康春霞
摘 要：作者对浆施工中的各项指标进行了系统的测试，分析水泥粉煤灰注浆材料的特性，并对影响浆液硬化体强度、浆液流动度和粘度、浆液凝结时间等相关因素进行了讨论。最后，通过对水泥粉煤灰注浆材料在施工现场工作面底板注浆改造中的实际应用，体现出水泥粉煤灰注浆材料在性能方面的优势。
关键词：水泥粉煤灰；注浆材料；应用研究
1 试验所用材料及其方法
1.1 试验原材料
此次试验使用的粉煤灰，是由辽宁阜新鑫源粉煤灰建筑材料有限责任公司提供的F类Ⅱ级粉煤灰，水泥是由辽宁恒威水泥集团有限公司生产的强度等级为42.5的普通硅酸盐水泥。粉煤灰的活性是粉煤灰颗粒大小、表现形态以及玻璃化程度的综合反应，是衡量粉煤灰价值的重要参数之一。通过对粉煤灰中化学成分的检测以及比较分析可以判断出，该粉煤灰中细度与三氧化硫含量达到了相关规定的一级标准。除此之外，其烧失量、需水比也都达到了国家的一级标准，氧化钙的含量适中，能够满足此次试验的需要。
1.2 浆液配比设计
试验所采用的水固比（水与固体质量之比）、固相质量比（水泥与粉煤灰质量比）及不同百分比的水玻璃掺量（水玻璃占水泥质量的百分比）进行对比试验验，试验配合比设计见表1。
2 试验结果的分析与讨论
使用的浆液水灰比有1：0.5、1：0.6、1：0.8、1：1这四个水平线，并以此为标准展开。
2.1 浆液硬化体强度
（1）以龄期为核心进行比较
当水灰比一定的时候，选用不同煤灰含量与龄期，对浆液硬化体的强度进行比较。粉煤灰含量达到百分之二十的时候，有利于水泥与粉煤灰之间发生反应，对于浆液硬化体关于强度的要求，也能得到满足。除此之外，由于浆液硬化体凝结的时间较之前有些增加，浆液硬化体的强度也会随之增大。粉煤灰的含量在百分之十到百分之六十的范围内，增幅较大。
（2）以水灰比为核心进行比较
当龄期一定时，选用不同煤灰含量与水灰比，对浆液硬化体的抗压强度以及抗剪程度进行比较。从比较的结果来看，当固相质量比相同，水灰质量比不同时，粉煤灰含量的增加会导致浆液质量浓度的降低，硬化体的抗压强度也会随之下降。粉煤灰的含量一旦上升到百分之六十以后，水灰比对浆液硬化体的强度影响就不那么明显了。
通过上述分析可知，浆液硬化的强度在早期主要以水泥硬化的过程为主，而到了硬化的后期，则是以火山灰的反应为主。由于火山灰反应所需消耗的时间较长，从而导致了浆液硬化后期的时间被延长，强度也得到了相应的增长。因而，浆液在硬化的过程中，会随着龄期的增加，其强度必然也会不断增加。一旦浆液中水灰比的条件不同，那么粉煤灰中所含有和可溶性活性成分会在有水的情况下，发生反应，自行进行分解。水量越多，浆液水化反应的强度越大。
2.2 浆液流动度和粘度
流动度和粘度，是注浆材料中的两大主要性能参数，对于注浆施工作业的成败，起到了决定性的作用。注浆材料由于工作中的需要，必须拥有较好的流动性，才能使注浆材料快速沿注孔流入指定位置。因此，注浆材料的粘度也不能过大。一旦粘度过大，便会导致浆液在注入的过程中黏在孔壁的两侧，注入速度缓慢，粘度过大的注浆材料会沾染注孔孔道中的杂质，影响注浆材料的使用效果。由此看来，对于灌浆材料流动度以及粘度的控制，是水泥粉煤灰注浆材料研究过程中的重要环节，具体粉煤灰掺量、水灰质量比与粘度关系曲线如图1所示。
从试验结果来看，浆液中的水灰比提高，粉煤灰注浆材料的流动性就会不断提高，粘度也会不断下降，尤其是水灰比比例由小变大的过程中，粉煤灰掺量不超过百分之五十，注浆材料的流动度与粘度均可达到最佳效果。一旦掺量超过了百分之五十，水灰比到达1：1的时候，就会使注浆材料的粘度增加很多，不利于注浆施工。
2.3 注浆浆液凝结的时间
浆液在凝结的过程中，需要满足两个条件。首先，要确保注浆作业顺利完成。其次，要确保浆液硬化体的强度满足注浆施工的相关要求。从试验结果分析来看，当水灰比相同、固相质量比不同的时候，注浆浆液的凝结时间会受到粉煤灰掺量的影响而发生变化，粉煤灰掺量增加，注浆浆液凝结的时间也会延长，反之，则会减少。当水灰比不同、固相质量比相同的时候，水灰比越大，注浆浆液凝固的时间越长，反之，凝固的时间越短。粉煤灰掺量、水灰质量比与凝结时间的关系如图2所示。
3 配比及应用建议
从试验的结果来看，不同龄期的水泥粉煤灰浆液硬化体的抗压强度，会随着水灰比的增大而降低。当水灰比在1：0.5到1：0.8之间的时候，浆液的流动性会比较好，但硬化后的强度不高，加固效果不佳。当水灰比达到1：1以后，硬化强度会达到最佳状态，但是结石率会比较高，虽然加固效果好，但是流动性不佳，在注入浆液的过程中，会受到较大的阻碍。通过对室内水泥粉煤灰试验的分析，能更好的了解当地粉煤灰的特性，给工程施工提供更准确的数据。例如在我单位进行“新建北京至沈阳客运专线辽宁段TJ-9标”的止水帷幕灌浆、管棚注浆、锚杆注浆、隧道围岩等施工中，便可综合水泥粉煤灰的特性综合考虑配比问题。
建议如下：水泥粉煤灰浆液早期强度较低，但结实率高，流动性好，有利于施工，随着时间的延长，结实体后期的强度可以得到保证。粉煤灰含量为20%时，水泥和粉煤灰的物理化学反应较好，可注性能优异。
参考文献
[1]贺平.高掺量粉煤灰水泥注浆材料主要物理力学特性研究[J].商品混凝土，2014（33）.
[2]刘华，王勇，杜林.水泥-粉煤灰浆液在水电站隧洞灌浆中的应用[J].探矿工程（岩土钻掘工程），2012（04）：79-81.
