一种新型防渗注浆材料的试验研究
时间：2021-01-09 04:00:47 来源：雅意学习网 本文已影响 人 
【摘要】本课题拟研究开发一种新型防渗注浆材料，即在普通水泥注浆材料中添加一定量的粉煤灰和高性能膨胀剂，以改善其流动性、膨胀性及抗渗性能。研究结果表明，新型防渗注浆材料的最佳配方为水泥：粉煤灰：膨胀剂=1.00：0.35：0.20，水胶比为0.50，减水剂添加量≤0.5%（粉料质量）；其抗压强度、自由膨胀率和抗渗压力分别高于为20MPa、160×10-4和0.8MPa。此新型防渗注浆材料因其具有较好膨胀性能和流动性，且抗渗能力较高，可应用实际地下工程。
【关键词】膨胀剂；防渗注浆材料；啤酒瓶试验；膨胀率；流动度；抗渗压力
1 引言
随着地下空间的进一步开发和利用，越来越多的地下工程中应用到注浆材料与技术。目前使用的注浆材料主要分为水泥注浆和化学注浆两大类。化学注浆一般施工成本较高，在经济性及耐久性方面使其难以广泛应用，且有一定程度的毒性，易污染环境并危及人的身体健康[1]。水泥注浆材料成分单一、水胶比过大，造成浆料离析现象严重，且浆体固化后收缩较大，易产生收缩裂缝造成二次渗漏现象等[2]。因此，注浆材料的环保、耐久性问题及适应不同环境开发新品种材料是今后注浆材料的研究方向[3]。
粉煤灰和膨胀剂为无机硅酸盐材料，属绿色无毒害环保材料，可替代部分水泥应用于注浆材料中。本课题研究是在水泥注浆材料的基础上添加粉煤灰和高性能膨胀剂以开发一种新型防渗注浆材料，以改善注浆材料性能，拟解决材料成分单一，浆料离析严重、后期收缩裂缝造成的二次渗漏等问题。
2 试验材料及方法
2.1试验材料
（1）水泥：试验用水泥为湖北华新水泥股份有限公司生产的 42.5华新堡垒牌普通硅酸盐水泥（化学成分见表1），品质符合《硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥》（GB175-2007）标准。
（2）粉煤灰：试验用粉煤灰为武汉青山电厂Ⅱ级F类粉煤灰（化学成分见表1），品质符合《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》（GB1596-2005）标准。
（3）膨胀剂：试验用膨胀剂为武汉三源特种建材有限责任公司生产的SY-G高性能膨胀剂（化学成分见表1），品质符合《混凝土膨胀剂》（GB23439-2009）标准。
2.3试验方法
（1）啤酒瓶试验
参考GB 23439-2009混凝土膨胀剂标准中附录C：混凝土膨胀剂和掺膨胀剂的混凝土膨胀性能快速试验方法。具体试验步骤调整如下：
按照相应配合比称取所需原材料，将称取后的原材料混合搅拌均匀；将搅拌均匀的浆体用漏斗注满容积为600mL的玻璃啤酒瓶中，并用塑料薄膜封好瓶口，后放入干养室养护；观察玻璃啤酒瓶出现开裂的时间并记录。
（2）流动度试验
参考TB/T 3192-2008铁路后张法预应力混凝土梁管道压浆技术条件标准中附录A：流动度试验方法。具体实验步骤调整如下：
按照相应配合比称取所需原材料，将称取后的原材料混合搅拌均匀；将搅拌均匀的浆体均匀倾入流动锥内，直至表面触及点测规下端（1725.0ml±5.0ml浆体），开启底口，使浆体自由流出，记录浆体全部流出时间，其为净浆的流动度。
（3）抗压、抗折强度试验
参考GB/T 17671-1999水泥胶砂强度检验方法（ISO法）标准与GB 23439-2009混凝土膨胀剂标准。具体实验步骤调整如下：
按照相应配合比称取所需原材料，将称取后的原材料混合搅拌均匀；将搅拌均匀的浆体倒入40×40×160mm三联水泥胶砂软练试模中成型；将成型试件放入标养室养护至24h～48h后拆模，拆模后放入湿养室浸水养护至28d；用压力试验机测定试件拆模强度、7d、28d强度并记录。
（4）自由膨胀率试验
参考JC/T 313-2009膨胀水泥膨胀率试验方法标准。具体实验步骤调整如下：
按照相应配合比称取所需原材料，将称取后的原材料混合搅拌均匀；将搅拌均匀的浆体装入25×25×280mm三联试模中成型；将成型试件放入标准养护室养护至24h～48h后拆模，拆模后放入湿养室浸水养护至7d，后放入干养室养护至28d；用（数显）型比长仪测定试件拆模初始长度、7d、28d试件长度并记录。
（5）限制膨胀率试验
参考GB 23439-2009混凝土膨胀剂标准中附录A：限制膨胀率试验方法。具体实验步骤调整如下：
按照相应配合比称取所需原材料，将称取后的原材料混合搅拌均匀；将搅拌均匀的浆体倒入装有40×40×140mm型纵向限制器的40×40×160mm型三菱水泥胶砂软练试模中成型；将成型试件放入标准养护室养护至24h～48h后拆模，拆模后放入湿养室浸水养护至7d，后放入干养室养护至28d；用电子比长仪测定试件拆模初始长度、7d、28d试件长度并记录。
（6）抗渗压力试验
参考GB 23440-2009无机防水堵漏材料标准中抗渗压力试验方法。具体实验步骤调整如下：
按照相应配合比称取所需原材料，将称取后的原材料混合搅拌均匀；将搅拌均匀的浆体倒入上口直径为70mm，下口直径为80mm，高为30mm抗渗试模中成型，养护至24h～48h脱模，后放入湿养室浸水养护至28d；用砂浆数显抗渗仪测其7d、28d抗渗压力并记录。
3 新型防渗注浆材料性能研究
3.1 防渗注浆材料的性能指标要求
目前注浆材料没有相应国家、行业标准，且在注浆材料中掺加高性能膨胀剂是我公司开发的新型防渗注浆材料，和普通水泥注浆材料性能上相比有较大优势。此技术研究结合了工程项目的实际情况，并参考如下相关标准：
GB 23439-2009 混凝土膨胀剂；
