注浆材料

注浆材料

史茂君成都理工07级环工院四川成都

摘要：本文是关于注浆材料的文章，包括注浆材料的类型、注浆材料的性能指标、改性方法、工程应用及其效果。通过对注浆材料的全面把握，更加深刻地理解其性能，根据工程需要对其性能加以控制，从而更好地用于实践中解决工程问题。

关键词：注浆材料性能工程实践

灌浆综述

通过钻孔或置入孔管，向地层结构物中的孔隙灌入一种或几种浆液，这些浆液最终能形成具有一定强度和阻水性能的“结石”，这样的工程施工方法称为灌浆法。灌浆的作用有：1.充填作用，2.压密作用，3.粘合作用，4.固化作用。这些作用的大小，随被灌岩体的性状、灌浆材料的类型、压力大小和施工工艺而定。

通过注浆应达到的目的是：1.封堵通道，减小渗漏损失。2.固结或稳固松散颗粒和破碎岩石，提高地层的力学强度。3.对有缺陷或损坏的建筑物进行补强修理。4.对置入地层中的孔管、锚杆、锚索等进行固定和保护。5.利用预压骨料法，建造特殊部位的混凝土构筑物。通常灌浆在制止较大漏水方面和提高岩土抗压强度方面效果显著，在提高抗剪强度方面效果不堪显著。且被灌注的对象都是处在隐蔽处，施工不象在地面上那么好控制。

灌浆的运用十分广泛，在采煤和采矿矿井建设中，交通隧道、水工隧道以及各种地下洞室的施工中，开采天然气或天然气的钻井中，城市工业与民用建筑工业中以及水利水电工程中都有应用。

灌浆材料

一、灌浆材料综述

以改良地基为目的，在地基中注入的材料或在建筑物和地基的界面充填使用的材料即注浆材料。注浆材料是注浆技术中不可缺少的一个组成部分，注浆之所以能起到堵水和加固的作用主要是由于注浆材料在注浆过程中发生由液相到固相再转变为结石体的结果。因此，凡是一种液体能在一定条件下可以变成固体物质，一般来讲都可以当做注浆材料。

原材料包括主剂和助剂，助剂可根据它在浆液中的作用，分为固化剂、

催化剂、速凝剂、缓凝剂和悬浮剂等。浆液是原材料用水或其他溶剂混合后所配制的液体，也是注浆时所用的材料。最终形成的结石体用于充填、堵塞地层中的裂隙或孔隙达到堵水加固的目的。

二、注浆材料的分类

注浆材料有百余种，分类方法也很多。按浆液所处的状态可分为真溶液、悬浮液和乳化液；按工艺性质可分为单浆液和双浆液；按主剂性质可分为无机系列和有机系列；按浆液的颗粒可分为粒状浆材、化学浆材和由粒状浆材与化学浆材组成的复合浆材。

在各种注浆工程中，以粒状浆材应用最多，其中水泥应用最广泛。这与水泥具有来源多、价格较抵和硬化后强度高等优点有关。水泥属于粒状材料不能进入微小的孔隙和缝隙，向水泥中加入细小的膨润土和粘土，形成水泥粘土浆，其中粘土颗粒能进入更窄的缝隙内，以改善浆液的可灌性。但掺粘土凝固后强度有所降低。掺沙配成的水泥砂浆可灌注大裂缝，避免浆液过大的扩散流失和节省水泥。

化学浆液属于溶液，能灌入极细微的裂隙内。由于化学浆材的价格较高，通常在水泥灌注效果不能满足要求时才应用化学浆材。化学浆材品种很多，其中最为廉价的是水玻璃和木质素类浆材；粘度最低的是甲基丙烯酸酯浆液和丙烯酰胺类浆液；固结强度高的浆材有环氧树脂类、甲基丙烯酸酯类和不饱和聚类酯类。

利用化学浆材和水泥的各自优点，采用在水泥浆中加入化学浆材，或在化学浆液中加入水泥，配制的水泥—化学浆液，在各种注浆工程中都取得了很好的应用效果。

1.水泥浆

我国普通水泥分为两类五个品种。有硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、火山灰硅酸盐水泥和粉煤灰硅酸盐水泥。

普通水泥熟料是多种矿物的聚集体，这些熟料矿物有硅酸三钙、硅酸二钙、铝酸三钙和铁铝酸四钙。这些矿物的性能各不相同，在水泥中的含量不同时水泥的性能就有所改变。如提高硅酸三钙的含量可制得高强度水泥；提高硅酸三钙和铝酸三钙的总含量可制得快硬早强水泥；降低硅酸三钙和铝酸三钙的含量、提高硅酸二钙含量，则可制得水化放热低的大坝水泥。水泥中也有少量影响水泥性能的有害成分，如氧化镁、氧化钙和三氧化硫等，它们主要影响水泥的体积安定性。因此其含量应有一定的限制。

水泥的凝结和硬化是一个连续而复杂的物理化学过程，在其水化的过程中会产生水化热且水化是一贯漫长的过程。水化时生成水化硅酸钙凝胶体和有氢氧化钙与钙矾石晶体等结晶体，这些水化产物的生成和不断发育完善，决定了水泥的凝结和硬化，水化也是微粒间由范德华力向晶粒间的化学键转化的过程。在这个过程中的影响因素还有矿物成分、含量、细度、掺和量、水灰比、温度、外加剂的类型和掺量等。

其他品种的水泥都有比普通水泥突出的性能特点，如快硬早强水泥、超细水泥、低温大坝水泥、抗硫酸盐的硅酸盐水泥、抗高温的油井水泥和地热

井水泥等注浆工程可根据选用这些具有特殊性能的水泥。

2.粘土和沙

粘土作为地基防渗和钻孔堵漏与封孔的注浆材料，已有很悠久的历史，至今仍被广泛采用。其优点是：颗粒细小，能充分分散，浆液固结后密实性好，化学稳定性好，减少浆液流失性好，来源广而价格低。

砂常用来配制成水泥砂浆或水泥粘土砂浆而避免扩散流失节约水泥用量，用于灌注大裂隙和溶洞。

3.化学浆液

由于水泥属粒状材料，对细微裂缝、裂隙或孔隙的灌注时有时不能达到满意的效果，于是，化学灌浆材料应运而生并得到了很快的发展。

化学浆材种类多，性能各异，可灌性好，粘结强度高。对化学浆液的要求是：粘度小可灌性好，凝结固化时间可自行调节，耐久性还受外界因素影响小，固化时体积收缩小，抗渗性能好，粘度增长明显，灌注工艺简单，浆液无毒或低毒对环境污染小，来源广价格低储运方便。化学浆材具有不同程度的毒性，因此，只有在非常必要时才选用。

（1）水玻璃类浆液

水玻璃类浆液是注浆中使用最早的一种化学浆液，由于其来源广、价格低和对环境无污染，至今仍是使用最广的化学浆液之一。有水玻璃—氯化钙浆液、水玻璃—铝酸钠浆液、水玻璃—硅氟酸钠浆液、水玻璃—乙二醛浆液和酸性水玻璃浆液。

（2）木质素类浆液

木质素类浆液是以亚硫酸盐纸浆废液为主剂，加入一定量的固化剂所组成的浆液。固化剂为重铬酸钠、过硫酸铵。木质素浆液的可灌性好，粘度小，防渗性好，胶凝时间可调节，来源广价格低，其中铬木素浆液有污染但可用硫木素浆液消除。

（3）丙烯酰胺类浆液

丙烯酰胺类浆液国内又称丙凝、ZH655、MG646。其粘度小、可灌性好、胶凝时间可控制、凝胶体渗透系数极小，是防渗堵漏的好浆材。

（4）丙烯酸盐类浆液

该类浆液以丙烯酸盐（钠、镁、锌和铝等）为主剂，以NN—亚甲基双丙烯酰胺为胶粘剂，并加入引发剂和促凝剂等组成的浆液。引发剂常用过硫酸铵，促凝剂可用三乙醇胺、硫代硫酸钠等。丙烯酸盐凝胶是一种强韧的弹性体丙烯酸镁凝胶体在水中有膨胀性，用于潮湿状态下的裂隙灌浆，可以提高堵水效果，但丙烯酸盐浆液为微毒性浆液。