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AC-Ⅱ丙烯酸盐-水泥灌浆材料试验研究
何 巍,谭日升,何跃峰
(北京朗巍时代科技有限责任公司)

摘 要:对AC-Ⅱ丙烯酸盐-水泥灌浆液进行了室内试验研究,结果表明,它的凝胶时间可控,结石强度较高,耐久性较好,可用于宽大裂隙较高流速地下水的封堵。
关键词:化学灌浆;AC-Ⅱ丙烯酸盐-水泥灌浆液

1 引言
灌浆,作为土木工程中地基基础防渗、堵漏、加固的一种施工技术,在水电、矿山、交通、地下建筑物、国防等工程建设中,已得到广泛应用。灌浆材料,应用最多的是水泥,它具有价格低、来源广、水泥结石强度高、耐久性好等优点。但是,水泥灌浆始终面临着两个难题:第一,细微裂隙,吸水不吸浆;第二,裂隙宽大,地下水流速较快,浆液来不及凝结就被水冲失了,每米单耗水泥几吨仍达不到预计效果。
针对第一种情况,采用化学灌浆,已有许多成功的工程实例,本文不再赘述。针对第二种情况,现在已有水泥水玻璃双液、GS系列高触变抗水膏浆、聚氨酯或聚氨酯-水泥浆等多种材料可供选择,且均已在工程中得到应用,效果显著。本文所要介绍的AC-Ⅱ丙烯酸盐-水泥浆材也属此类,它的主要特点是凝结时间可以比较精确地控制,室内试验中可以达到秒级,相比较而言,水泥水玻璃双液和聚氨酯可以达到10s级,GS-35型快凝型高触变抗水膏浆则可以达到5~10min级。
AC-Ⅱ丙烯酸盐-水泥浆是丙凝(丙烯酰胺)-水泥浆的发展。上世纪六、七十年代,丙烯酰胺-水泥浆作为临时堵漏措施,曾在工程中得到应用,使用效果较好。但是,丙烯酰胺-水泥浆在碱性环境下的耐久性较差,在室内试验中发现,水中养护一周左右,试件便开始损坏。AC-Ⅱ丙烯酸盐-水泥浆就是在这种背景下提出的。
2 试验部分
2.1 原材料
1)水泥:42.5普通硅酸盐水泥。
2)AC-Ⅱ丙烯酸盐灌浆液:AC含量15%、10%两种,促进剂均为1%、引发剂分别为1%、0.5%。
3)缓凝剂:固体粉末。使用前用水配成10%的溶液,避光保存。
2.2 试验设备
1)ESJ200-4型电子天平,最小读数0.0001克。
2) NDJ-1型旋转式粘度计,配有“0”号转子。
3) 水泥胶砂抗折试验机、抗压试验机。
2.3 试验条件
1)性能测试温度:实验室自然温度;
2) 测试强度的试件养护条件:23℃水中养护。
2.4 浆液配制
水泥浆的水灰比为0.5:1。
2.4.1 单液浆
试验的AC-Ⅱ丙烯酸盐灌浆液,AC含量为15%。先分别称量AC-Ⅱ丙烯酸盐灌浆液A组份、B组份、水泥,其质量比为1.12:1:4,将缓凝剂水溶液加入B组份中搅匀,再把A组份加入B组份中搅匀,立即把水泥加入上述混合溶液中搅匀,即成AC-Ⅱ丙烯酸盐-水泥灌浆液(W/C≈0.5)。
2.4.2 双液浆
试验的AC-Ⅱ丙烯酸盐灌浆液,AC含量为10%。先分别称量AC-Ⅱ丙烯酸盐灌浆液A组份、B组份、水泥,水泥分成等量的两份,分别加入A、B组份中搅匀,其质量比为:A组份:水:水泥=0.58:0.5:2;B组份:水泥=1:2。然后将A、B组份混合搅匀,即成AC-Ⅱ丙烯酸盐-水泥灌浆液(W/C≈0.5)。
3 试验结果分析
3.1 浆液的物理性质(见表1、2)
表1 AC-Ⅱ丙烯酸盐-水泥灌浆液的密度和粘度
表2 AC-Ⅱ丙烯酸盐-水泥灌浆液的凝胶时间与缓凝剂加量的关系
由表1可见,在水泥用量相同的情况下,浆液的密度、粘度随丙烯酸盐的含量增加而增加。
由表2可见,AC-Ⅱ丙烯酸盐-水泥灌浆液的凝胶时间和纯AC-Ⅱ丙烯酸盐浆液一样,是可以控制的。通常用缓凝剂的加量来控制,凝胶时间随缓凝剂用量的增加而延长。
在试验中还发现,AC-Ⅱ丙烯酸盐-水泥浆聚合反应诱导期过后,粘度开始增加时,AC-Ⅱ丙烯酸盐-水泥浆在水中有一定的抗分散能力。
3.2 浆液固化后的强度(见表3)
表3 AC-Ⅱ丙烯酸盐-水泥灌浆液固化后的抗压、抗折强度
由表3可见,AC-Ⅱ丙烯酸盐-水泥灌浆液固化后的抗压、抗折强度较高,而且随龄期的延长而增加。
在熊厚金教授等编著的《岩土工程化学》一书中,介绍了由425号普通硅酸盐水泥配制的纯水泥浆液的基本性能,请见表4。
表4 纯水泥浆的基本性能[2]
如果把AC-Ⅱ丙烯酸盐-水泥浆与纯水泥浆的性能进行对比,有两点明显的不同:
1)纯水泥浆凝结时间长达几个小时到十几个小时,AC-Ⅱ丙烯酸盐-水泥浆凝胶时间可以调控,可以在几十秒内凝胶,也可以在几十分钟内凝胶;
2)AC-Ⅱ丙烯酸盐-水泥浆固化后的抗压强度,比纯水泥浆固化后的抗压强度高,强度增长快。
4、结论
1)AC-Ⅱ丙烯酸盐-水泥灌浆液的凝胶时间可以控制,可以有效地控制浆液的扩散范围。避免纯水泥浆液在裂隙较粗的条件下、浆液流失太远;或地下水流速快的条件下,灌纯水泥浆时,浆液来不及凝结就被水冲失了,造成水泥的大量浪费。
2)AC-Ⅱ丙烯酸盐-水泥灌浆液固化后的抗压、抗折强度高、而且随龄期的延长而增加,能耐久。在矿山、隧道防渗堵漏工程中有较大的应用潜力。


参考文献:
[1] 冯善彪,谭日升,毛善庆等编著.化学灌浆技术[M].北京:水利出版社,1980.314~316.
[2] 熊厚金,林天健,李 宁编著. 岩土工程化学[M]. 北京:科学出版社,2009.152.
(注:表示内容详见会刊2010年第6期)


[发布日期:2010/12/10] [关闭窗口]