滨海盐渍土地区盾构隧道用高性能注浆的推广应用10.26总汇.docx

滨海盐渍土地区盾构隧道用高性能注浆材料的推广应用中国建筑科学研究院建筑材料研究所一、传统注浆材料的作用及特点1.1传统注浆材料作用注浆材料为地铁工程中常用的功能性材料，是在地层裂隙和孔隙中起充填和固结作用的主要物质，它是实现堵水、加固或填充作用的关键。盾构地铁工程中注浆材料，主要用于填充管片与岩层之间、管片与盾尾壳体之间空隙，起到防止管片错位、减少地表沉降的作用。1.2传统盾构注浆材料的特点传统盾构注浆材料多以普通硅酸盐水泥、复合水泥、二级粉煤灰、膨润土、砂、水为主要组分，为保证注浆材料浆体的流动性、防止浆液堵管，通常采用高水胶比，高胶砂比，并掺用大量掺加膨润土。传统注浆材料主要注重浆体的填充作用，对浆体抗渗、防腐蚀性能关注不高，传统注浆材料中较大的水胶比、较高的胶砂比，大量的膨润土掺入使得传统注浆材料存在强度低（略高于周边土体强度）、密实性不高、几乎无抗水渗及防腐蚀作用的特点。图1.1为国内某盾构地铁工程用传统注浆材料的浆液放置后的情况。泌水空洞图1.1国内某盾构地铁工程用传统注浆材料由图1.1中可知，某盾构地铁工程用注浆材料放置后泌水严重，此类浆液注入盾构管片背后容易形成空洞，从而引起填充不够而产生的地表沉降和渗水、漏水等问题。尤其在滨海盐渍土地区，地下水及地下水中的有害侵蚀介质将对管片等混凝土结构造成直接的物理、化学性侵蚀。二、高性能注浆材料的产品开发思路及研发基础2.1产品开发思路通过优选烧成超细粉体材料，结合采用高性能外加剂以及具有氯离子、硫酸根离子吸附、固化作用的离子固化剂，并通过配合比优化技术，改善注浆材料浆体的施工性能、抗水分散性能、填充性能、强度及抗渗防腐蚀性能。烧成超细粉体材料（UFA）性能优异，可显著提高盾构注浆材料浆体的流动性、和易性、可施工性，提高注浆材料的强度、抗渗性及抗腐蚀性能；离子固化剂为一种具有氯离子、硫酸根离子吸附和离子交换、固化作用的复合型添加剂，可吸附、固化已经存在的可溶性氯离子、硫酸根离子数量；高性能复合外加剂（PCE）的使用及配合比的优化可进一步提高浆体的强度、密实性，减少浆体的体积收缩，提高浆体的抗渗性及耐久性。以上改性措施综合利用，可以配制出流动性、和易性更好，凝结时间更合理，抗压强度更高、具有抗水分散、抗渗、抗腐蚀性能的高性能注浆材料，从而改善盾构隧道的渗水、腐蚀破坏等问题。2.2研发基础在混凝土耐久性研究领域，本单位申请并承担了多个相关研究项目：科研院所技术开发专项资金项目“绿色高性能混凝土关键技术研究”、科技部科研院所社会公益研究专项项目“混凝土耐久性标准化试验及评价方法研究”、“十一五”国家科技支撑计划课题“海砂在建设工程应用的关键技术及产品开发”、“十一五”国家科技支撑计划课题“高强高性能混凝土应用技术研究”、“十二五”国家科技支撑计划课题“固体废弃物本地化再生建材利用成套技术”、院自筹基金标准规范类项目“极限配合比混凝土基本想能和长期性能试验研究”，在矿物掺合料利用方面，有院自筹项目“复合掺合料的综合利用”等。以上的研究项目对混凝土耐久性技术、工业废渣在混凝土中的应用技术以及滨海侵蚀环境高性能混凝土耐久性技术等应用技术进行了深入系统的研究，研究成果已经应用于工程实践，并取得了良好的社会响应。近年来，本单位在混凝土耐久性、矿物掺合料利用及灌浆材料方面还开展了大量的标准、技术服务、产品开发工作，并且编制完成一系列混凝土及灌浆材料方面的重要标准规范，混凝土耐久性方面的规范有《混凝土质量控制标准》、《普通混凝土长期性能与耐久性能试验方法标准》、《混凝土耐久性检验评定标准》；与矿物掺合料利用相关的标准有《复合矿物掺合料》、《混凝土和砂浆用天然沸石粉》、《用于混凝土的粒化电炉磷渣》、《用于混凝土的粒化电炉磷渣》、《水泥砂浆和混凝土用天然火山灰质材料》、《石灰石粉在混凝土中的应用技术规程》、《石灰石粉混凝土》等；灌浆剂方面编制的标准有《预应力孔道灌浆剂》、《钢筋连接用套筒灌浆剂》等。本单位在混凝土耐久性领域、矿物掺合料领域及注浆、灌浆材料领域的科研、标准制定及产品研发应用基础，为滨海盐渍土地区盾构隧道用特种改进注浆材料的开发提供了大量的理论、研究、技术与应用支撑；单位的国家重点试验室为产品研发提供了良好的试验研究平台；单位老一代资深专家及中青年技术骨干专家也为产品开发工作积极的献言献策，提供了极具前瞻性和实用性的指导意见。在各方的努力推动下，开发出了一系列的高性能注浆材料，新产品具有良好的施工性能，最重要的是，产品在抗渗型、抗水分散方面性能突出，产品还具有低收缩、结石体强度高、固化有害环境介质的性能，可显著改善传统注浆材料使用后渗水、开裂、锈蚀等问题。三、高性能注浆材料与传统注浆材料性能对比3.1注浆材料配合比注浆材料配合比参数见表3.1，其中传统注浆材料胶砂比为1/0.67，特种