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水玻璃與地鐵建設(shè)的親密聯(lián)系

水玻璃作為一種無(wú)機(jī)膠黏劑,已經(jīng)廣泛運(yùn)用于建筑、鑄造、選礦、耐材、防腐材料、油田防水堵漏、防沙固土、凈水等諸多領(lǐng)域,隨著經(jīng)濟(jì)飛速發(fā)展,我們國(guó)家的道路交通基礎(chǔ)建設(shè)也取得了突飛猛進(jìn)的發(fā)展,尤其地鐵項(xiàng)目的發(fā)展更為迅速。地鐵暗挖隧道注漿是在 1986 年修建復(fù)興門(mén)折線時(shí),伴隨著淺埋暗挖技術(shù)的開(kāi)發(fā)而應(yīng)用的,開(kāi)始僅為加固地層,以單液水泥漿為主,采用深孔和小導(dǎo)管注漿,為解決粉細(xì)砂層水泥漿無(wú)法注入的難題,研究出了改性( 酸性) 水玻璃。隨著地鐵東進(jìn),地下水位升高,地下水進(jìn)入隧道開(kāi)挖斷面乃至整個(gè)斷面之內(nèi),又研究出了 C—S( 水泥—水玻璃) 漿進(jìn)行堵水,一次支護(hù)背后,初襯和二襯間進(jìn)行填充注漿,主要為單液水泥漿和水泥砂漿,后來(lái)一襯之后隧道滲漏水嚴(yán)重,又采用 C—S 漿進(jìn)行背后注漿,以減少涌水量。根據(jù)以往的成功經(jīng)驗(yàn),結(jié)合本標(biāo)段的實(shí)際情況,經(jīng)綜合分析,并進(jìn)行論證后,決定在初期支護(hù)背后進(jìn)行填充 C—S 雙液漿進(jìn)行堵水。    

雙液漿的原材料及反應(yīng)機(jī)理        

1) 注漿原材料。水泥: 普通硅酸鹽水泥,強(qiáng)度等級(jí)不低于32. 5; 水玻璃: 模度 2. 2 ~ 2. 8,濃度不低于 40 Be'; 緩凝劑: 磷酸氫二鈉、工業(yè)品。        

2) 水泥和水玻璃的反應(yīng)機(jī)理。水泥的凝結(jié)和硬化主要是水泥水化析出凝膠性的膠體物質(zhì)所引起的。水泥水化生成硅酸二鈣、硅酸三鈣和氫氧化鈣,當(dāng)加入水玻璃以后,水玻璃馬上與新生成的氫氧化鈣反應(yīng),生成具有一定強(qiáng)度的凝膠體水化硅酸鈣,反應(yīng)過(guò)程為:        3CaO· SiO2+ nH2O→2CaOSiO2·( n -1) H2O + Ca( OH)2Ca( OH)2+ Na2O·nSiO2+ mH2O→CaO·nSiO2·mH2O + 2NaOH        

3) 磷酸氫二鈉的作用機(jī)理。在配制水泥—水玻璃雙液漿時(shí),磷酸氫二鈉是一種必不可少的化學(xué)物質(zhì)。上面所提到的反應(yīng)過(guò)程是在2 s ~3 s 之內(nèi)完成的,它的直觀反應(yīng)就是雙液漿瞬間凝結(jié),不具備可施工性。加入磷酸氫二鈉后它在水泥顆粒表面形成一層“難溶性”的磷酸鈣,因而阻止了水泥的正常水化。這樣Ca( OH)2析出速度變緩,上述反應(yīng)過(guò)程發(fā)生緩慢,從而使雙液漿的凝結(jié)時(shí)間在幾秒鐘至幾十分鐘之間任意調(diào)節(jié)。

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