除砂层、裂隙发育岩层、黏土层外,超细水泥在破碎岩体加固、隧道衬砌背后空洞充填、地下连续墙接缝止水等工程场景中也有广泛应用,以下是具体案例及配合比设计要点:
一、破碎岩体加固场景
1. 核心需求
破碎岩体(如断层破碎带、节理裂隙密集区)需通过超细水泥浆液渗透至岩体内部,形成锚固体,提升岩体整体强度和稳定性,防止岩体失稳或坍塌。
2. 配合比设计原则
水灰比:0.7-0.9(兼顾浆液渗透性和结石体强度);
外加剂:添加速凝剂(2%-4%水泥质量)缩短凝结时间,防止浆液流失;同时掺入减水剂(0.5%-1.0%水泥质量)提升浆液流动性;
掺合料:掺入10%-15%硅粉或粉煤灰,提高结石体密实度和抗渗性。
3. 典型配合比(以1m³浆液为例)
材料
用量(kg)
作用说明
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超细水泥 | 750-850 | 主胶凝材料,渗透岩体并固化 |
水 | 525-765 | 调节浆液渗透性 |
速凝剂 | 15-34 | 快速凝结,防止浆液流失 |
减水剂 | 3.75-8.5 | 减少用水量,提升浆液稳定性 |
硅粉 | 75-127.5 | 提高结石体密实度,增强抗渗性 |
4. 实施要点
岩体预处理:注浆前对破碎岩体进行高压风或水冲洗,清除碎屑和杂质;
多孔注浆:在破碎岩体中布置多排注浆孔,孔距1.0-1.5m,形成交叉帷幕;
压力控制:初始注浆压力0.5-1.0MPa,待浆液渗透后逐步提升至1.5-2.5MPa,根据岩体破碎程度调整压力。
5. 案例参考
某矿山巷道破碎岩体加固工程,采用水灰比0.8、掺3%速凝剂、0.8%减水剂和12%硅粉的配合比,注浆后岩体完整性指数提升40%,巷道变形量减少60%,满足安全要求。
二、隧道衬砌背后空洞充填场景
1. 核心需求
隧道衬砌背后空洞需通过超细水泥浆液充填密实,防止衬砌因空洞导致受力不均而开裂或脱落,同时增强衬砌与围岩的粘结力。
2. 配合比设计原则
水灰比:0.6-0.8(低水灰比可减少浆液收缩,提高充填密实度);
外加剂:添加膨胀剂(5%-10%水泥质量)补偿浆液收缩,确保充填体与衬砌、围岩紧密贴合;
掺合料:掺入5%-15%粉煤灰,降低水泥用量,减少水化热,防止因温度应力导致充填体开裂。
3. 典型配合比(以1m³浆液为例)
材料
用量(kg)
作用说明
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超细水泥 | 800-900 | 主胶凝材料,充填空洞并固化 |
水 | 480-720 | 调节浆液流动性 |
膨胀剂 | 40-90 | 补偿收缩,增强充填密实度 |
粉煤灰 | 40-135 | 降低水泥用量,减少水化热 |
4. 实施要点
空洞探测:注浆前采用地质雷达或钻孔探测空洞位置和范围;
注浆管布置:在衬砌上钻孔并安装注浆管,注浆管间距1.0-1.5m,深入空洞内;
压力控制:初始注浆压力0.3-0.5MPa,待浆液充填空洞后逐步提升至0.8-1.2MPa,防止压力过大导致衬砌开裂。
5. 案例参考
某铁路隧道衬砌背后空洞充填工程,采用水灰比0.7、掺8%膨胀剂和10%粉煤灰的配合比,注浆后空洞充填率达95%以上,衬砌与围岩粘结力提升50%,满足运营安全要求。
三、地下连续墙接缝止水场景
1. 核心需求
地下连续墙接缝处易因施工误差或地质条件导致渗漏水,需通过超细水泥浆液填充接缝,形成隔水帷幕,防止地下水渗透。
2. 配合比设计原则
水灰比:0.5-0.7(低水灰比可提高浆液抗渗性);
外加剂:添加防水剂(2%-5%水泥质量)增强浆液抗渗性能;同时掺入减水剂(0.5%-1.0%水泥质量)提升浆液流动性;
掺合料:掺入10%-20%硅粉,提高结石体密实度和抗渗性。
3. 典型配合比(以1m³浆液为例)
材料
用量(kg)
作用说明
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超细水泥 | 850-950 | 主胶凝材料,填充接缝并固化 |
水 | 425-665 | 调节浆液流动性 |
防水剂 | 17-47.5 | 增强浆液抗渗性能 |
减水剂 | 4.25-9.5 | 减少用水量,提升浆液稳定性 |
硅粉 | 85-190 | 提高结石体密实度,增强抗渗性 |
4. 实施要点
接缝处理:注浆前对接缝进行清理,去除杂物和松散混凝土;
注浆管布置:在接缝两侧布置注浆管,注浆管间距0.5-1.0m,深入接缝内;
压力控制:初始注浆压力0.2-0.5MPa,待浆液填充接缝后逐步提升至0.8-1.0MPa,防止压力过大导致接缝开裂。
5. 案例参考
某城市地铁车站地下连续墙接缝止水工程,采用水灰比0.6、掺3%防水剂、0.8%减水剂和15%硅粉的配合比,注浆后接缝处渗水量从5L/(min·m)降至0.1L/(min·m)以下,满足抗渗要求。
四、不同场景配合比设计共性原则
材料选择:超细水泥粒径需≤20μm(比表面积≥600m²/kg),确保浆液可注入细小孔隙或接缝;
外加剂匹配:根据工程需求选择速凝剂、缓凝剂、减水剂、膨胀剂或防水剂,调节浆液凝结时间、流动性和抗渗性;
掺合料复合使用:硅粉提升强度和抗渗性,粉煤灰降低成本和减少水化热,需根据工程需求组合;
现场试验:正式注浆前进行小规模试验(如单孔注浆试验),验证配合比可行性。
总结
超细水泥在破碎岩体加固、隧道衬砌背后空洞充填、地下连续墙接缝止水等工程场景中均有广泛应用,其配合比设计需根据具体工程需求调整:
破碎岩体加固:高水灰比(0.7-0.9)+速凝剂+减水剂+硅粉,渗透岩体并快速凝结;
隧道衬砌背后空洞充填:低水灰比(0.6-0.8)+膨胀剂+粉煤灰,充填空洞并补偿收缩;
地下连续墙接缝止水:低水灰比(0.5-0.7)+防水剂+减水剂+硅粉,填充接缝并增强抗渗性。
通过针对性配合比设计,可确保超细水泥注浆效果满足工程需求(如加固、充填、止水)。