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盾构同步注浆复合水泥基——水玻璃双液浆材料特性研究及强度模拟试验
| 论文题名： | 盾构同步注浆复合水泥基——水玻璃双液浆材料特性研究及强度模拟试验 |
| 关键词： | 盾构隧道;同步注浆;复合水泥基;水玻璃;双液浆;配合比;抗压强度 |
| 摘要： | 盾构法因其安全高效、优质环保的特点，已经成为隧道工程领域的主流工法之一。同步注浆作为盾构推进过程中的重要工序，对于地表沉降控制、缓解围岩变形等至关重要。目前同步注浆材料主要分为单液浆和双液浆，总体看来，水泥-水玻璃双液浆胶凝时间短、早期强度高，在软土地层和富水地层盾构施工中得到了广泛应用。但传统水泥-水玻璃双液浆耐久性差，抗水溶蚀能力差，而且成本高。在传统水-水玻璃双液浆的基础上，复合水泥基-水玻璃双液浆用粉煤灰和矿渣代替部分水泥掺入，利用碱激发粉煤灰和矿渣活性的特点，最终形成由低CaO/SiO2的C-S-H胶凝体和耐久性很好的无定形类沸石类物质共同构成的密实体结构，有效提高了双液浆耐久性，同时降低了成本。 本文开展了浆液特性试验，研究了粉料比例、水玻璃掺量、水灰比对复合水泥基-水玻璃双液浆流动性能、稳定性能、胶凝性能的影响规律，总结出适合盾构隧道同步注浆施工的最优配合比。同时，还研究粉料拌合方式对新拌A浆液性能的影响和养护条件对结石体抗压强度的影响。此外，将双液浆环状结石体置于模拟地层中养护，探究了复合水泥基-水玻璃双液浆在实际地层中的强度发展规律。 研究结果表明: (1)粉煤灰和矿渣代替部分水泥掺入，双液浆的流动度降低约10％，早期强度降低10％～15％，但是胶凝时间延长40％～80％,A浆液泌水率降低32％。水玻璃掺量为0.25～0.3时，双液浆流动性能较好，胶凝时间容易控制，结石体抗压强度高。水灰比增大，双液浆流动性增强、胶凝时间延长，但是抗压强度和稳定性有所降低。 (2)粉料拌合时，二次添加拌合水会导致A浆液泌水率增加约15％，流动性增强;二次添加粉料会导致A浆液泌水率减小约20％，流动性增强。在满足工程泌水率要求(＜5％)的前提下，二次添加拌合水更有利于A浆液的流动性能改善。 (3)利用幂函数拟合曲线，可以得到复合水泥基-水玻璃双液浆的回弹测强曲线，相对误差在10％以内，且相关系数为0.74，相关性良好，以此可以确定复合水泥基-水玻璃双液浆的回弹值与抗压强度之间的关系。环状结石体在模拟地层中养护，7d时抗压强度为12.5MPa，56d时抗压强度达到28.6MPa，能够很好地满足盾构隧道同步注浆要求。 |
| 作者： | 陈艺元 |
| 专业： | 建筑与土木工程 |
| 导师： | 李兴高 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 北京交通大学 |
| 学位年度： | 2017 |
| 正文语种： | 中文 |
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