注浆材料

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二、注浆材料的分类
1.按状态可分为真溶液、悬浮液和乳化液；
2.按工艺性质可分单浆液和双浆液； 3.按颗粒分粒状浆液和化学浆液； 4.按主剂性质分无机系列和有机系列。
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按主剂性质分无机系列和有机系列
单液水泥类浆液 水泥粘土类浆液 无机系列 可控域粘土固化浆液 水泥—水玻璃类浆液 水玻璃类浆液 注浆材料 丙稀酰胺类浆液 木质素类浆液 有机系列 脲醛树酯类浆液 聚氨酯类浆液 其他有机类浆液

水泥浆的凝结时间有初凝与终凝之分。初
凝时间是指从水泥加水到开始失去塑性的
时间，而终凝时间是指从加水到完全失去
塑性的时间。
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2．单液水泥浆的中附加剂的作用 1）水泥的速凝剂
能够缩短水泥凝固时间的化学药剂。我国速 凝剂种类很多，如“711”型、红星一型、阳泉一 型、氯化钙、苏打等，其性能及效果见表2-3至表 2-8所示。
（2）胶凝时间随浆液中木质素、氯化铁等含量的增 加而缩短，一般可在几十秒至几十分钟之间控制。
（3）凝胶体不溶于水、酸及碱溶液中，化学性能较稳定。
（4）结石体搞压强度在0.5MPa。
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三、脲醛树脂类浆液
脲醛树脂是由脲素和甲醛缩合而成的一种高分子聚 合物，固化前是一种水溶性树脂，用水配制成水溶液， 这种溶液在酸性条件下，在常温、常压下就能迅速固化，
注浆材料
1 概况 2 无机系列注浆材料 3 有机系列注浆材料 4 注浆材料的性能及其测试方法
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1 概况
1.1 注浆材料及特点
（一）注浆材料 以加固和堵水为目的，在地基中注入的材料称为注 浆材料。注浆过程是浆液由液相到固相再转变成结 石体的结果，因此，凡是一种液体在一定条件下可 以变成固体的物质，一般来讲都可以当作注浆材料。
（3）浆液的胶凝时间可在几秒钟至数十分钟范围内调节。 （4）新老凝胶体之间的胶结较好，结石体的强度 达0.4～0.9MPa。 （5）原材料来原广，价格低廉。
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（二）硫木质素浆液
由于重铬酸钠是一种剧毒药品，以过硫酸铵完全 代替重铬酸钠，成为无毒的硫木质素浆液。
硫木质素浆液的特点 ：
（1）浆液粘度与铬木质素相似，可灌性能好。
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2.水泥粘土类浆液的配制
配制水泥粘土类浆液时，其搅拌时间不应 该超过半小时，如果再延长搅拌时间，会使结 构强度下降，塑性强度降低。
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3.水泥粘土类浆液的特点
（1）水泥粘土类浆液较单液水泥浆液成本低， 流动性好，抗渗性强，结石率高；
（2）水泥粘土类浆液其抗压强度因配方不同 有所差异，一般情况下为5～10MPa ,相 比单液水泥浆有所下降，只适用于充填 注浆。
（3）浆液可泵性好，扩散半径可控。 （4）浆液具有抗水稀释性、流变可控制等特点。 （5）浆液结石本塑性强度高、化学稳定性好。
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四、水泥 -水玻璃类浆液
称CS浆液，是以水泥和水玻璃为主剂，两者 按一定的比例采用双液方式注入，必要时加入附 加剂所形成的注浆材料。
（一）水泥水玻璃浆液的性能
水泥-水玻璃浆液的组成及配力、性能效果见表2-22和表 2-23。水泥-水玻璃浆液的性能一般注重浆液的凝胶时间
间的有：温度、硫酸亚铁、pH值、铁氰化钾及水中离子等 影响因素。
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乙液
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乙液
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还原剂
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强还原剂
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铁氰化钾缓凝剂
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（二）丙烯酰胺类浆液的特点
（1）浆液粘度小 （2）凝胶时间可以准确地控制在几秒 至几十分钟的范围内 （3）凝胶体抗渗性能好，渗透系数为 10-9～10-10cm/s （4）凝胶体抗压强度低
（3）浆液材料来源丰富，价格低廉。
（4）浆液无毒性，对地下水和环境无污染。
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三、可控域粘土固化浆液
可控域粘土固化浆液是以粘土为主剂加入一定 量的添加固化剂而成的浆液，由于对粘土的要求低，
一般都是就地取材，因此具有浆液成本低、应用范
围大等特点。
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可控域粘土固化浆液的特点
（1）浆液以粘土为主要成分，占80%～85%，浆液 成本低，相当于水泥浆液的1/3左右； （2）浆液具有高分散性和高可控流变性，且其结石体不收 缩，困而，浆液可轻易地渗入岩石功土层的细微裂隙孔隙中， 加上其结石不收缩，堵水率可达90%以上；
并且具有一定的强度，因此，它可作为浆材料使用。
脲醛树脂类浆液根据工艺可分为三类： （1）脲醛树脂浆液 （2）脲素-甲醛浆液
（3）改性脲醛树指浆液
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（1）脲醛树脂浆液
市售固体含量为55%左右的脲醛树脂为主剂，
注浆时加水稀释至40%，然后加入酸或强酸弱碱 盐作固化剂，该浆液的特点： ①材料来源丰富，价格便宜； ②浆液结石体的强度较高，达40～80MPa，但较脆； ③浆液粘度较大，并且在酸性条件下，对设备有腐蚀性; ④凝胶体抗渗性差。
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(四) 其它单液水泥浆

超细水泥浆 湿磨水泥浆 膏状水泥浆
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二、水泥粘土类浆液
在单液水泥浆液中，加入一定量的粘土，粘土的加
入量有时比水泥的量还多，称为水泥粘土类浆液。
1.水泥粘土类浆液性能
水泥粘土类浆液的配比、用量及性能如表2-17所示。 为了改善水泥粘土浆液的性能，也可加入其他附加刑， 其性能、影响见表2-18、表2-19。
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2．单液水泥浆的中附加剂的作用
3）水泥的分散剂和悬浮剂
因单液水泥浆易沉淀析水，为了使水的泥颗粒 能较长时间悬浮于水中，就需要加入悬浮剂。为了
降低水泥浆的粘度，提高浆液的流动性，增加浆液
的可注性，往往加入分散剂。
4）水泥的其他附加剂
往往在水泥浆中加入其他的一些附加剂，如缓凝
剂、流动剂、加气剂、膨胀剂、防析水剂等。
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原材料变为结石体的过程
原材料
混合
注浆
浆液
结石体
溶剂
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（二）对注浆材料的一般要求
（1）浆液粘度低、流动性好、可注性好，能够进入细小 隙缝和粉细砂层； （2）浆液凝固时间能够在几秒至几小时内任意调节，并 能准确地控制； （3）浆液的稳定性好，常温、常压下较长时间存放不改 变其基本性质，不发生强烈的化学反应； （4）浆液无毒、无臭，不污染环境，对人体无害，属非 易燃、易爆物品； （5）浆液对注浆设备、管路、混凝土建筑物及橡胶制品 无腐蚀性，并且容易清洗；
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注浆材料的组成
原材料包括主剂和助剂，助剂可根据它在
1.原材料
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。 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。 它是浆液经过一定的化学或物理反应之后形
2.浆液
3.结石体
成的固体，用于充填、堵塞地层中的裂隙或 孔隙，达到堵水或加固有目的。
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在一般情况下，单液水泥浆还是采用古老的办法， 即是在水泥浆中加入占水泥重量5%以下氯化钙或 占水泥重量3%以下的水玻璃，其性能如表所示：
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2）水泥的速凝早强剂
为了控制水泥 浆的扩散范围，缩 短注浆工程的时间 和提高注浆堵水效 果，加入速凝早强 剂起到很好的效果。 一般水泥的速凝早 强剂是复合附加剂 。
（6）材料来源丰富，价格便宜；
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五、水玻璃类浆液
水玻璃类浆液是指水玻璃在固化剂作用下产生 凝胶的一种注浆材料。
水玻璃类浆液有很多种 ：
（一）水玻璃-氯化钙浆液
水玻璃与氯化钙两种液体在地下土壤中相遇，立 即发生化学反应，生成二氧化硅胶体，并将土包围起 来凝成整体，不仅起到防渗作用，更主要的起到加固 作用。
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二、木质素类浆液
木质素类浆液是以纸浆废液为主剂，加入一定 量的固化剂所组成的浆液 。
目前木质素类浆液包括： 1.铬木质素浆液 2.硫木质素浆液
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铬木质素浆液
铬木质素浆液是一种双液系统注入的注浆材料，浆液 由三部分组成，甲液是亚硫酸钙纸浆废液（简称废液）， 乙液包括固化剂和促进剂，固化剂目前国内外均采用重铬酸 钠，促进剂有三氯化铁、硫酸铝、硫酸铜、氯化侗等。
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（二）对注浆材料的一般要求
（6）浆液固化时，无收缩现象，固化后有一定粘结 性，能牢固地与岩石、混凝土及砂子等粘结 。 （7）浆液结石率高，结石体有一定的抗压强度和抗 拉强度，不龟裂，抗渗性好。 （8）结石体耐老化性能好，能长期耐酸、碱、盐、 生物细菌等腐蚀，并且不受温度、湿度的影响； （9）浆液配制方便，操作容易 掌握，原材料来 源丰富，价格便宜，能够大规模使用。
（2）水玻璃-草酸硫酸铝类
（3）水玻璃-二氧化碳类 （4）水玻璃-有机胶凝剂类
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第三节 有机系列注浆材料
一、丙烯酰胺类浆液
丙烯酰胺类浆液（简称丙凝浆液），是以有机化合物丙烯 酰胺为主剂，配合其他交联剂、促进剂和引发剂等材料而制成 的液体，其以水溶液状态注入地层，在地层中发生聚合反应而 形成具有弹性、不溶于水的聚合体。
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（二）单液水泥浆的配制
配制水泥浆时，力求加料严格准确，顺序一定要在加 水后，在搅拌的情况下方能加入水泥，以免搅拌机卡住，
待搅拌均匀后，再加入附加剂。为了现场配制方便，现将
一定体积中各物料的用量分别列于表2-13至表2-16中，以 供参考。
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（三）单液水泥浆的特点
1）水泥用为注浆材料，来源丰富，价格低廉 2）浆液结石体强度高，抗渗性能好； 3）采用单液方式注入，工艺及设备简单，操作方便； 4）由于水泥是颗粒材料，可注性差，难以注入中细 粉砂层及裂隙岩层； 5）水泥浆液初、终凝时间长，不能准确控制，容易 流失，结石率低。
和抗压强度这两种性能。
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凝胶时间和抗压强度
1）凝胶时间是指水泥浆与水玻璃相混合时起至浆液不能流动 为止的这段时间，凝固时间可以从几秒种到几十分钟内准确 控制，影响因素有水泥品种、水泥浆浓度、水玻璃浓度、水
泥浆与水玻璃体积比及浆液湿度等
2）抗压强度：水泥-水玻璃浆液结石体抗压强度较高，并且 增长速度很快。
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（一）丙烯酰胺类浆液的性能
丙烯酰胺类浆液要求双液系统注入，主剂、交联剂、
还原剂（或强还原剂）及缓凝聚剂溶解在水中单独存放，
简称甲液；氧化剂也溶解在水中单独存放简称乙液。 性能主要是指其凝胶时间和抗压强度，而它的抗压强度 一般来讲是比较低的，改变配方对其抗压强度影响不大。
凝胶时间则可以控制在几秒到几个小时之间，影响凝胶时
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二氧化硅与氧化钠摩尔数的比值
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（二）水玻璃-铝酸钠浆液
水玻璃与铝酸钠反应，生成凝胶物质—硅胶及 硅酸铝盐，胶结砂和土壤，起到加固和堵水作用。
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（三）水玻璃-硅氟酸浆液
水玻璃和硅氟酸两种药液一经相遇便产生絮状沉 淀物，在性能上是一种比较好的水玻璃浆液。
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（四）其他类水玻璃浆液
（1）水玻璃-磷酸类
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（2）脲素-甲醛浆液
直接用脲素和甲醛作注浆材料的甲液，固化剂
作乙液的一种浆液，脲素-甲醛浆液有以下特点：
①浆液的流动性好，粘度低；
②解决了浆液长期存放的问题；
③材料来源广泛，成本下降。
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（3）改性脲醛树指浆液
质脆易碎，抗渗性差，与岩石胶结力不强，并有收缩现象， 有效期短等，脲醛树脂生产过程中，加入一种或几种能参与反 应的化合物或在脲醛树脂浆液中加入另一种浆材料混合使用， 以取长补短，改性脲醛树脂的特点是： ①浆液结石体可度大，胶结力强，固砂强度可达10.0MPa； ②浆液粘度低，为2～5MPa· S； ③浆液凝脱贫时间可控范围宽； ④凝胶及春固砂体耐久性好，可抗5%浓度的强酸、强 碱和 盐的腐蚀； ⑤材料来源丰富，成本较低。
铬木质素浆液根据促进剂不同可分为：
（1）纸浆废液—重铬酸钠浆液
（2）纸浆废液—三氯化铁—重铬酸钠浆液
（3）纸浆废液—铝盐及铜盐—重铬酸钠浆液 （4）硼砂铬木质素浆液
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ห้องสมุดไป่ตู้
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铬木质素浆液的特点
（1）浆液的粘度较小，可灌性好，渗透系数为 10-3～10-4cm/s的基础均可适于灌浆。
（2）防渗性能好，其渗透系数达10-7～10-8cm/s。
影响水泥-水玻璃浆液的抗压强度因素主要有水泥浆浓度、水
玻璃浓度、水泥浆与水玻璃体积比等。
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（二）水泥-水玻璃浆液的特点
（1）浆液可控性好，凝胶时间可准确控制在几秒 至几十分钟的范围内； （2）浆液结石体强度高，可达10.0～20.2MPa； （3）浆液的结石率高，可达100%； （4）结石的渗透系数小，为10-3cm/s； （5）该浆液适宜于0.2mm以上的裂隙。
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第二节 无机系列注浆材料
一、单液水泥类浆液
以水泥为主，添加一定量的附加剂，用水配制成
浆液，采用单液方式注入，这样的浆液称为单液
水泥浆。
所谓附加剂，系指水泥的速凝剂、早强剂、塑 化剂、悬浮剂等。
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（一）水泥浆的基本性能
1．纯水泥浆的基本性能
从试验结果可以看出，随着水灰比的增大，水泥浆的粘 度、密度、结石率、抗压强度等都有十分明显的降低，初凝、 10 终凝进间逐渐延长。