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关于水泥-水玻璃注浆液的特点,说法不正确的是()。

发表时间:2024-07-22 18:40:49 来源:网友投稿

关于水泥-水玻璃注浆液的特点,说法不正确的是()。

A 、凝胶时间短

B 、渗透性差

C 、可注性和可控性好

D 、结石体强度高

参考答案:

【正确答案:B】

下列关于水玻璃(Na2SiO3)的性质和用途的叙述不正确的是:

d,“水玻璃”长期暴露在空气中会变质,这是因为“水玻璃”与空气中的二氧化碳接触,生成了乳白色的凝胶状沉淀(用H2SiO3表示)和碳酸钠的缘故。

Na2SiO3+CO2+H2O=H2SiO3(沉淀符号)+Na2CO3

基坑围护结构渗水怎么处理

基坑开挖渗水及漏水应急封堵措施

核心提示:由于基坑工程地下土层分布不均匀,因此在基坑施工中一旦发生漏水则应采取断然措施,避免大量夹泥漏水对围护本身和周围环境造

由于基坑工程地下土层分布不均匀,因此在基坑施工中一旦发生漏水则应采取断然措施,避免大量夹泥漏水对围护本身和周围环境造成损害以及可能带来的其它不可预料的损失。

一、基坑渗漏分类

1.正常渗漏。

1)基坑止水帷幕达到设计要求的防渗条件下,仍然存在的自然渗透。

2)不影响基坑安全和施工的局部渗透。

正常渗水不需要特别治理,只需在渗漏点注浆或者水泥干粉封堵,且在基坑开挖过程中,采用常规明排方法解决。

2.非正常渗漏。除正常渗水之外的基坑渗漏属于非正常渗漏,非正常渗漏必须进行治理。

二、常用封堵材料

一般情况下常用采用化学灌浆法进行封堵。常用化学灌浆材料如下:

2.1水泥浆—水玻璃。目前是使用最广的化学灌浆材料之一。水泥水玻璃浆液(双液注浆)最重要的性能是胶凝时间和结石强度。水泥~水玻璃浆液的胶凝时间可以按需调节。

2.2水泥—水玻璃浆液灌浆是将水玻璃和水泥分别配成两种浆液,并按照一定的比例,用两台泵同时注入,这种浆液具有水泥浆液的特点,强度高、材料来源多、价格便宜,又兼具化学灌浆的可灌性能,凝胶时间快,可以从几秒钟到几十分钟准确地控制凝固时间,可灌性明显提高,早期强度增长很快。

2.3聚氨酷类灌浆材料。聚氨酷类灌浆材料是采用多异氰酸酷和聚醚树脂等作为主要原材料,再掺入各种外加剂配置而成。

三、渗漏治理

造成帷幕渗漏的原因是多方面的,治理帷幕戴基坑渗漏一般应本着“外填内疏、见水不见土、封闭减压”的原则采取相应措施。可采用以下几种治理手段。

a.基坑底部有较大上层滞水层水压力的治理。首先要分析造成管涌的原因和根据涌出水的压力以及含泥砂情况,考虑在管涌口填一定量的级配碎石以减少土体流失;为避免长时间大范围泡槽,应及时挖集水坑和排水沟疏导涌出水至坑外;停止与其相邻的基坑开挖段的开挖工作,利用坑内大口井降水来降低动水压力,同时采用高压注浆在管涌坑段范围围护结构内侧四周进行双液注浆(水:水泥:水玻璃=3:5:8)封闭此段滞水层,减小与外围滞水层的沟通;管涌压力减少后立即进行垫层施工,并考虑在垫层上加一定重量的荷载以防基底隆起;然后采用高压注浆将管涌口由外向里逐渐封死,整个处理过程应随时监测基坑隆起。

b.非地下潜水水源(管道污水、雨水等)对帷幕破坏的情况下,其明显特征为漏水量大,基坑外水位监测数据急速下降。一般初始破坏时,只产生较小的渗漏,随着破坏的继续,土体颗粒悬浮增多并流出,逐渐形成较大渗漏。治理的第一步应先将坑底排水系统完善,保证基坑不被浸泡,并采取措施降低漏水量和动水压力。探测水源和其通道并进行封堵。由于此种渗漏造成的围护结构间的土体损失较大,从而形成桩间空隙,因此在封堵水源的同时还应对桩间空隙进行封堵,封堵方法可以用砌筑草袋子坝的方法,一方面减少土体流失,另一方面分散集中的水流,为下一步堵漏创造条件。高压注浆在帷幕外侧封堵帷幕缝隙和固结周围土体,一般采用双液注浆加快水泥浆的凝固速度,注浆的流失量要远远小于注入量,否则效果不明显,还浪费了材料。当围护结构内侧壁不渗漏只有轻微渗漏时,撤掉草袋子坝,桩间缝隙处用快硬水泥欧支设模板灌注混凝土封堵。封堵时还应埋设裹有棕麻的引流管戴在桩间缝处埋入X100mm的稻草把,使之伸入盲沟,以防桩间土再次受水的破坏。

c.其它破坏的治理方法。有止水帷幕渗漏的基坑治理通常采用高压注双液浆的方法,利用高压注浆形成的叶脉状结构封堵水泥加固土和土体中的缝隙。实施此法关键是体现一个“快”字,否则流土量增大,空洞形成不但注浆量增加,而且叶脉状缝隙会加大,从而形成管道效应,利用高压注浆产生的叶脉结构无法将其封堵,此时这种渗漏的性质已经发生了变化。

d.深基坑开挖前水位的监测和帷幕补强。检验并不能完全反映止水效果。实际的止水效果是通过降水过程中的水位监测和基坑开挖过程中以及下步施工过程中对基坑的观察反映出来的。帷幕是否严密,是否符合开挖条件,除分析钻探检测数据外,还要分析降水过程中的帷幕外水位下降速率以及监测数据累计值。当帷幕外侧水位下降速率以及累计值较大时(一般速率≤50cm/d,累计值≤100cm或由设计指定),可以判定该观察井周围有渗漏,需对帷幕进行补强。补强的方法是采用高压旋喷或高压注浆在分析的渗漏部位外侧进行封堵补强,分析成墙质量渗漏点时一定要察看施工记录。若经分析渗漏点较多,应考虑采用高压旋喷桩封堵止水帷幕前的钢筋混凝土灌注桩间缝,使其成为第二道止水屏障,确保基坑的安全施工。

四、渗漏位置的分析

基坑围护止水帷幕渗漏情况较复杂,为了堵漏,必须对渗漏类型进行划分,分别治理。多年基坑设计实践,根据渗漏深度位置的不同,分为基坑开挖面以上渗漏(俗称:明漏),和基坑开挖面以下渗漏(俗称:暗漏)两种情况。

4.1开挖面以上“明漏”的堵漏措施基坑开挖面以上围护结构堵漏时,应根据围护结构所用的材料不同分为钢筋混凝土缝隙渗漏和水泥土缝隙渗漏两种,堵漏施工时应分别治理。

钢筋混凝土缝隙渗漏基坑开挖面以上,以钢筋混凝土材料为主体的围护结构(钻孔灌注桩),基坑开挖后,如出现局部缝隙渗漏,可以充分利用钢筋混凝土强度高、胶结性能良好的特性,进行堵漏。针对这类渗漏,建议采用的堵漏方案是:先疏后堵。即在渗漏处预埋导流水管,将渗漏出来的水疏导出去;然后在缝隙间使用瞬凝(钢筋)混凝土封堵,待混凝土达到一定强度后,最后封堵导流管。

(1)堵漏材料包括:

①导流水管:可以根据渗漏水量大小选择管径,一般可以选择直径1.33~2.54cm(4分~1英寸)的橡塑管、胶管或钢管,导流管长度根据渗漏空间情况选择,配套16号细铁丝或木塞若干。

②瞬凝水泥:S型瞬凝水泥(初凝时间1~2min,终凝时间2~3min。早强发挥迅速,水灰比W/V为0.4时,抗压强度:4h≥20MPa,1d≥40MPa。具有微膨胀等特性)。配套黄砂、碎石(粒级5~15mm,俗称“瓜子片”)。

③填充物:旧棉絮或废旧布料若干。

(2)堵漏施工工艺

堵漏工艺流程并清除混凝土表面→充填空洞→安装钢筋网片→固定导流管→立模板→拌制瞬凝混凝土→封堵缝隙→混凝土养护→封堵导流管。即:①凿除渗漏部位钢筋混凝土缝隙表面的泥土和杂质,露出新鲜混凝土面。

②由于渗漏,缝隙中的泥沙流失,出现空洞,可以使用旧棉絮或废旧布料塞填空洞。旧棉絮及废旧布料既可以阻止泥沙流失,又可以透水,也不像泥土那样容易被水分散流失。

③如果缝隙空间较大,可将混凝土中的钢筋凿出,焊上钢筋网片,或绑扎铁丝网片,以固定混凝土。

④在缝隙中合适的位置安放固定导流水管,导流水管要深入缝隙一定长度,也要露出封堵混凝土一定长度。

⑤如果缝隙较大,应在缝隙外立模板,以防止混凝土流失。

⑥使用瞬凝水泥拌制混凝土,封堵缝隙。封堵时要保持导流水管畅通,并将导流水管固定在封堵混凝土的中间。⑦混凝土养护数小时(一般为4h以上),达到一定强度后(20MPa左右以上,用S型瞬凝水泥),即可封堵导流管。使用钢管做导流管,可用木塞或者堵头封堵;使用橡塑或橡胶软管做导流管的,只要将露出一定长度的导流管弯折绑扎即可。

(3)可能存在的缺陷及其解决方案当渗漏水压力较大时,虽然渗漏点被堵住了,压力水又可能从其他薄弱部位突破出来。出现这种情况,应对其他被压力水突破的部位继续堵漏,为了避免这种情况没完没了地重复发生,再次堵漏时可以不封堵导流管,这时应当在导流管入口处增加过滤材料,如安装过滤网、过滤布等,以阻止地基土中流失过多的泥沙,形成新的空洞。

4.2水泥土缝隙渗漏基坑开挖面以上,以水泥土材料为主体的围护结构(水泥土搅拌桩),基坑开挖后,出现局部渗漏。由于水泥土的强度低、胶结性能差,使用上述瞬凝混凝土加导流管堵漏法,堵漏难度较大。为此根据设计实践,可采用疏堵结合的物理“膨胀材料堵漏法”,方法简单易行,效果较好。

(1)堵漏材料堵漏材料也十分简单,包括①吸水膨胀材料:常用的有价格低廉的干海带,根据其干湿程度,体积膨胀率可以达到100%~500%。

②材料袋:常用塑料编织袋或布袋等。配套铁丝若干。

(2)堵漏施工工艺堵漏工艺流程为修挖渗漏

缝隙→材料准备→充填缝隙空洞→顶撑膨胀材料→膨胀材料吸水膨胀。即:①修挖渗漏缝隙,修挖时有意识地把渗漏点挖成“里大外小”的洞隙,便于安装膨胀材料。

②根据经修挖的渗漏缝隙空间情况,把膨胀材料装入材料袋,在材料袋定向膨胀方向用美工刀划出几道口子,以便膨胀材料吸水膨胀。

③安装膨胀材料,膨胀材料要塞紧渗漏缝隙,不留空隙。

④有时因为渗漏缝隙空间过大,必要时还要对膨胀材料进行顶撑固定。

⑤膨胀材料需要数十分钟,甚至数小时吸水后物理膨胀,充盈缝隙,达到堵塞缝隙,阻止流沙流泥。

(3)可能存在的缺陷及其解决方案使用膨胀材料对缝隙进行堵塞,堵住缝隙后还会有少量的清水渗漏。堵住这类渗漏缝隙后,虽然可以防止流沙、流泥,以及管涌的发生,缓解渗漏,减轻基坑围护渗漏对周边环境的影响,但这一措施的缺陷是不能完全止水。使用这种堵漏措施之后,如果水压力明显降低,可以使用上述先疏后堵的堵漏方案,彻底封闭渗漏点,达到彻底止水的目的。

4.3开挖面以下“暗漏”以及严重“明漏”的堵漏措施。开挖面以下“暗漏”,以及开挖面以上“明漏”很严重时,上述两种堵漏措施不一定能够达到预期的效果。

基坑开挖后出现多处开挖面以上严重的“明漏”及其以下严重“暗漏”。经会同设计单位、承包单位技术人员论证和评估,可采用注浆法堵漏。即使用水泥浆-水玻璃浆液作为注浆材料将水泥、水玻璃分别配成两种浆液,并按一定的比例,用两台注浆泵,通过同一注浆管,在渗漏的地基土中同一深度交替注入两种浆液(即“单管双液”注浆法),自下而上分层注浆堵漏。注浆范围及注浆孔布置在基坑围护止水帷幕外,以渗漏点为中心,大约1m范围,注浆孔平面中心距控制在0.5m以内,排间距不大于25cm,呈梅花形布置。注浆孔深度不超过围护止水帷幕深度,也不少于开挖面以下2m。

普通水泥-水玻璃双液浆

普通水泥-水玻璃双液浆是将普通水泥浆和水玻璃溶液作为两种主要成分,按照一定的比例,采用双液浆灌注工艺进行注浆。由于普通水泥-水玻璃双液浆凝胶时间短(从几秒钟至几十分钟可调),注浆体结石率高(达到95%以上),并且具有一定的强度,因此对于堵水,特别是水压较高、水流速较快,以及当填充宽度较大的岩溶裂隙时经常采用。普通水泥-水玻璃双液浆简称C-S浆液,C代表水泥(Cement),S代表水玻璃(Silicate)。

3.4.2.1 浆液凝胶机理

在水泥浆中加入水玻璃,水玻璃与硅酸三钙水化反应生成的氢氧化钙很快反应,生成凝胶性硅酸钙。

3CaO·SiO2+nH2O→2CaO·SiO2·(n-1)H2O+Ca(OH)2(水泥水化反应)

Ca(OH)2+Na2O·nSiO2+mH2O→CaO·nSiO2·mH2O↓+2NaOH

3.4.2.2 水玻璃

水玻璃又称泡花碱,其主要成分为Na2O·nSiO2。

模数M是水玻璃性能的一个重要指标参数,模数M定义为:

地下工程注浆技术

水玻璃模数的大小对注浆影响很大。模数小时二氧化硅含量低,凝胶时间长,结石体强度低;模数大时,二氧化硅含量高,凝胶时间短,结石体强度高,模数过大过小都对注浆不利,因此注浆时,一般要求水玻璃模数在2.4~3.4之间较为合适。

水玻璃浓度用波美度Be′表示。波美度与密度ρ之间换算关系如下:

地下工程注浆技术

水玻璃出厂浓度一般为50~56Be′,而现场注浆使用的范围一般为30~45Be′,有时,为减少水玻璃用量,也可将水玻璃稀释到20~25Be′。

3.4.2.3 水玻璃离析问题

水玻璃作为普通水泥-水玻璃双液浆的主要原材料,用量很大。为降低工程造价,一般购置高浓度的浓水玻璃,在现场施工过程中进行稀释。在工程注浆施工中,为了提高施工效率,施工中水玻璃采取洞外稀释到设计浓度后,再运入洞内放入水玻璃储浆桶中待用的方法,因而会造成水玻璃溶液的长时间静置。水玻璃溶液长时间静置后,是否会产生较大离析?是否会严重影响现场使用?是否需要静置一段时间后对水玻璃溶液重新进行搅拌均匀?此等一系列问题的解决对于注浆施工质量有着十分重要的影响,因而,应对水玻璃溶液的离析问题进行试验研究,确定出合理的处理措施。

(1)试验仪器

量筒、吸管、天平、玻璃棒、温度计、吸耳球、波美计等。

(2)原材料

水玻璃:模数2.9~3.2 ,浓度37Be′,湖南龙山县永兴民族化工有限责任公司生产。

(3)试验步骤

1)将37Be′的浓水玻璃稀释至30Be′,然后分别倒入15个500mL的量筒中,倒入量均为500mL。

2)分别在第1、3、5、7、10天每次用吸管从上到下依次取体积25mL、25mL、50mL、100mL、100mL、100mL 的液体,即总体积的 5%、10%、20%、40%、60%、80%、100%体积点相对应溶液量,用天平称量出其质量,推算出密度。

3)每次测3组求出其密度平均值,并换算为波美度。

4)分别绘制出第1、3、5、7、10天各体积点的密度图。

5)根据以上数据绘出离析率与放置时间的关系。

(4)标准的提出

试验中配置的标准水玻璃溶液的浓度为30Be′。针对普通水泥-水玻璃双液浆,在现场注浆施工中当水玻璃浓度为25~35Be′时,一般对注浆材料的凝胶时间和抗压强度等性能指标影响不大,因而可提出如下标准:针对普通水泥-水玻璃双液浆,当水玻璃浓度选择采用30Be′时,适宜于正常施工的水玻璃浓度上限为35Be′,下限为25Be′。

(5)试验一

室内试验从2001年8月12日开始。经对试验所获得的数据分析,得出每天各体积点与密度的关系,如图3-5。离析率与放置时间关系曲线如图3-6。

图3-5 体积百分点的浓度曲线

图3-6 离析率与放置时间关系曲线

从体积百分点的浓度曲线、离析率与放置时间关系曲线可以看出:

1)水玻璃溶液静置后,水玻璃的浓度随体积百分点呈增大的趋势,这可以说明在水玻璃静置过程中有一定的离析现象发生,但离析影响度不大,基本不影响其正常使用。分析认为:对于水玻璃而言,水玻璃应溶解于水,但由于并非纯水玻璃,因而存在一定的离析现象,但影响不大。

2)静置一段时间后,当水玻璃溶液的体积百分点大于90%,其离析材料的浓度超过了上限值35Be′,最大浓度达到37.2Be′。据分析引起浓度变大的原因并不是离析的结果,而是由于原水玻璃存在杂质(体积约为60mL),静置后杂质沉淀从而引起溶液浓度的上升,因此在购进水玻璃时,应严格控制产品质量。

3)从体积百分点的浓度曲线可以明显看出:所有溶液在体积点20%时浓度较高,这可能是因为外界温度较高而引起溶液表面水分的蒸发,同时水玻璃溶液又具有较大的黏度,从而形成表面张力,使得接近表面的溶液浓度较高。

(6)试验二

本次试验采用经过沉淀的水玻璃。试验中同样配制标准溶液的浓度为30Be′,采取与试验一相同的试验方法,并对试验溶液进行密封,以减少溶液体积的损失。同时取等量(500mL)水于未封闭的量筒中,与溶液进行体积损失对比。

经对试验所获得的数据计算分析,得出各体积点与密度的关系曲线如图3-7所示。

图3-7 体积百分点与密度的关系曲线

由测试数据和体积百分点与密度的关系曲线来看:

1)由于本次试验所取的原水玻璃已经经过一段时间的静置,试验中溶液的沉淀量比第一次有明显的减少,沉淀量由第一次的60mL减少到本次的25mL,减少率为58.33%。

2)每天测试的水玻璃浓度随溶液体积百分点的增加也有一定的上升趋势,但不是很明显,可见水玻璃稀释后产生离析不大,对于离析现象不是因为水玻璃的离析产生,这主要还是由于溶液中含有一定量的杂质引起的。

3)从10天中5次测试结果曲线可以看出:各条曲线的趋势差异基本一致,且起伏较小,都能满足标准要求。

4)试验中所取等量未封闭水在10天内的损失量达75mL,这和第一次试验中水玻璃损失量50mL相比略大,这充分可以说明在第一次试验中水玻璃溶液存在水分蒸发损失,同时由于水玻璃表面张力的存在,水玻璃损失较对比试验中水的损失略小。同时也可以证明试验一中溶液在体积点为20%时浓度较高主要是因为溶液表面水分的蒸发而导致接近表面的溶液浓度的升高。

(7)结论

从以上两次试验可以得出,在正常情况下水玻璃溶液静置10天之内不会发生较大的离析现象,不会影响其正常的施工性能。所以可以采取洞外稀释到设计浓度再运进洞内放入水玻璃储浆桶中使用。但应加强密封和温度控制,避免其中水分蒸发。

3.4.2.4 浆液配制

(1)普通水泥浆配制。

1)根据预配制水泥浆的体积,按水灰比和缓凝剂掺量计算出所需要的水泥、水和缓凝剂的用量。

2)根据用量,首先在容器中加入水和缓凝剂,强力搅拌,待缓凝剂充分溶解后,加入水泥,强力搅拌,混合均匀。

(2)水玻璃浆配制

水玻璃浆的配制是指高浓度水玻璃的稀释。水玻璃浆的配制一般有两种方法。

第一种方法:①根据预配制水玻璃浆的体积,分别计算出稀释前所需要的浓水玻璃的体积和稀释用水的体积。

根据质量守恒原理:

地下工程注浆技术

式中:m稀S为稀释前浓水玻璃质量(g);mW为稀释过程中加入水的质量(g);m稀S为稀释后稀水玻璃质量(g)。

根据体积守恒原理(近似计算):

地下工程注浆技术

式中:V浓S为稀释前浓水玻璃体积(cm3);VW为稀释过程中加入水的体积(cm3);V稀S为稀释后稀水玻璃体积(cm3)。

地下工程注浆技术

地下工程注浆技术

地下工程注浆技术

式中:ρ浓S为稀释前浓水玻璃密度(g/cm3);ρ稀S为稀释后稀水玻璃密度(g/cm3);ρW为水的密度(g/cm3),取1。

根据以上公式,推导出浓水玻璃和水的用量,计算公式为:

地下工程注浆技术

地下工程注浆技术

公式中ρ浓S、ρ稀S可由下式计算:

地下工程注浆技术

地下工程注浆技术

式中: 为稀释前浓水玻璃波美度; 为稀释后稀水玻璃波美度。

②根据用量,首先在容器中加入浓水玻璃,然后加入一定量的水,搅拌均匀即可。

第二种方法:

在浓水玻璃中加入水,边加水边搅拌,边用波美计测试其浓度,到达所需要的稀浓度时为止。

3.4.2.5 主要性能指标

(1)凝胶时间

1)水泥浆浓度对凝胶时间的影响。采用40Be′的水玻璃,水泥浆与水玻璃体积比1∶1 ,采用水泥浆水灰比(简称W∶C)分别为0.6∶1、0.75∶1、1∶1、1.5∶1配制浆液,测试浆液凝胶时间,测试结果见表3-4。

表3-4 不同水灰比时水泥-水玻璃双液浆凝胶时间

根据试验测试数据,绘制水泥浆水灰比对浆液凝胶时间的影响曲线,如图3-8。

图3-8 水灰比对凝胶时间影响曲线

由水泥浆水灰比对凝胶时间影响曲线来看:水灰比越大,浆液凝胶时间越长,因此在现场注浆施工过程中,可能通过调整水泥浆的配比来获得较短的凝胶时间,以达到快速堵水目的。

2)水玻璃浓度对凝胶时间的影响。采用水灰比0.5∶1、1∶1、1.5∶1的水泥浆,水泥浆与水玻璃体积比为1∶1,水玻璃浓度分别为35Be′、40Be′、45Be′配制浆液,测试浆液凝胶时间,测试结果见表3-5。

表3-5 不同水玻璃浓度时水泥-水玻璃双液浆凝胶时间

根据试验测试数据,绘制水玻璃浓度对浆液凝胶时间的影响曲线,如图3-9。

图3-9 水玻璃浓度对凝胶时间影响曲线

由水玻璃浓度对凝胶时间影响曲线来看:水玻璃越浓,浆液凝胶时间越长。

3)水泥浆与水玻璃体积比(简称C∶S)对凝胶时间的影响。采用水灰比为1∶1的水泥浆,35Be′的水玻璃,水泥浆与水玻璃体积比按1∶0.3~1∶1配制浆液,测试浆液凝胶时间,测试结果见表3-6。

根据试验测试数据,绘制水泥浆与水玻璃体积比对凝胶时间的影响曲线,如图3-10。

表3-6 不同水泥浆与水玻璃体积比时水泥-水玻璃双液浆凝胶时间

由水泥浆与水玻璃体积比对凝胶时间影响曲线来看:在1∶0.3~1∶1 范围内,随着水玻璃用量的减少,浆液凝胶时间缩短。因此在现场注浆施工中,可以通过注浆泵调节水泥浆与水玻璃的用量比例,以获得较短的凝胶时间,从而达到快速堵水的目的。

4)缓凝剂掺量对凝胶时间的影响。采用水灰比为1∶1的水泥浆,40Be′的水玻璃,水泥浆与水玻璃体积比为1∶1 ,分别掺入0、2%、2.25%、2.5%缓凝剂(磷酸氢二钠)配制浆液,测试浆液凝胶时间,测试结果见表3-7。

根据试验测试数据,绘制缓凝剂掺量对凝胶时间的影响曲线,如图3-11。

由缓凝剂掺量对凝胶时间影响曲线来看:当缓凝剂掺量小于1.5%时,对凝胶时间缓凝效果不大;当缓凝剂掺量为2%~3%时,有着较好的缓凝效果,因此为确保注浆工艺的实施,施工中可根据需要,合理地掺加缓凝剂。如施工中需要掺加缓凝剂,应进行室内试验,同时应在现场注浆施工中加强凝胶时间的测试。

表3-7 不同缓凝剂掺量时水泥-水玻璃双液浆凝胶时间

图3-10 水泥浆与水玻璃体积比对凝胶时间影响曲线

图3-11 缓凝剂掺量对凝胶时间影响曲线

(2)抗压强度

1)水泥浆浓度对抗压强度的影响。采用40Be′的水玻璃,水泥浆与水玻璃体积比1∶1 ,水泥浆水灰比分别为0.6∶1、0.75∶1、1∶1、1.5∶1 配制浆液,测试浆液抗压强度,测试结果见表3-8。

表3-8 不同水灰比时水泥-水玻璃双液浆抗压强度

根据测试数据,绘制水泥浆水灰比对浆液抗压强度的影响曲线,如图3-12。

由水泥浆水灰比对抗压强度影响曲线来看,水灰比越大,浆液抗压强度越小,同时当水泥浆水灰比大于1∶1时,早期抗压强度值较小,因此在注浆施工过程中,可以通过调整水泥浆的配比来获得较高的抗压强度,同时建议水泥浆水灰比不宜大于1∶1。

图3-12 水灰比对抗压强度影响曲线

图3-13 水泥浆与水玻璃体积比对抗压强度影响曲线

2)水泥浆与水玻璃体积比对抗压强度的影响。采用水灰比为1∶1的水泥浆,35Be′的水玻璃,水泥浆与水玻璃体积比按1∶0.3~1∶1 配制浆液,测试浆液抗压强度,测试结果见表3-9。

表3-9 不同水泥浆与水玻璃体积比时水泥-水玻璃双液浆抗压强度

根据测试数据,绘制水泥浆与水玻璃体积比对抗压强度的影响曲线,如图3-13。

由水泥浆与水玻璃体积比对抗压强度影响曲线来看,其间相关性十分复杂。在1∶0.3~1∶0.5之间,体积比越大,浆液抗压强度越低;在1∶0.5~1∶0.6之间,体积比越大,浆液抗压强度越高;在1∶0.6~1∶0.7之间,体积比越大,浆液抗压强度越低;在1∶0.7~1∶1之间,体积比越大,浆液抗压强度越高。也就是说当体积比为1∶0.5时,存在着一个抗压强度高峰值;而在1∶0.6时,存在着一个抗压强度低峰值。因此在注浆施工中,进行双液浆比例调整时,宜采用1∶0.5体积比值。

3.4.2.6 浆液优缺点

优点:①凝胶时间可控,可以达到控域注浆目的。

②可注性较好,在扰动后的粉细砂层中有一定的可注性。

③早期强度较高,利于注浆后就立即进行开挖施工。

缺点:①颗粒粗,在未扰动的粉细砂层中可注性差。

②抗压、抗剪强度较低,易被高压水破坏。

3.4.2.7 适用范围

1)适用于渗透系数大于10-2cm/s中粗砂、粗砂、砂砾石、砂卵石,以及断层破碎带注浆堵水工程中。

2)在断层破碎带注浆时,如采用单液浆,在注浆过程中注浆压力长时间不上升时,应采用普通水泥-水玻璃双液浆注浆,以控制注浆扩散范围。

3.4.2.8 使用注意事项

1)普通水泥浆宜采用32.5 R、42.5 R普通硅酸盐水泥配制,以保证强度。

2)注浆材料配比:水泥浆水灰比不宜大于1∶1;水泥浆与水玻璃体积比不宜小于1∶1;缓凝剂慎用,当工艺要求需要延长浆液凝胶时间时,缓凝剂掺量不宜大于2%。

3)水泥浆拌制时,使用普通搅拌机时,浆液搅拌时间不应短于3min;使用高速搅拌机时,浆液搅拌时间不应短于30sec。

4)浆液应随用随配,水泥浆搅拌时间大于4 h时不宜使用,应做废弃处理。

5)现场注浆时操作顺序如下:①先注水泥浆,待确定管路及地层吸浆正常时,再开始注水泥-水玻璃双液浆。

②结束注浆时,改注水泥浆约3min,之后,注水。注水时间根据管路长度,通过试验确定,以确保水不注入地层。

③打开泄压阀泄压。

④拆卸孔口连接,注水对管路进行冲洗。冲洗时应采用铁锤等器具由泵体出浆口沿管路敲击,以彻底使管路通畅。

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