灌浆工程中所用的浆液是由主剂、溶剂及各种附加剂混合而成,通常所说的灌浆材料,是指浆液中所用的主剂。
灌浆材料按其形态可分为颗粒型浆材、溶液型浆材和混合型浆材三个系统。颗粒型浆材是以水泥为主剂,故多称其为水泥系浆材;溶液型浆材是由两种或多种化学材料配制,故通称其为化学浆材;混合型浆材则由上述两类浆材按不同比例混合而成。
在国内外灌浆工程中,水泥一直是用途最广和用量最大的浆材,其主要特点为结石力学强度高,耐久性较好且无毒,料源广且价格较低,但普通水泥浆因容易沉淀析水而稳定性较差,硬化时伴有体积收缩,对细裂隙而言颗粒较粗,对大规模灌浆工程则水泥耗量过大。为克服上述缺点,国内外常采取下述几种措施:
一、在水泥浆中掺人粘土、砂和粉煤灰等廉价材料。
二、用各种方法提高水泥颗粒细度。
三、掺入各种附加剂以改善水泥浆液性质。
化学浆材的品种很多,包括环氧树脂类、甲基丙烯酸酯类、丙烯酰胺类、本质素类和硅酸盐类等。化学浆材的最大特点为浆液属于真溶液,初始粘度大都较小,故可用来灌注细小的裂缝或孔隙,解决水泥系浆材难于解决的复杂地质问题。化学浆材的主要缺点是造价较高和存在污染环境问题,使这类浆材的推广应用受到较大的局限,尤其是日本,在1974年发生污染环境的福岗事件之后,建设省下令在化灌方面只允许使用水玻璃系浆材。在我国,随着现代大工业的迅猛发展,化学灌浆包括新化灌浆材的开发应用、降低浆材毒性和环境的污染,以及降低浆材成本等方面,也得到迅速的发展,例如酸性水玻璃、无毒丙凝、改性环氧树脂和单宁浆材等,都达到了相当高的水平。
混合型浆材包括聚合物水玻璃浆材、聚合物水泥浆材和水泥水玻璃浆材等几类。此类浆材包含了上述各类浆材的性质,或者用来降低浆材成本,或用来满足单一材料不能实现的性能。尤其是水玻璃水泥浆材,由于成本较低和具有速凝的特点,现已被广泛地用来加固软弱土层和解决地基中的特殊工程问题。
一、基本材料。这里主要叙述纯水泥浆、粘土水泥浆及粉煤灰水泥浆的组成材料。
(一)水泥。灌浆工程中应用最广的是普通硅酸盐水泥,某些特殊条件下还采用矿渣水泥、火山灰水泥和抗硫酸盐水泥等。
1.普通硅酸盐水泥。是把石灰石和粘土等生料烧制成熟料,并加入石膏后磨细而成的水硬性胶结材料,其矿物成分主要有四种,见表8-l。此外水泥中还含有少量氧化铁、硅和游离石灰。