粉煤灰對雙液注漿材料性能影響的試驗研究

李艷芳 黃洪亮

（河北建筑工程學(xué)院，河北 張家口075000）

0 引 言

近年來，在建筑行業(yè)蓬勃發(fā)展的同時，濕陷性黃土地基所帶來的工程事故也逐漸增加.本課題所研究的水泥－水玻璃雙液注漿材料（即C－S雙液注漿材料）就是地基加固中常用的先進注漿材料品種之一.它是以水泥、水玻璃為主劑（必要時加入添加劑），將兩者按一定比例分別泵送混合后注入地層的注漿過程［1］.

1 試驗原料及儀器設(shè)備

1.1 試驗原料

本課題所用的主要試驗原料及其基本性能參數(shù)見表1.

表1 試驗原料

1.2 儀器設(shè)備

本課題所用的主要儀器設(shè)備見表2.

表2 儀器設(shè)備

2 試驗研究

2.1 試驗方案

在綜合考慮水泥－水玻璃雙液注漿材料的流動性要求、技術(shù)經(jīng)濟性以及過大水灰比對注漿材料固結(jié)強度影響的基礎(chǔ)上，本試驗研究把水灰比W／C設(shè)計為0.8，水玻璃漿液的波美度0Bé定為21、25，水玻璃漿液體積為水泥漿液體積的1.0倍，結(jié)合當(dāng)?shù)氐胤劫Y源的實際情況，設(shè)定粉煤灰的摻量為膠凝材料質(zhì)量的10%、15%、20%、25%四種摻量，組合成10組（2組空白試樣）配比進行試驗研究.

2.2 實驗數(shù)據(jù)

試驗中摻加粉煤灰的C－S雙液注漿材料所設(shè)計的配合比見表3、測定的凝膠時間及固結(jié)強度分別見表4和表5.

表3 加粉煤灰的雙液注漿材料的配合比（2L）

表4 加粉煤灰的雙液注漿材料的凝膠時間

表5 加粉煤灰的雙液注漿材料的固結(jié)強度

3 數(shù)據(jù)分析

3.1 C－S雙液注漿材料凝膠時間分析

根據(jù)表4中加入粉煤灰的雙液注漿材料凝膠時間的實驗數(shù)據(jù)，可作出在水泥漿液水灰比及水玻璃漿液波美度一定的情況下，粉煤灰摻量對雙液注漿材料凝膠時間影響的關(guān)系圖，如圖1所示.

圖1 粉煤灰對凝膠時間的影響

由圖1分析可知：當(dāng)水泥漿液水灰比一定時，隨著粉煤灰摻量的增加，對波美度0Bé為21和25的兩種水玻璃漿液，所配制的雙液注漿材料凝膠時間的影響規(guī)律基本一致，即隨著粉煤灰摻量的增加凝膠時間基本呈現(xiàn)上升趨勢；但在粉煤灰摻量相同的情況下，波美度0Bé為21的比0Bé為25的水玻璃漿液所配制的雙液注漿材料凝膠時間一般大一些.

分析上述現(xiàn)象認為，在水泥漿液中摻入粉煤灰，隨著粉煤灰摻量的增加，相當(dāng)于降低了水泥熟料中C3S、C2S的含量，同時粉煤灰替代部分水泥，又為水化作用節(jié)約了一定的自由水；當(dāng)水玻璃漿液在發(fā)揮促凝固化作用的時候，因水泥水化產(chǎn)物中氫氧化鈣的量降低而受到一定抑制效果，所以隨著粉煤灰摻量的增加就宏觀上提高了雙液注漿材料的凝膠時間.

3.2 C－S雙液注漿材料固結(jié)強度分析

根據(jù)表5中固結(jié)強度的實驗數(shù)據(jù)，可分別作出粉煤灰摻量對注漿材料7d和28d的抗折強度、抗壓強度影響的關(guān)系圖，如圖2所示.

圖2 粉煤灰摻量對固結(jié)強度的影響

由圖2分析可知：當(dāng)水泥漿液的水灰比及水玻璃漿液的波美度一定時，粉煤灰摻量對固結(jié)體早期強度的影響影響較大，均造成早期強度較低，但對后期強度的影響還算穩(wěn)定，個別適宜摻量還可以提高固結(jié)強度.圖a中雙液注漿材料的固結(jié)體的7天抗折強度隨著粉煤灰摻量的增大基本上呈下降趨勢，但在粉煤灰摻量相同的情況下，水玻璃波美度0Bé為25的比波美度0Bé為21的雙液注漿材料抗折強度要大些；圖b中兩種波美度的水玻璃漿液，所配制的雙液注漿材料固結(jié)體的7天抗壓強度隨著粉煤灰摻量的增大基本上呈現(xiàn)相同規(guī)律，均出現(xiàn)了極大值；圖c中雙液注漿材料的固結(jié)體的28天抗折強度隨著粉煤灰摻量的影響變化波動較大，但出現(xiàn)了抗折強度提高的適宜摻量為15%；圖d中雙液注漿材料的固結(jié)體的28天抗壓強度隨著粉煤灰摻量的增大呈相對穩(wěn)定趨勢，其中水玻璃波美度0Bé為25的雙液注漿材料抗壓強度穩(wěn)中有升，而水玻璃波美度0Bé為21的雙液注漿材料抗壓強度穩(wěn)中有降.

分析上述現(xiàn)象，由于粉煤灰加入水泥漿液后，隨著粉煤灰摻量的增加，相當(dāng)于降低了水泥熟料中C3S、C2S的含量，同時粉煤灰替代部分水泥，又為水化作用節(jié)約了一定的自由水；當(dāng)水玻璃漿液在發(fā)揮促凝固化作用的時候，因水泥水化產(chǎn)物中氫氧化鈣的量降低而受到一定抑制效果，所以隨著粉煤灰摻量的增加就宏觀上抑制了早期強度的增長，而且由于試樣中注漿材料的均勻性問題導(dǎo)致了早期強度的波動.隨著齡期的增長，水分的消耗與散失，后期固結(jié)體得到充足的發(fā)展，所以固結(jié)強度逐漸趨于穩(wěn)定.

4 結(jié)論和展望

通過對C－S雙液注漿材料凝膠時間與固結(jié)強度的測定和對比分析，可以明確發(fā)現(xiàn)：通過調(diào)整粉煤灰的摻量，可以有效增加C－S雙液注漿材料的凝膠時間，對固結(jié)體早期強度有所影響，但后期強度較為穩(wěn)定，研究發(fā)現(xiàn)性能相對穩(wěn)定的粉煤灰摻量為15%～20%.

［1］JGJ／T 211－2010，建筑工程水泥－水玻璃雙液注漿技術(shù)規(guī)程［S］