第6章 振孔高喷灌浆材料与制备
6.1 制浆材料及性能
6.1.1 水泥
高喷所使用的水泥品种和强度等级，应根据工程需要确定。宜采用普通硅酸盐水泥，其强度等级可为32.5级以上，质量应符合《通用硅酸盐水泥》（GB 175—2007）的规定。
水泥是一种粉状物，它与水化合后成为可塑性的物质，并能逐渐凝结硬化成坚硬的固体，称为水泥结石。因此，水泥是一种较好的水硬性胶结材料。
水泥的化学成分为氧化钙、氧化硅、氧化铝、氧化铁、氧化镁。其中铝酸三钙决定水泥浆的凝结速度；硅酸三钙为水泥结石体强度的主要来源；而硅酸二钙与水反应速度慢、热量小，决定水泥结石的后期强度；铁铝酸四钙决定水泥的抗拉强度。水泥中4种熟料矿物比例不同，其性能也不同。
1.品种及其主要特性
（1）硅酸盐水泥。凡以适当成分的生料烧至部分熔融，所得以硅酸钙为主要成分的硅酸盐水泥熟料，加入适量石膏，磨细制成的水硬性胶结材料，称为硅酸盐水泥。
硅酸盐水泥凝结硬化较快，耐冻性好，适用于早期强度要求高、凝结快，冬季施工及严寒地区遭受反复冰冻的工程，但耐热、耐腐蚀性差。
（2）普通硅酸盐水泥。由硅酸盐水泥熟料，加入适量混合材料、适当石膏磨细制成的水硬性胶凝材料，称普通硅酸盐水泥。
普通硅酸盐水泥具有耐冻性、早期强度高、和易性好等特点；但水化热高，抗腐蚀性能较差。
（3）矿渣硅酸盐水泥。凡在硅酸盐水泥熟料中，按水泥成品重量均匀加入20%～70%的粒状高炉矿渣，并按需要加入适量石膏，磨成细粉制成的水硬性胶凝材料，称为矿渣硅酸盐水泥。
矿渣硅酸盐水泥具有早期强度低、后期强度高、水化热较低、耐冻性较差、干缩性较大、和易性较差、析水性较大、耐热性好等特点。
另外，还有火山灰质硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥、复合硅酸盐水泥等。
2.组分
通用硅酸盐水泥的组分见表6-1。
表6-1 通用硅酸盐水泥的组分
注 摘自 《通用硅酸盐水泥》（GB175—2007）。
① 本组分材料应符合GB/T203、GB/T18046、GB/T1596、GB/T2847标准要求的粒化高炉矿渣、粒化高炉矿渣粉、粉煤灰、火山灰质混合材料。其中允许用不超过水泥质量8%且符合活性指标分别低于GB/T203、GB/T 18046、GB/T1596、GB/T2847标准要求的非活性混合材料或不超过水泥质量5%且符合JC/T742的规定。
② 本组分材料为符合GB/T203、GB/T18046标准的活性混合材料，其中允许用不超过水泥质量8%且符合GB/T 203、GB/T18046、GB/T1596、GB/T2847标准的活性混合材料或符合活性指标分别低于GB/T203、GB/T 18046、GB/T1596、GB/T2847标准要求的非活性混合材料或符合JC/T742的窑灰中的一种材料代替。
③ 本组分材料为符合GB/T2847的活性混合材料。
④ 本组分材料为符合GB/T1596的活性混合材料。
⑤ 本组分材料为由两种 （含）以上符合GB/T203、GB/T18046、GB/T1596、GB/T2847标准的活性混合材料或符合活性指标分别低于GB/T203、GB/T18046、GB/T1596、GB/T2847标准要求的非活性混合材料，其中允许用不超过水泥质量8%且符合JC/T742的窑灰代替。掺矿渣时混合材料掺量不得与矿渣硅酸盐水泥重复。
3.化学指标
通用硅酸盐水泥化学指标见表6-2。
表6-2 通用硅酸盐水泥化学指标
注 摘自 《通用硅酸盐水泥》（GB175—2007）。
① 如果水泥做压蒸试验，则水泥中氧化镁的含量 （质量分数）允许放宽至6.0%。
② 如果水泥中氧化镁的含量 （质量分数）大于6.0%时，需进行水泥压蒸安定性试验并合格。
③ 当有更低要求时，该指标由买卖双方确定。
4.水泥的强度与标号
水泥的强度决定熟料的矿物成分和细度，用强度等级来表示，如表6-3所示。
表6-3 水泥强度等级
国家标准《通用硅酸盐水泥》（GB 175—2007）规定：水泥按规定的方法制成试件，在标准温度的水中养护，测定其3d和28d的强度。按照测定结果，将水泥分为以下几种。
硅酸盐水泥：42.5、42.5R、52.5、52.5R、62.5、62.5R等6个等级。
普通硅酸盐水泥：42.5、42.5R、52.5、52.5R等4个等级。
矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥、复合硅酸盐水泥：32.5、32.5R、42.5、42.5R、52.5、52.5R等6个等级。
6.1.2 黏土、膨润土与外加剂
（1）黏土是由多种矿物的大小不同的颗粒所组成的混合体。一般把粒径小于0.005mm的颗粒称为黏粒，小于这种粒径的土称为黏土，作为细颗粒填充料加入浆液，用以减少水泥耗量，并能改善浆液的安定性和黏滞性。
黏土具有亲水性、分散性、稳定性、可塑性和黏着性等特点。
（2）在水泥浆中加入少量的膨润土，一般为水泥重量的2%～3%，起稳定剂作用，可提高浆液的稳定性、触变性，降低析水性。
（3）在一些特殊的工程中也用到一些水泥砂浆、水泥黏土砂浆、水泥水玻璃浆等。相关内容详见本书第11章。