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水玻璃、水泥雙液注漿在隧道施工中的應(yīng)用 西安華昌水玻璃有限公司黃土地區(qū)高等級公路建設(shè)中,路線遇到黃土山梁時(shí)基本上是采用隧道方案通過,黃土山梁通常是由第三紀(jì)泥巖和上覆的第四紀(jì)黃土組成,隧道穿越時(shí)大多是進(jìn)出口段位于黃土地層,中間為第三紀(jì)泥巖地層,即所謂的泥巖夾心地層。由于黃土的垂直滲透性很強(qiáng),而第三紀(jì)泥巖基本上不透水,地下水滲流受阻,黃土與泥巖分界帶附近,形成了一層厚約10m的飽和黃土層,土體呈軟塑~流塑狀,強(qiáng)度較低。同時(shí),由于隧道的開挖,改變了地下水的滲流方向,隧道成為地下水的排泄通道,水分向隧道圍巖富集,使圍巖的工程性質(zhì)進(jìn)一步惡化。在這種泥巖夾心的復(fù)雜地質(zhì)條件下,黃土與泥巖交界處的隧道圍巖自承能力極差,坍方時(shí)有發(fā)生,不但施工難以進(jìn)洞,就是成洞后,隧道洞身的承載力和穩(wěn)定性嚴(yán)重不足,沉降無法控制,后期病害多且難以處理,是黃土隧道建設(shè)中有待解決的技術(shù)難題。筆者針對黃土隧道圍巖的特點(diǎn),通過室內(nèi)和現(xiàn)場試驗(yàn),并結(jié)合工程實(shí)例,旨在探討黃土隧道水泥水玻璃雙液注漿的主要技術(shù)參數(shù)及施工工藝,供廣大同行參考。 1 水泥水玻璃漿液性能 1.1 水泥水玻璃漿液固化機(jī)理 水玻璃是一種粘稠液體,水解后呈堿性。當(dāng)這 種液體壓入黃土中,水玻璃便與黃土中的堿土金屬發(fā)生作用,生成一種堿金屬水合硅酸鹽和二氧化硅凝膠,如下述反應(yīng)式所示 Ca Na2OnSiO2+MgCl2+xH2O 2NaCl+ SrBa Ca MgSiO3xH2O+(n-1)SiO2 SrBa這種二氧化硅凝膠和堿金屬水合硅酸鹽充填了黃土中的孔隙,增加了粒間的膠結(jié)力,使土體硬化,強(qiáng)度增加。 水玻璃能加快水泥的水化作用,其主要原理在于:水玻璃能與水泥漿中的氫氧化鈣反應(yīng),生成具有一定強(qiáng)度的膠凝體水化硅酸鈣[1] 。反應(yīng)機(jī)理為Ca(OH)2+Na2OnSiO2+mH2O CaOnSiO2mH2O+NaOH 水泥中的硅酸三鈣與硅酸二鈣水化后生成氫氧 化鈣, 由于氫氧化鈣在水中的溶解度不高,很快就達(dá) 到了飽和,從而限制以后的硅酸三鈣與硅酸二鈣的水化。加入水玻璃后,水玻璃與漿液體系中的氫氧化鈣反應(yīng),消耗了漿液體系中的氫氧化鈣,使溶液中的氫氧化鈣含量未達(dá)到飽和,從而加快了硅酸二鈣與硅酸三鈣的水化作用,宏觀上表現(xiàn)出水泥漿液初凝時(shí)間加快,結(jié)石體早期強(qiáng)度增長。1.2 水泥水玻璃漿液特點(diǎn) (1)水泥水玻璃漿液膠凝時(shí)間短,且可在幾秒 鐘到幾十分鐘內(nèi)準(zhǔn)確控制。膠凝時(shí)間與水泥品種、水泥漿水灰比、水玻璃溶液濃度、水玻璃溶液與水泥漿的體積比和漿液溫度有關(guān),如圖1和表1所示,其主要規(guī)律表現(xiàn)為,在同一條件下,水泥中含硅酸三鈣越多,水泥漿水灰比越低,水玻璃溶液濃度越低(Be=30~45時(shí)),水玻璃溶液與水泥漿的比例越小、溫度越高,漿液的膠凝時(shí)間越短。 圖1 水泥漿與水玻璃漿液不同體積比的膠凝時(shí)間(測定溫度23C) Fig.1Gelationtimeofcementsilicateliquorwithdifferent ratiobyvolume(measurementtemperatureunder23C) (2)水泥水玻璃漿液凝固后的結(jié)石率高,達(dá)98%以上[2,3],且結(jié)石體的早期強(qiáng)度增長很快,抗壓強(qiáng)度較高,水泥水玻璃漿液結(jié)石體強(qiáng)度見表2。(3)水玻璃對強(qiáng)度的影響存在一個(gè)峰值,即水泥 漿與水玻璃溶液有一個(gè)合適的配合比,在這種配合比下,結(jié)石體強(qiáng)度最高。試驗(yàn)表明:水泥漿與水玻璃溶液(Be=30~45)的合適體積比為1:0.5。 本文摘自《中國公路學(xué)報(bào)》第17卷第2期 西安華昌水玻璃有限公司是水玻璃又名硅酸鈉、泡花堿的研發(fā)與生產(chǎn)廠家,是西北地區(qū)專業(yè)的水玻璃(粉狀速溶硅酸鈉、泡花堿)生產(chǎn)及銷售企業(yè)。公司面向陜西/水玻璃、西安/泡花堿、蘭州/硅酸鈉、銀川/水玻璃、西寧/泡花堿、烏魯木齊/硅酸鈉、甘肅/水玻璃、拉薩/硅酸鈉、內(nèi)蒙/水玻璃及周邊地區(qū)大量供應(yīng)液體水玻璃及粉狀速溶硅酸鈉,公司生產(chǎn)的液體水玻璃廣泛應(yīng)用于地鐵、隧道、煤礦的防水堵漏以及土壤加固、防腐工程、石油勘探、鑄造、選礦、建筑施工等領(lǐng)域。 電話:029-84219551 手機(jī):18192396558 公司官網(wǎng):www.xuejiajiao.com 誠信通店鋪:https://hcshuiboli.1688.com歡迎來電咨詢合作!
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