(yīng)在灌漿終凝前進(jìn)行處理；（6）灌漿過(guò)程中不宜振搗，必要時(shí)可用竹板條進(jìn)行拉動(dòng)導(dǎo)流。存在的問(wèn)題5.1粉磨技術(shù)方面目前，雖然有一些廠家生產(chǎn)超細(xì)水泥，但普遍存在規(guī)模小，

9、磨機(jī)的粉磨效率低，導(dǎo)致生 產(chǎn)超細(xì)水泥的成本比較高成本因素嚴(yán)重制約了超細(xì)水泥的發(fā)展，需要進(jìn)一步加快粉磨設(shè)備和 技術(shù)的研究和開(kāi)發(fā)。5.2材料內(nèi)在方面隨著水泥顆粒的細(xì)化，其物理性能、流變性能、水化性能等均會(huì)發(fā)生很大的變化，但目 前對(duì)超細(xì)水泥灌漿材料的性能缺乏系統(tǒng)的研究；目前超細(xì)水泥主要由硅酸鹽水泥或普通硅酸 鹽水泥粉磨而成，雖然有些進(jìn)行過(guò)改性，但仍屬于高鈣水泥，其抗侵蝕能力差，在與巖石粘結(jié)的界面區(qū)易造成-CH的擇優(yōu)取向，界面粘結(jié)強(qiáng)度低、空隙率高、抗?jié)B性差。5.3材料品種方面目前應(yīng)用較多的材料主要是硅酸鹽系列超細(xì)水泥或者在該類超細(xì)水泥中加入高效減水劑、 膨脹劑等改性材料制成的改性漿材，品種單一，沒(méi)有形

10、成系列產(chǎn)品，以適用于各種灌漿條件 的需要。5.4實(shí)際施工方面由于注漿介質(zhì)模擬的不確定性與艱難性，注漿材料模擬的困難性、介質(zhì)結(jié)構(gòu)相似模擬與 注漿材料相似模擬的內(nèi)在聯(lián)系的不可捉摸性，導(dǎo)致灌漿材料模擬實(shí)驗(yàn)及其技術(shù)的落后，擬制 了注漿理論的發(fā)展，實(shí)驗(yàn)結(jié)果與實(shí)際之間存在較大差異。因此面對(duì)各種各樣的事實(shí)，需要用 經(jīng)驗(yàn)分析。我們可以采用事實(shí)指導(dǎo)注漿”，應(yīng)根據(jù)介質(zhì)結(jié)構(gòu)特征確定注漿材料的類型。超細(xì)水泥由于其粒徑小，活性高，制漿時(shí)必須有一臺(tái)高速攪拌機(jī)，才能使其充分分散， 保證漿液靜置時(shí)顆粒的沉降速度減慢，析水率明顯降低，漿液穩(wěn)定性提高。6.發(fā)展方向.根據(jù)環(huán)境保護(hù)和綠色施工的理念，超細(xì)水泥灌漿材料也應(yīng)該朝著綠色、高

11、性能方向發(fā)展， 其技術(shù)特點(diǎn)應(yīng)該是：綠色環(huán)保，無(wú)毒；多組分復(fù)合；材料組成顆粒超細(xì)化；高可灌注性、高 耐久性、高體積穩(wěn)定性，而且目前應(yīng)該優(yōu)先進(jìn)行一下幾方面的研究。（1）生產(chǎn)技術(shù)方面。只有粒子超細(xì)化后，才能提高其滲透能力，實(shí)現(xiàn)漿材的高可灌性。 但是同時(shí)也應(yīng)該改進(jìn)技術(shù)，降低能耗，以降低超細(xì)水泥的成本。（2）材料復(fù)合方面。通過(guò)多組分的復(fù)合，以改善漿材的流動(dòng)性、耐久性、穩(wěn)定性，這 是實(shí)現(xiàn)高性能超細(xì)水泥灌漿材料開(kāi)發(fā)的關(guān)鍵技術(shù)。（3）水泥品種方面。開(kāi)發(fā)多系列高性能超細(xì)灌漿材料，以滿足不同工程條件的需要。（4）灌漿設(shè)備方面。完善現(xiàn)有的灌漿設(shè)備，開(kāi)發(fā)新型、實(shí)用、滿足大多數(shù)灌漿工程的 設(shè)備。參考文獻(xiàn)：GB/T50448-2008，水泥基灌漿材料應(yīng)用的技術(shù)規(guī)范熊進(jìn)，祝紅，董建軍編著。長(zhǎng)江三峽工程灌漿技術(shù)研究【1】，中國(guó)水利水電出版社， 2003胡曙光，管學(xué)茂，丁慶軍編著。超細(xì)水泥基灌漿材料研究動(dòng)向及發(fā)展方向【J】，水泥， 2001，1；11-13MELBYETA .利用超細(xì)水泥進(jìn)行巖石灌漿.巖石與混凝土灌漿譯文集.北京：水利部情報(bào)所， 1993NOSKEP.超細(xì)水泥灌漿在巖土工程中的