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1、 新型同步注浆浆液配比试验研究报告1试验研究背景盾构隧道同步注浆能够及时填充盾尾建筑空隙，是控制地层沉降的重要手段，也是确保地表建（构）筑物安全的重要措施，而同步注浆的浆液类型、性能指标等对注浆效果影响很大。根据XX轨道交通2号线盾构区间的实际情况，要求同步注浆浆液的可注性好，充填性好，且具有一定的固结强度，不易堵管,适应长距离输送要求。以消石灰、粉煤灰、膨润土、细砂、水和减水剂为原料的新型浆液具有保水性好、抗水分散性较好、体积收缩小等特点，它克服了现有惰性浆液凝结时间长、固结体强度低、体积收缩率大的缺点，同时也克服了普通可硬性浆液凝结时间短、易堵管、抗水分散性较差的缺点，可实现充填性、流动性
2、、固结强度三者之间的良好匹配。在XX地铁工程实践中，同步注浆采用新型浆液（厚浆）的优点已逐步凸现，目前正在进行推广应用。2试验目的为满足注浆过程中不堵管的要求，浆液须具备以下两个重要特点：1）浆液流动性好，可泵送性好；2）坍落度的经时变化量小。针对施工现场拌浆系统、运输及泵送系统的能力，在考察学习XX经验的基础上，并经过与中铁十七局2号线10标项目部协商，初步设定新型浆液初始坍落度值控制值在2426cm之间。通过试验研究优化浆液配合比，使坍落度的经时变化量小，探索适用于XX水文地质条件的，且能满足XX轨道交通2号线工程特点的新型浆液配合比。3新型浆液原材料及浆液性能指标要求3.1新型浆液原材料
3、要求根据XX建工机施公司、基础分公司等单位提供的资料，新型浆液由消石灰、粉煤灰、中细砂、膨润土、水、添加剂等搅拌而成。初定浆液组成原材料的性能要求见表1。表1 浆液原材料要求材料名称性能要求石灰消石灰，氢氧化钙含量85%，320目筛余量0.5%，钙镁含量70%粉煤灰级，细度（0.045mm方孔筛筛余）不大于2045%，含水量5%中细砂河砂，细度模数1.5，含泥量20h，水解度0.15Mpa；R281.0MPa密度1.70g/cm33.4新型浆液组成材料的功能分析1、石灰：石灰能增加浆液的粘度，提高浆液的保水性，并有一定的固结作用。2、粉煤灰：新型浆液以粉煤灰作为提供浆液固结强度和调节浆液凝结时
4、间的材料。其中浆液中使用的粉煤灰可以改善浆液的和易性（流动性）。3、膨润土：膨润土为类似蒙脱石的硅酸盐，为溶胀材料，主要具有柱状结构，因而其水解以后，在砂浆中增大砂浆的稳定性，同时其特有的滑动效应，在一定程度上提高砂浆的滑动性能，增大可泵性。膨润土可以减缓浆液的材料分离，降低泌水率，还具有一定的防渗作用。4、砂：在浆液中作为填充料。5、减水剂：主要是减水作用。4技术路线对XX地铁现场应用的浆液配合比进行试配，并研究其技术指标在借鉴XX新型浆液配比的基础上，采用均匀试验方法对新型改良浆液进行配合比试验XX现场调研提出拌浆材料要求浆液性能指标要求分析较优配比的性能指标以一组较优配比为基础，研究用水
5、量、减水剂用量、减水剂品牌、砂的细度模数以及粉煤灰和膨润土对浆液性能指标的影响规律分析试验结果，找出较优配比作为推荐配比5试验内容与结果分析试验测试浆液的基本物理力学性能，包括坍落度、稠度、流动度、凝结时间、密度和强度共七项，坍落度测试参考混凝土坍落度的测定方法，用坍落筒测定，其它六项试验方法主要参考行业标准建筑砂浆基本性能试验标准（JGJ/T70-2009）执行。试验首先对XX地铁工地在用的浆液配比进行了试配，并进行了浆液性能指标测试，在此基础上开展了均匀试验，经对试验结果进行优化分析得出了较优配比，并作为XX轨道交通2号线的推荐浆液配合比。以其中一组推荐配比为基础，研究用水量、减水剂用量、
6、减水剂品牌、砂的细度模数以及粉煤灰和膨润土对浆液性能指标的影响规律。5.1XX参考配比及试验结果分析表3所示配比为在XX地铁工地现场调研基础上，用细度模数1.5的砂进行试配，当坍落度达到24cm左右时的配比。性能指标曲线图如图1、图3、图4、图5所示。表3XX地铁工地应用配比（kg/m3）配比号石灰粉煤灰砂膨润土水减水剂（SK6）A170300700666001A2534001067675434A352400800706401图1坍落度经时变化曲线三种配比浆液的坍落度值经时变化曲线基本一致，曲线较平缓，可以使坍落度较长时间内维持在较高值，以降低堵管的概率。图2 坍落度试验照片（A1号配比，坍落
7、度24.2cm）图3稠度经时变化曲线由图3知，A1号配比的稠度经时变化曲线较为平缓，A2号配比稠度经时变化曲线较差，A3号配比的介于两者之间。图4流动度经时变化曲线A2号配比的流动度值在开始的6个小时内最大，而A1号配比流动度的经时变化曲线最平缓。图5浆液的凝结时间曲线由图5知，A1号配比的凝结时间最短，还不到6个小时，而A2和A3号试验的凝结时间基本一致，达7小时45分钟左右。表4浆液密度测试结果试验号A1A2A3试样密度平均值（g/cm3）1.8331.8821.8285.2均匀试验设计与结果分析以XX现场学习交流为基础，以水胶比、膨水比、胶砂比、粉灰比、减胶比为因素，每一个因素按4水平考
8、虑，设计了5因素4水平均匀试验，共10组试验，配比如表5所示。表5 均匀试验配比（kg/m3）材料序号石灰粉煤灰砂膨润土水减水剂B140.00 296.70 833.30 60.00 503.30 5.00 B246.67 330.00 1033.00 85.00 414.40 4.67 B353.33 363.30 1233.00 55.00 570.00 4.33 B460.00 396.70 700.00 80.00 481.10 4.00 B566.67 430.00 900.00 50.00 392.20 3.67 B673.33 280.00 1100.00 75.00 547.8
9、0 3.33 B780.00 313.30 1300.00 45.00 458.90 3.00 B886.67 346.70 766.70 70.00 370.00 2.67 B993.33 380.00 966.70 40.00 525.60 2.33 B10100.00 413.30 1167.00 65.00 436.70 2.00 运用软件对均匀试验结果进行多元回归分析和自动实验优化，并充分考虑了各材料在浆液中的作用，以坍落度管理为中心，以防止堵管为重要评价指标，推荐较优的配合比如表6所示，其性能指标见图69。表6 A、B区推荐配比（kg/m3）序号消石灰粉煤灰膨润土砂水减水剂1604
10、00708005302270300679305403图6 推荐配比浆液坍落度经时变化曲线推荐配比的初始坍落度在2425cm之间，3小时内坍落度不小于20cm，8小时内坍落度不小于16cm，12小时内坍落度不小于14cm，保坍效果良好，不输于XX现场应用配比。图7 推荐配比浆液稠度经时变化曲线由图7所示，推荐配比稠度在3小时内大于10cm，8小时内大于9cm，优于XX现场应用配比。图8 推荐配比浆液流动度经时变化曲线由图8所示，推荐配比的流动度3小时内大于235mm，6小时内大于220mm，优于XX现场应用配比。图9 推荐配比浆液的凝结时间曲线由图9所示，1号配比的凝结时间在9小时以上，远超过了
11、XX现场应用配比的凝结时间。5.3砂的细度模数对浆液性能指标的影响为检验砂的细度模数对浆液性能指标的影响规律，在保持其它配比不变情况下，分别采用细度模数0.5、1.5和2.5的的砂进行试验。浆液配合比如表7所示，结果如图下所示。表7试验配比（kg/m3）试验号细度模数石灰粉煤灰砂膨润土水减水剂（PCA1）C10.560400800704702E41.560400800704702G102.560400800704702H41.860400800704702图10 坍落度经时变化曲线图10说明，开始时，细度模数2.5的砂配制的浆液坍落度较小，但经时变化曲线较平缓，细度模数1.5的和0.5的坍落度
12、经时变化曲线比较接近，后期细度模数1.5的砂拌制的浆液的坍落度稍大于细度模数为0.5的。图11 稠度经时变化曲线图11所示为细度模数1.5的砂拌制的浆液稠度值最大，细度模数2.5的最差，细度模数0.5的居中。图12 流动度经时变化曲线图12表示细度模数1.5的砂拌制的浆液流动度最好，细度模数2.5的最差，细度模数0.5的居中。图13 凝结时间曲线由图13知，细度模数0.5的砂拌制的浆液凝结时间最短，1.5和2.5的比较接近。5.4减水剂用量对浆液性能指标的影响为测试减水剂掺加量对浆液性能指标的影响，以表6的推荐配比1为基础，采取其它材料掺加量不变，改变减水剂加量进行对比试验，试验配合比如表8所示，数据曲线如下所示。表8试验配比（kg/m3）试验号石灰粉煤灰砂膨润土水减水剂G160400800705302 （PCA1）G460400800705300G56040080070
