速凝膏浆技术研究与应用.docx

速凝膏浆技术研究与应用 基础产生渗漏不仅影响到施工的正常进行，还可能威胁到建筑物的稳定，因 此通常需要灌浆形成防渗帷幕来控制渗流. 常规水泥浆、水泥粘土浆、砂浆甚至低级配的商品混凝土对于高流速、大流量的渗漏地层，其堵漏效果一般都不显著. 结合广西某水电站坝基堵漏工程，对水泥膏浆和速凝膏浆技术进行了系统的研究， 为中等开度、一定流速的动水裂隙堵漏灌浆提供了一种新材料、新工艺. 概 述 基础发生渗漏是工程中经常遇到的问题，不仅带来渗透损失，更重要的是可能威胁到上部建筑物的稳定，因此一般都需要对基础进行防渗处理. 覆盖层不深的土层、砂砾石层通常都采用截水槽、防渗墙等，而对于深厚覆盖层的砂砾石层和岩基渗漏，一般采用灌浆的方式进行防渗处理。灌浆不仅需要有合适的施工工艺，而且需要有合适的灌浆材料，对灌浆材料有如下的基本要求：具有一定的可灌性、流动性和在水下能充分凝结形成结石。在小流速、小流量的渗漏地层中， 采用水泥浆、水泥粘土浆或添加速凝剂进行灌浆堵漏一般效果都比较明显；对有大开度渗漏通道的高流速、大流量的渗漏地层(比如溶洞) ，可采用模袋灌浆技术进行堵漏施工；但对于有中等开度(如 10～20 cm) 渗漏通道的一定流速、大流量的渗漏地层，目前尚没有合适、有效的堵漏技术。这种地层对材料的要求是保证灌入的浆液能不被水全部冲走且在一定时间内具有相当的抗冲强度，并具有一定的扩散范围，这也是堵漏灌浆成功的关键. 速凝水泥膏浆不仅具有较好的抗冲特性，而且可在数分钟～数小时内控制其凝结时间，早期强度高，同时在压力 下膏浆具有良好的流动性，因此速凝水泥膏浆可适用于中等开度渗透通道、一定流速、大流量的渗漏地层的堵漏。 膏浆特性 水泥膏浆通常指的是在水泥浆中掺入大量的粘土、膨润土、粉煤灰等掺合料 及少量外加剂而构成的低水灰比的膏状浆液，其基本特征是浆液的初始剪切屈服 强度值可以克服其本身重力的影响，其主要性能是抗水流冲释性能和自堆积性能， 可以用于节理裂隙开度较大的岩体或堆石体的灌浆。 抗水流冲释性能 水泥膏浆中含有大量的粘土、膨润土等掺合料，粘土的粘接作用和抗渗透作用使膏浆能自成一个整体，水流中的水不能进入水泥膏浆的内部，因此膏浆里的水泥颗粒、粘土颗粒不会产生离析。水流只能从膏浆的边缘淘刷膏浆，使之逐步从外围产生离析，而不会象普通水泥浆液、砂浆或商品混凝土那样遇水就产生离析，因此膏浆具有一定的抗水稀释的能力。膏浆的抗水稀释能力使膏浆作为一个整体来抗击水流的冲击，因此要使水泥膏浆产生流动，水流必须克服膏浆的剪切屈服强度。而水泥膏浆的剪切屈服强度值通常可以达到 100 Pa 以上[1 ]，且随着时间的增加，剪切屈服强度是逐步增大的，故水泥膏浆具有相当的抗冲能力。 流动特性和扩散特性 水泥膏浆是典型的宾汉流体，其流变特性可以用下式表示 τ =τ B +η ·dv/d r (1) 式中，τ B 、η 分别为宾汉流体的剪切屈服强度、塑性粘滞系数. 水泥膏浆灌浆与普通高含水量水泥悬胶体浆液灌浆相比，浆液扩散 形式完全不同。在用高含水量水泥悬胶体的情况下，裂隙的填充是由水泥颗粒在流动的路途中，逐渐沉淀形成的. 这种情况的发生，是因为浆液的流动速度随着离钻孔的距离的增加而逐渐减小。经过一段时间，在离开钻孔一定距离处形成了由水泥细颗粒构成的堵塞，通过这个堵塞，对水泥凝固不需要的多余水分就逐渐被排除。而当用水泥膏浆灌浆时，则形成明显的扩散前沿，在其后面的裂隙就会被膏浆完全填满，在水泥凝固以后，膏浆就形成坚硬而密实的水泥结石。 触变性 水泥膏浆具有触变性质，膏浆若承受的推力大于其自身的屈服强度，膏浆将产生 流动，膏浆将呈现典型的流体性质，一旦小于其自身的屈服强度，膏浆的粘度得 到恢复，表现出一定的固体性质. 膏浆固有的触变性在灌浆过程中的作用主要有： (1) 提高了浆体的稳定性. 在灌浆过程中，当浆体的运动速率减慢或停止运动时， 浆体结构的恢复使得水泥颗粒不至分层沉淀。(2)利于灌浆过程的控制。(3) 特殊地层中的灌浆。在大裂隙或孔洞中灌浆，触变性可防止浆体流失过远，减少浆 材的浪费，在地下水流速较大的地段灌浆，触变性可提高抗冲蚀能力。 速凝水泥膏浆 通过速凝剂调节水泥膏浆的凝结时间，在普通水泥膏浆的基础上研究出速凝水泥膏浆，解决了普通水泥膏浆在水下凝结时间长，不利于动水下堵漏施工的难题。 速凝水泥膏浆施工工艺 速凝水泥膏浆与普通水泥浆在性质上有较大的差别，因此需要采用特制的搅 拌系统和泵入系统进行速凝水泥膏浆施工。 膏浆的不连续灌注 由于灌入的水泥膏浆需要抵御地下水流的不断冲刷，因此膏浆若想截断渗流通道，通常采取的方法是提高浆液的灌注速度，使灌入的膏浆量远大于被水流冲走的膏浆量。这种方法要求灌浆过程必须连续，不能停止，通常的水泥浆、砂浆、商品混凝土灌注一般都要求连续灌注。