CS双液注浆的研究与应用

时间:2022-05-20 10:56:28

CS双液注浆的研究与应用

【摘 要】文章对水泥水玻璃双液注浆进行了研究,分析了双液浆的凝胶、凝结、固化三个重要的过程,结合工程实例介绍了CS双液注浆的应用方法。

【关键词】CS;注浆;研究;应用

0.引言

由水泥浆―水玻璃为主剂的双液注浆是隧道及地下工程中在软弱破碎围岩中经常用到的找矿一种原位加固的施工方法。水泥(Cement)简称C,水玻璃(Silicate)简称S,由这两种成分为主剂的双液浆简称为CS双液浆,应用时是将CS两种浆液按一定比例经注浆机械泵送并压入混合注入在岩体中,由于水玻璃对水泥具有促凝作用,使水泥在几秒几十秒至几分钟到几十分钟凝固,因此CS双液浆具有凝结固化快,结石率高的特点,并且施工简便,材料来源广泛,价格低廉,施工操作可控性强,可以根据工程情况的不同按需要人为的调整控制,在隧道固结围岩注浆堵阻裂隙水,能够达到保证开挖施工的安全,是软弱围岩隧道及地下工程施工处理的有效方法。

1.CS双液浆的凝胶凝结结石特性及变化规律

从上表中可以看出CS双液化浆的凝结固化过程的变化有一个阶梯性的物理变化,结合CS双液的化学反应式可以证明这是一个物理化学反应过程。在试验中得知CS的双液浆从混合后有三个明显的过程,即凝胶,凝结时间,固化。在工程实践中这三个过程对指导注浆施工非常重要。是注浆施工中重要的参数。

1.1凝胶

凝胶时间是指CS双液浆参加反应的全部成分从混合时起,至浆液不再流动,成软塑状态止的时间称为凝胶时间。测定方法;通常采用手持玻璃棒挑浆,至不拉丝或手触摸浆体不粘手为止以此来确定凝胶时间。

1.2凝结时间

1.2.1初凝时间

CS双液浆参加反应的全部成分从混合时起,到浆液开始失去可塑性这段时间为初凝时间。测试方法用水泥凝结时间测定仪试针在盛满圆截锥摸内浆体中沉入到距试模底板4mm+_1mm时为CS双液浆达到初凝状态,以此确定初凝时间。

1.2.2终凝时间

CS双液浆参加反应的全部成分从混合时起,到浆液完全失去可朔性这段时间的止点为终凝时间。测试方法为了准确观察试验针沉入的状态,终凝测试时在试针上安装了一个环形附件,将在完成初凝测定后的截锥体模连同浆体上下翻转180度,并将原来玻璃底板取下,翻转后小端模口向下放在玻璃板上,将截锥模上口做为测试面,当试针沉入试0.5mm时,既环形附件开始不能在试体上留下痕迹时,为CS双液浆体达到终凝状态,由此确定为CS双液浆的终凝时间。

由于CS双液浆的凝结时间远远大于水泥净浆的凝结时间,因此在测定时无论是初凝和终凝都必须加快测试的频率以防止错过测试时间。

1.2.3固化结石(抗压强度)

CS双液浆的抗压强度试验目前还没有标准规范, 所用的抗压强度的测定一般采用建筑砂浆7.07×7.07×7.07Cm3的试模成型,由于水玻璃的促凝,使水泥浆凝固非常迅速, 在浆体达到终凝以后很快就产生强度,试件的成型必须快速,将CS双液混合后迅速搅拌均匀倒入模内.,浆体灌入模内并不断振动排挤净空气达到密实.约一小时后拆模,随即放入20℃±2度湿度95%以上的水封槽中养护,根据需要分别做三、七、二十八天龄期要求进行试压。

2.CS双液浆的特性及影响因素

CS双液浆的试验中表明;当双液浆混合后产生的物理化学变化受多种因素的影响,如水泥的种类细度,水玻璃的浓度,以及自然环境的因素,气温水温,双液比例的不同等情况,而凝胶、凝结和固化强度反映出不同的变化结果,并且有一个明显的差别。

2.1水泥

品种;水泥颗粒的矿物组成,铝酸三钙和硅酸三钙含量大的凝结硬化就快,因此在CS双液注浆中应优先采用硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥。

细度:水泥颗粒越细,比表面积越大,双液接触面积大,则水化反应快,胶凝硬化越快。

温度:环境温度和拌合水的温度高,水化反应的速度就快,凝结硬化就越快。

2.2水玻璃

2.3 CS双液比例不同的影响

(1)试验中显示;当水灰比固定(0.75),水玻璃浓度不变(30Be),变换双液比例(体积比),水玻璃掺量从大到小,凝胶时间则由长到短,凝结时间则由快到慢。

(2)当水玻璃浓度不变,双液比不变,水泥浆的水灰比进行梯度变化,由小到大,凝胶时间由短到长,凝结时间亦由快到慢。

(3)当水灰比不变,双液比固定,水玻璃浓度由高到低,凝胶时间则由长到短,凝结时间亦是由快到慢。

试验表明,水泥浆浓度与凝结时间呈直线关系,即随着水灰比梯度变小,水泥浆浓度增大,水泥浆与水玻璃的反映加快,凝胶时间缩短。

另外试验还表明;水泥浆越浓,反应越快,而水玻璃则是越稀反应越快。

2.4缓凝剂对CS双液浆的影响

对水泥能够促使缓凝的缓凝剂种类很多,注浆中常用的磷肥酸氢二钠是其中一种,其缓凝效果见表三。

3.隧道注浆的应用

CS双液注浆技术在工程中应用的范围比较广泛,对与不同的工程要求不同,注浆的方法也不尽相同,因此在注将中就要按需所求灵活利用。

3.1围岩裂隙堵水

某隧道DK67+090至DK67+172该地段以紫红色沙品质页岩为主,岩石层呈小背胁构造,同时伴生小型断层,形成了局部的构造裂隙富水带.采用环向围岩直接注浆堵水.施工中为了使CS双液浆扩散范围大,采用稀浆,使用42.5级普通水泥1:1水灰比、水玻璃浓度25Be°,CS双液比1:0.5,高压注浆法,注浆压力达8至12Mpa。注浆后在岩体开挖断面石缝明显可见1~3mm的浆缝。注浆采用简捷快速孔口管,有效扩散距离达3至4m。

3.2坍塌体固结注浆

娄山关隧道在断层泥石流坍塌体,采用注浆固结破碎体后再开挖,先封闭坍塌体做止浆墙,采用全封闭固结注浆,拱部打大管棚注浆。施工中考虑初始浆液向下流淌,采用低强度浆液配合比,为使以后的开挖容易。待到注浆到拱部而调整到高强度配合比浆液,水灰比0.5,水玻璃浓度35Be°CS比1:0.5,达到了所要求的固结强度。

3.3涌水堵水注浆

在某F6F7断层破碎带坍塌体涌水时采用了全封闭超前预注浆堵水,在坍塌体底部预埋了150mm的钢管,外端安装了闸阀,然后打混凝土止浆墙,采用抬水注浆,由于水流顺止浆墙缝隙流淌不停,注浆加大浓度保证了在流水的稀释下浆液还有足够的凝结时间,在CS双液浆配配合比选择了三个梯度,水灰比:1:0.5、1:0.75、1:1,水玻璃浓度:45Be、35Be、25Be,CS双液体积比为;1:0.4~0.6,注浆的基本原则是浓浆配浓水玻璃,稀浆 配稀水玻璃,并根根据情况随时调整注浆配合比,从而预期效果。

4.结束语

CS双液注浆通过多年的施工应用得到了人们的认可,它所具有的优越性比较其它注浆显示出,根据不同的过程特点和注浆要求,探索和研究水泥_―水玻璃双液注浆的变化规律,掌握其原理,科学的开发加以利用,才能做到事半功倍更好地为工程服务,才能取得经济技术双效益。 [科]

【参考文献】

[1]崔玖江,崔晓青.隧道与地下工程注浆技术,中国建筑工业出版社,2011.5.

[2]吕庆忠.隧道富水断层带全封闭深孔预注浆固结止水工法.

[3]杜嘉鸿等.岩土注浆理论与工程实例.

[4]打鹰山隧道注浆堵水试验,(内部资料).

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