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摘 要：自凝灰浆由水、水泥、膨润土加入缓凝剂和分散剂配制而成，是一种塑性防渗材料。讨论自凝灰浆原材料的选用及配合比的范围，并通过对比武汉阳逻长江大桥南锚碇基坑防渗墙工程和三峡三期围堰防渗墙工程，探讨水泥用量对防渗墙性能的影响。
关键词：自凝灰浆 性能 原材料 配合比
1007-3973（2013）001-026-03
1 引言
自凝灰浆由水、水泥、膨润土加入缓凝剂和分散剂配制而成，是一种强度较低、受力后能够产生较大变形而不出现裂缝的塑性防渗材料，用于制作防渗墙。在挖槽过程中，将浆液不断注入槽孔中起固壁作用；槽孔开挖完成后，灰浆与地层中的砂土颗粒混合后自行凝结成柔性防水墙。
自凝灰浆原材料的选择对其性能有很大的影响，同时自凝灰浆的配合比可采用的范围比较大，由于配合比不同，自凝灰浆防渗墙的性能指标也就不同，可根据不同工程的实际要求采用不同的配合比。
2自凝灰浆原材料
水泥按性能和用途可分为通用水泥、专用水泥和特性水泥，自凝灰浆中采用通用水泥。较常用的通用水泥有硅酸盐水泥、普通水泥、矿渣水泥、火山灰水泥、粉煤灰水泥和复合水泥。硅酸盐水泥对于地上、地下和水中的工程都适用，对早期强度有要求的工程同样适用；普通水泥的适用范围与硅酸盐水泥基本相同。矿渣水泥虽然初凝时间长，灰浆凝结体的后期强度较高，但是早期强度较低，在防渗墙施工过程中容易造成槽孔坍塌，不适合应用于自凝灰浆中。火山灰水泥适用于地下和水中的大体积工程，虽然抗渗性好，但是早期强度较低，不适宜应用于自凝灰浆中。粉煤灰水泥同样因早期强度较低而不适用；复合水泥的性能受所用混合材料性能的影响，较为复杂，故不作考虑。
综上只有硅酸盐水泥和普通水泥适用，而普通水泥与硅酸盐水泥除细度、凝结时间和强度等级不同外，其他技术性质及应用与硅酸盐水泥相同，考虑到普通水泥的凝结时间较长，故选用普通水泥。
选用四种缓凝剂：食糖、木质素类1050缓凝剂、混凝土工程中常用的缓凝高效减水剂ZB—1A和萘系的JG3进行试验，为保证试验的准确性，浆液其他成分完全相同。得到的试验结果是食糖的缓凝效果最好，食糖加量为水泥的0.27%效果就很明显，且初凝时间大于16h。其他依次是1050、JG3、ZB—1A，但是效果都不理想，即使是效果较好的1050，为了达到较好的缓凝效果，其加量需达水泥的
自凝灰浆在国内的研究与国外还有一定的差异，国外一般认为，自凝灰浆凝结体属于一种低强、低弹的柔性材料，与地基基础的弹模及强度相近，故其适应地基的变形能力较强，例如法国施工的大亚湾核电站围堰防渗墙，其抗压强度仅为0.088～0.109MPa。而国内则认为，防渗墙应有较大
以国内的武汉阳逻长江大桥南锚碇基坑防渗墙工程与三峡三期围堰防渗墙工程进行对比，研究配合比对自凝灰浆防渗墙性能的影响。研究方法是防渗墙成槽完成后，从槽的上、中、下部取尚未凝固的灰浆，装模成型养护后形成自凝灰浆凝结体，研究灰浆凝结体的抗压强度、渗透系数、弹性模量和渗透比降。
武汉阳逻长江大桥南锚碇基坑工程中要求抗压强度R28=0.2～0.3 MPa，墙体渗透系数k≤1€？0-6cm/s，弹性模量E28<80 MPa，墙体允许渗透比降J>25。自凝灰浆原浆配合比见表1，灰浆凝结体的性能指标见表2。
三峡三期围堰防渗墙工程要求R28≥0.5 MPa，k≤1€？0-6cm/s，E28=120～240 MPa，J>40。三期围堰防渗墙自凝灰浆原浆配合比见表3，灰浆凝结体的性能指标见表4。
通过对比可以看出，由于地质条件的不同，混入自凝灰浆中的砂土颗粒含量就不同，从而造成墙体弹性模量的较大差异；在膨润土、分散剂和缓凝剂用量相同的条件下，水泥用量越大，抗压强度和弹性模量越大，而渗透系数则越小。
4 结语
本文通过自凝灰浆原材料的选用及配合比的对比分析，得出以下结论：
（1）自凝灰浆中的水泥选用早期强度高、凝结时间长的普通水泥，通过实验确定食糖在自凝灰浆中的缓凝效果最好，膨润土可采用Ⅱ级钙土，分散剂则选用纯碱。
（2）水泥用量与自凝灰浆凝结体的抗压强度和弹性模量成正比，与渗透系数成反比。
参考文献：
阮文军，黄晓平，等.特大深基坑自凝灰浆挡水帷幕技术[J].长春工程学院学报（自然科学版），2004，5（2）：5-8.
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[4] 徐国平，等.阳逻长江大桥南锚碇基坑工程封水、降水、排水系统设计[J].公路，2004（10）：17-22.
[5] 邓百印，卜云峰.武汉阳逻长江大桥南锚碇工程挡水帷幕自凝灰浆防渗墙施工[J].资源环境与工程，2007，21（1）：26-29.
[6] 蒋振中，郭宏波.武汉阳逻长江公路大桥南锚碇地下连续墙施工的重要技术创新[A].第二届全国岩土与工程学术大会论文集（下册）[C].北京：科学出版社，2006：386-395.
[7] 东义军.自凝灰浆防渗墙在三峡三期围堰工程中的应用[A].夏可风.2004水利水电地基与基础工程技术[C].赤峰：内蒙古科学技术出版社，2004：64-67.
关键词：自凝灰浆 性能 原材料 配合比
1007-3973（2013）001-026-03
1 引言
自凝灰浆由水、水泥、膨润土加入缓凝剂和分散剂配制而成，是一种强度较低、受力后能够产生较大变形而不出现裂缝的塑性防渗材料，用于制作防渗墙。在挖槽过程中，将浆液不断注入槽孔中起固壁作用；槽孔开挖完成后，灰浆与地层中的砂土颗粒混合后自行凝结成柔性防水墙。
自凝灰浆原材料的选择对其性能有很大的影响，同时自凝灰浆的配合比可采用的范围比较大，由于配合比不同，自凝灰浆防渗墙的性能指标也就不同，可根据不同工程的实际要求采用不同的配合比。
2自凝灰浆原材料
2.1水泥
自凝灰浆防渗墙施工要求灰浆的初凝时间长，早期强度高，后期强度高，故水泥的选用也应满足以上要求。水泥按性能和用途可分为通用水泥、专用水泥和特性水泥，自凝灰浆中采用通用水泥。较常用的通用水泥有硅酸盐水泥、普通水泥、矿渣水泥、火山灰水泥、粉煤灰水泥和复合水泥。硅酸盐水泥对于地上、地下和水中的工程都适用，对早期强度有要求的工程同样适用；普通水泥的适用范围与硅酸盐水泥基本相同。矿渣水泥虽然初凝时间长，灰浆凝结体的后期强度较高，但是早期强度较低，在防渗墙施工过程中容易造成槽孔坍塌，不适合应用于自凝灰浆中。火山灰水泥适用于地下和水中的大体积工程，虽然抗渗性好，但是早期强度较低，不适宜应用于自凝灰浆中。粉煤灰水泥同样因早期强度较低而不适用；复合水泥的性能受所用混合材料性能的影响，较为复杂，故不作考虑。
综上只有硅酸盐水泥和普通水泥适用，而普通水泥与硅酸盐水泥除细度、凝结时间和强度等级不同外，其他技术性质及应用与硅酸盐水泥相同，考虑到普通水泥的凝结时间较长，故选用普通水泥。
2.2 缓凝剂
根据自凝灰浆防渗墙的施工经验，灰浆原浆的初凝时间应大于24h，但不宜大于36h，这样才能保证在施工过程掺入土砂的灰浆不致过早凝固，也能防止浆液较长时间不凝固或早期强度太低的情况。选用四种缓凝剂：食糖、木质素类1050缓凝剂、混凝土工程中常用的缓凝高效减水剂ZB—1A和萘系的JG3进行试验，为保证试验的准确性，浆液其他成分完全相同。得到的试验结果是食糖的缓凝效果最好，食糖加量为水泥的0.27%效果就很明显，且初凝时间大于16h。其他依次是1050、JG3、ZB—1A，但是效果都不理想，即使是效果较好的1050，为了达到较好的缓凝效果，其加量需达水泥的
1.1%，但是4h浆液就初凝了，不能用于自凝灰浆中。
2.3 膨润土与分散剂
为了提高灰浆凝结体的强度和抗渗性能，可在自凝灰浆中加入石粉，但是石粉掺加量达到一定的比例后，初凝时间会大大缩短，这对防渗墙的施工是非常不利的。如果降低石粉的掺量，就会出现严重的泌水现象，泌水现象可通过采用增加水泥用量，在膨润土制浆时加入分散剂来解决。膨润土可采用Ⅱ级钙土，在建筑中常用的分散剂有纯碱和水玻璃，根据自凝灰浆的原材料组成及性能要求，选用纯碱更加合适。3 自凝灰浆配合比
在第十四届国际大坝会议上推荐的自凝灰浆配合比是：水：水泥：膨润土=1000kg：（80～350）kg：（30～50）kg，外加剂若干，指标非常宽。由于配合比的不同，灰浆凝结体的物理力学指标范围也很大，抗压强度R28=0.1～1MPa，弹性模量E28=40～300MPa，渗透系数k<1€？0-6cm/s，允许渗透坡降15～60。自凝灰浆在国内的研究与国外还有一定的差异，国外一般认为，自凝灰浆凝结体属于一种低强、低弹的柔性材料，与地基基础的弹模及强度相近，故其适应地基的变形能力较强，例如法国施工的大亚湾核电站围堰防渗墙，其抗压强度仅为0.088～0.109MPa。而国内则认为，防渗墙应有较大
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的抗压强度才能防止墙体破坏，例如武汉阳逻长江大桥南锚碇基坑防渗墙要求的抗压强度为0.2～0.3MPa；三峡三期围堰防渗墙的抗压强度则采用大于0.5MPa。以国内的武汉阳逻长江大桥南锚碇基坑防渗墙工程与三峡三期围堰防渗墙工程进行对比，研究配合比对自凝灰浆防渗墙性能的影响。研究方法是防渗墙成槽完成后，从槽的上、中、下部取尚未凝固的灰浆，装模成型养护后形成自凝灰浆凝结体，研究灰浆凝结体的抗压强度、渗透系数、弹性模量和渗透比降。
武汉阳逻长江大桥南锚碇基坑工程中要求抗压强度R28=0.2～0.3 MPa，墙体渗透系数k≤1€？0-6cm/s，弹性模量E28<80 MPa，墙体允许渗透比降J>25。自凝灰浆原浆配合比见表1，灰浆凝结体的性能指标见表2。
三峡三期围堰防渗墙工程要求R28≥0.5 MPa，k≤1€？0-6cm/s，E28=120～240 MPa，J>40。三期围堰防渗墙自凝灰浆原浆配合比见表3，灰浆凝结体的性能指标见表4。
通过对比可以看出，由于地质条件的不同，混入自凝灰浆中的砂土颗粒含量就不同，从而造成墙体弹性模量的较大差异；在膨润土、分散剂和缓凝剂用量相同的条件下，水泥用量越大，抗压强度和弹性模量越大，而渗透系数则越小。
4 结语
本文通过自凝灰浆原材料的选用及配合比的对比分析，得出以下结论：
（1）自凝灰浆中的水泥选用早期强度高、凝结时间长的普通水泥，通过实验确定食糖在自凝灰浆中的缓凝效果最好，膨润土可采用Ⅱ级钙土，分散剂则选用纯碱。
（2）水泥用量与自凝灰浆凝结体的抗压强度和弹性模量成正比，与渗透系数成反比。
参考文献：
阮文军，黄晓平，等.特大深基坑自凝灰浆挡水帷幕技术[J].长春工程学院学报（自然科学版），2004，5（2）：5-8.
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[5] 邓百印，卜云峰.武汉阳逻长江大桥南锚碇工程挡水帷幕自凝灰浆防渗墙施工[J].资源环境与工程，2007，21（1）：26-29.
[6] 蒋振中，郭宏波.武汉阳逻长江公路大桥南锚碇地下连续墙施工的重要技术创新[A].第二届全国岩土与工程学术大会论文集（下册）[C].北京：科学出版社，2006：386-395.
[7] 东义军.自凝灰浆防渗墙在三峡三期围堰工程中的应用[A].夏可风.2004水利水电地基与基础工程技术[C].赤峰：内蒙古科学技术出版社，2004：64-67.