普通水泥浆

普通水泥浆采用普通硅酸盐水泥（粒径D95多小于80μm）作为主要原材料，它是目前应用最广泛的注浆材料之一。普通水泥浆具有强度高、耐久性好、无毒、无味、材料来源广、价格低廉等优点。普通水泥浆简称C浆。

（1）浆液凝胶机理

水泥的主要化学成分为硅酸三钙（3CaO·SiO2）、硅酸二钙（2CaO·SiO2）、铝酸三钙（3CaO·Al2O3）、亚铁铝酸四钙（4CaO·Al2O3·Fe2O3）。

1）硅酸三钙水化反应。硅酸三钙与水起化学反应的速度很快，它是水泥浆结石强度的主要来源，水泥28 d的强度主要取决于它。反应生成物含水硅酸二钙呈胶质状态，几乎不溶于水。

3CaO·SiO2＋nH2O→2CaO·SiO2·（n-1）H2O＋Ca（OH）2

2）硅酸二钙水化反应。硅酸二钙与水起化学反应的速度比硅酸三钙慢，水泥的后期强度完全依赖于它。

2CaO·SiO2＋nH2O→2CaO·SiO2·nH2O

3）铝酸三钙水化反应。铝酸三钙与水起化学反应速度最快，它是水泥3 d强度的主要影响因素，但其含量不宜过多，因为过多会使水泥水化时急速凝结硬化，不利于施工。

3CaO·Al2O3＋nH2O→3CaO·Al2O3·nH2O

（2）配浆计算

普通水泥浆采用普通水泥加水配制。水泥浆浓度用水灰比W表示，水灰比为水和水泥的重量比。普通硅酸盐水泥密度一般为3.05～3.2 g/cm3，在配浆计算时，通常取3 g/cm3进行近似计算。

地下工程注浆技术

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式中：W为水泥浆的水灰比；mw为水的质量（g）；mc为水泥的质量（g）；Vg为水泥浆的体积（cm3）；Vw为水的体积（cm3）；Vc为水泥的体积（cm3）；ρw为水的密度（g/cm3），取1；ρc为水泥的密度（g/cm3），取3。

计算配制一定体积水泥浆所需水泥和水的质量分别为：

地下工程注浆技术

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（3）主要性能指标

1）凝胶时间。采用32.5 R普通硅酸盐水泥配制普通水泥浆，测试浆液的主要性能指标，测试结果见表3-2。

表3-2 普通水泥浆主要性能指标

根据测试数据绘制普通水泥浆凝胶时间曲线，如图3-2。

由普通水泥浆凝胶时间变化曲线来看：随着水泥浆水灰比增大，浆液凝胶时间呈线形增长。

2）抗压强度。根据测试数据绘制普通水泥浆抗压强度曲线，如图3-3。

由普通水泥浆抗压强度变化曲线来看：当水泥浆水灰在0.5∶1～1∶1 之间时，随着水灰比增大，浆液抗压强度降低；当水泥浆水灰比大于1∶1 时，浆液抗压强度基本保持不变。分析原因，这主要是由于过多的水分并未参与水化反应而被析出，对浆液的抗压强度不形成影响。因此，在注浆施工中，建议浆液的水灰比不宜大于1∶1。

图3-2 普通水泥浆凝胶时间变化曲线

图3-3 普通水泥浆抗压强度变化曲线

3）析水性。由于浆液中固体颗粒的沉积，从而使浆液在长时间放置后会发生析水现象。将浆液沉积所析出的水的体积与浆液体积的比值称为析水率。水泥浆的析水率与浆液的浓度、水泥颗粒细度，以及水泥品种等因素有关。同样水泥品种，同样水灰比的情况下，水泥颗粒越细，析水率越小。

析水率的测试方法：取200mL水泥浆，盛于直径相同的玻璃量筒内，用塞子塞紧加以摇荡或在量筒内使用玻璃棒快速搅拌浆液，使浆液混合均匀。然后将量筒静放在试验台上，水泥颗粒开始下沉，清水厚度自上向下逐渐增加。每隔一定时间，读记清水厚度一次，一直继续到清水高度呈稳定状态停止。稳定标准一般是连续三个析水值的读数相同或者仅有微小差距。这个析水的全过程时间称为析水时间。测试普通水泥浆的析水率，测试结果见表3-3。试验采用42.5 R普通硅酸盐水泥。

表3-3 普通水泥浆析水率

根据测试数据绘制普通水泥浆析水率变化曲线，如图3-4。

由普通水泥浆析水率变化曲线来看：随着水泥浆水灰比增大，浆液析水率增大。

普通水泥浆易析水沉积、稳定性差、凝胶时间较长，在地下水流速较大的条件下注浆时，浆液易受水的冲刷而稀释，严重地影响着水泥浆的凝胶化性能。因此，常在水泥浆中加入悬浮剂（如膨润土，掺量为1%～3%）以减少浆液的析水率，加入速凝剂（如水玻璃，掺量为1%～5%）以缩短浆液凝胶时间。

（4）现场配制

1）配制计算。现场配制浆液时，首先根据搅拌桶容积计算配浆所需要的用水量和水泥用量。当采用普通搅拌机时，按搅拌桶容积的60%～80%计算；当采用高速搅拌机时，按搅拌桶容积的40%～60%计算。计算出的水泥用量按袋（每袋50kg）取整，然后再计算出用水量。

图3-4 普通水泥浆析水率变化曲线

现场进行浆液配制时，为了配浆快速、方便，通常根据搅拌桶直径，将用水量换算为水位高度，做好标记。

2）浆液配制。现场配制液浆时，应先在搅拌桶中放入计算的用水量，然后再加入水泥，搅拌均匀后再加入外加剂。

（5）浆液优缺点

1）优点。①凝胶时间长，具有较长的可注期；②具有较高的固结体强度；③单价低。

2）缺点。①初凝时间长，易被地下水稀释，影响其凝胶化性能和强度；②终凝时间长，强度上升缓慢，不利于注浆完成后就立即进行开挖作业；③颗粒粗，在细砂层中注浆困难。

（6）适用范围

1）通常来说，注浆材料的颗粒细度不应大于裂隙宽度的 ，因此，普通水泥浆适宜于宽度大于0.2mm的裂隙岩体注浆。

2）适用于渗透系数大于10-2cm/s中粗砂、粗砂、砂砾石、砂卵石，以及断层破碎带注浆。

3）当地层富含水，或地下水流速大于80～100m/d时，不宜采用普通水泥浆进行注浆堵水。

（7）使用注意事项

1）普通水泥浆宜采用32.5 R、42.5 R普通硅酸盐水泥配制，以保证强度，必要时可采用早强水泥。

2）采用普通水泥单液浆时，建议浆液水灰比不宜大于1∶1。

3）使用普通搅拌机时，浆液搅拌时间不应短于3min；使用高速搅拌机时，浆液搅拌时间不应短于30sec。

4）浆液应随用随配，搅拌时间大于4 h的浆液不宜使用，应做废弃处理。

水泥砖价格比黄土砖贵不少。水泥砖是指利用粉煤灰、煤渣、煤矸石、尾矿渣、化工渣或者天然砂、海涂泥等（以上原料的一种或数种）作为主要原料，用水泥做凝固剂，不经高温煅烧而制造的一种新型墙体材料称之为水泥砖。

粘土：要含有一定量的松散颗粒，以利于拌水泥。含砂量少的粘土，可在土中配砂。含砂量少又较硬的粘土，须磨碎后再配砂。

掺入10%的425#普通硅酸盐水泥，能提高砖的强度和耐水性能，浸水后不开裂。否则，一般砖会出现开裂现象。

掺入少量外加剂（加强剂），除提高砖的硬结强度外，还能减少水泥用量，降低制品成本。

用水量适当，砖的强度就高。成型水分少，砖的强度则差，物料在模内阻力大，单面加压，砖底面不密实；成型水分多，底面潮湿，出模时容易碰坏。当砂土含水率为3—5%，成型时的用水量以10%为宜。若原料细砂过多，则降至8%。

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