浓度的影响, 从浆液的泵送性能及稳定性分析, 影响特别显著。 这主要是由于水泥含量增加, 对强
S m W = 0. 07较合适。 (2) 适量的粉煤灰对降低泌水性具有一定作用。 ( 3) 尽管加入了稳定剂, 由于水泥水化反应,
浆液粘度均呈增加趋势, 但大部分配比的浆液粘度 在 6～ 8h 内增加并不特别明显, 能满足远距离泵送 要求。
W (C + S m ) 为2. 2～ 2. 8。表 3 为上述优选配方的确
表 3 注浆材料配比优选确证试验结果
配方 水灰比 流动度 泌水性 密度 凝胶时间
单轴抗压强度 R M Pa
编号 W (C + S m )
s
(% ) Θ g·cm - 3
ts
1h
3d
7d
28d
J 10
2. 2
16. 0
<1
1. 30
注浆材料 A 液配比 配比编号 编号
J1
A1
B 液掺量 BC 0. 4
凝胶时间 ts 6. 5
1h 0. 104
单轴抗压强度 R M Pa
3d
7d
2. 94
4. 28
28d 4. 69
渗透系数 抗渗压力 K cm ·s- 1 p s M Pa
-
J2
A2
0. 6
13. 6
0. 073 4
2. 65
4. 30
1. 87
3. 33
6. 05
J7
A7
0. 6
15. 8
0. 047 3
1. 98
J8
A8
1. 0
41. 2
0. 051 3
2. 12
3. 77 2. 86
6. 41 3. 18
3. 6×10- 8 0. 5
J9
A9
0. 4
7. 8
0. 040 1
1. 98
3. 77
-
30
长江科学院院报
1998 年
A2
2. 2 0. 07 0. 2
0. 5 0. 15 1. 0
1. 25
13. 0 13. 8 14. 2 14. 5 14. 5
A3
2. 2 0. 09 0. 4
0. 5 0. 15 1. 0
1. 27
21. 0 23
25. 43 27. 53
-
A4
2. 4 0. 05 0. 2
0. 5 0. 15
8. 48
-
-
J3
A3
1. 0
27. 9
0. 084 2
0. 88
J4
A4
1. 0
37. 9
0. Байду номын сангаас66 4
2. 77
4. 70 4. 68
6. 75 6. 25
-
-
1. 3×10- 8 0. 7
J5
A5
0. 4
<5
0. 060 3
2. 48
4. 26
5. 92
J6
A6
0. 6
14. 5
0. 048 8
3 模拟注浆试验及施工性能评价
试验模型装置由 300mm ×800mm 的钢制内
筒、 500mm ×800mm 的有机玻璃外筒组成, 内外
筒之间形成 100mm 的间隙, 间隙中充满水。该间隙
用于模拟盾构推进过程中混凝土管片与周围土体的
间隙或松散土体。模型中部间隙内设置 18mm 厚的
钢制隔板, 板中每隔 5mm 均匀分布有 5mm 的圆
度提高起主要作用; 但水灰比对凝胶时间无显著影 响。 随着 S m W 的增加, 强度呈下降趋势, 适当的 F C 值 (0. 2～ 0. 4) 有利于提高强度, 这可以用粉煤 灰的微集料及二次水化作用来解释。强度随B C 的 增加而增加, 但当 B C 超过0. 6时, 强度增加并不 显 著。综 合 考 虑 流 动 性 , 泌 水 性 , 凝 胶 时 间 , 1 h ,
孔。 隔板将模型分为注浆区和过注入区, 用于评价
浆材的过注入性能, 浆材的过注入反映了浆材在压
力作用下对周围土体的劈裂作用, 模型两端用钢板
锁定并密封, 用于模拟高水压工况条件。 试验时,
A , B 液按比例通过设在注浆区下部中央的注浆孔
注入, 并使贮气罐的压力稳定在0. 35M Pa。 模拟注
浆在 30～ 45m in 内完成, 与盾构机推进一环所需时
(1) 具有良好的长期稳定性及较低粘度, 以适 应远距离泵送技术要求。
(2) 具有良好的充填性能, 能在尽可能低的压
力下实施限定区域充填注浆。 (3) 尽可能早地获得高于地层的早期强度, 且
长期强度不低于2. 0M Pa, 并具有良好的抗渗性能。 (4) 不被地下水稀释。 (5) 原料来源丰富、经济, 施工管理方便, 并能
(材料结构研究所)
摘 要 为满足隧道盾构施工工法要求, 研制了水泥2粉煤灰2膨润土2水玻璃系双液塑性同步注浆材料。探讨了材 料组分对注浆材料流动性、凝胶特性、稳定性、强度等的影响, 解决了大水灰比水硬性浆液的长期稳定性问题, 较好地统一了材料的长期稳定性、早期强度等因素与施工性能的矛盾, 浆材具有良好的综合性能, 能满足同步注 浆施工自动化技术要求。
0. 5 0. 15 1. 5
1. 20
16. 0 17. 2 21. 0
-
-
注: ①表中W , C , S m , F 分别表示水、水泥、膨润土、粉煤灰的含量, 数据均为质量比, 下表同; ②稳定剂 , 为水泥质量的百分率; ③流动度为日本土木学会 J 2A 法测定值, 其它3 为因粘度太大浆液未能全部流动的测定值。 表 2 注浆材料配方优化试验结果
表 1 A 液配方试验结果
A液
主料配比
配方 W
Sm
F
编号 C + S m W
C
稳定剂掺量
24h
密度
流 动 度 s
泌水率
测定时浆液放置时间
Θ g·cm - 3
(% )
0h
2h
4h
6h
8h
A1
2. 2 0. 05 0. 0
0. 5 0. 15 7. 5
1. 23
11. 2 11. 2 11. 0 11. 1 11. 2
-
A7
2. 6 0. 05 0. 4
0. 5 0. 15 2. 5
1. 32
14. 5 15. 0 15. 0 15. 8 18. 6
A8
2. 6 0. 07 0. 0
0. 5 0. 15 2. 5
1. 20
13. 2 11. 2 14. 2 14. 5 17. 7
A9
2. 6 0. 09 0. 2
10
1. 24
11. 0 11. 0 11. 0 11. 5 11. 8
A5
2. 4 0. 07 0. 4
0. 5 0. 15 1. 5
1. 26
14. 3 15. 0 15. 0 17. 8 20. 0
A6
2. 4 0. 09 0. 0
0. 5 0. 15 0. 0
1. 23
16. 2 18. 0 18. 7 25. 03
材料的凝胶特性、强度增长特性等产生影响。 试验 表明: 虽然水玻璃浓度及模数越高, 越有利于早期 强度的形成, 但过高的早期强度将给充填注浆施工
稳定剂。 由于膨润土的影响, 浆液具有一定的剪切 带来不利影响; 对凝胶时间无显著影响。 考虑材料
稀释能力, 充分陈化后的膨润土浆液, 在 S m W = 0. 07时, 不会给泵送造成明显不利影响。 其一定的
参考文献
1 E isen stein Z, Ezzeldine Q 著. 隧道施工技术对地层控制 的影响. 王华泽. 隧道译丛, 1993 (8)
满足施工自动化技术要求。
2 注浆材料及其工程特性试验研究
2. 1 材料组成及试验工艺流程 主要原材料由水泥、粉煤灰、膨润土、水玻璃
及稳定剂组成, 试验工艺流程如图 1 所示。
图 1 试验工艺流程
收稿日期: 1997203231 作者简介: 王树清 男 长江科学院材料结构研究所 高级工程师 主要从事材料化学及岩土工程研究
12. 4 9. 8
11. 4
4 结 语
本文提出的盾构施工同步注浆材料满足远距离 泵送要求, 材料配制后正常使用时间不低于 8h, 凝 胶 时 间 可 控 制 在 10s 以 内; 1h 单 轴 抗 压 强 度 为 0. 035～ 0. 081M Pa, 28d 为3. 38～ 8. 24M Pa; 抗渗 压力不少于0. 5M Pa, 渗透系数为 n×10- 8cm s, 为 不同工况提供了可供选择的同步注浆系列材料。 模 拟注浆试验表明材料具有良好的充填性能及抗地下 水稀释能力, 可在较低压力下实现限定区域注浆, 即使在盾构管片顶部, 也可以形成密实的充填固结 体。 在南水北调穿黄隧洞工程中, 采用此系列双液 塑性注浆材料是可行的。
3d, 7d, 28d 单轴抗压强度等各项指标, 初步优选 证试验结果。试验还表明各龄期强度随A 液放置时
配 方 为: S m W 为0. 07, F C 为0. 4, B C 为 0. 5, 稳定剂 , 掺量分别为水泥的0. 5% 和0. 15% ,
间的延长而有所下降, 如放置 8h 后, 其强度下降 20% 左右。
×100% ;
稀释率= 模型注内入未的固浆结体的总浆体体积体积×100% ;
体积减少率=
1-
模型内充填物总体积 注入的浆体总体积
×
100%。
模拟注浆试验结果表明, 该系列材料具有良好 的施工性能及充填固结效果, 见表 4。