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水泥系漿材介紹

水泥系漿材

1. 水泥系漿材

水泥系 漿材泛指利用高壓或低壓灌漿技術注入地層中,藉由置換、擠壓、劈裂、滲透等行為,達到增加地層強度、降低地層滲透性、防治地層液化等功能的含水泥(Cement)成分漿材。

水泥系漿材分為:單一成分漿材,即單純水泥或超微細水泥與潔淨水以不同水灰比均勻混和的懸濁液;複合成分漿材,即水泥、水與其他化學材料、皂土或細砂等材料以特定比例混和而成的懸濁液或半膠體懸濁液。

常用水泥系漿材,包含不同水灰比純水泥漿、不同水灰比超微細水泥漿、水泥砂漿、水泥化學漿、水泥皂土漿、不析離水泥等,針對不同環境及目的選用。

水泥系

2.各類水泥系漿材的特性

水泥系

3-1 水泥漿&水泥砂漿

水泥漿(Cement)是常用於高壓噴射灌漿及低壓填縫、擠壓、劈裂灌漿的漿液,常以水灰比(W/C)=1的方式拌合,遭逢地層土壤含水量高、存在富含水孔洞及軟弱帶或加固後土壤強度要求較高時,可以依照需求適度降低水灰比。

水泥漿用於高壓灌漿時,因為單位時間漿材需求量大,常使用高速拌合機(Mixing plant)搭配水泥儲料塔(Cement sio)進行供料;用於低壓灌漿時,則常用快速攪拌機(拌合)搭配慢速攪拌機(防止沉澱)進行供料。

水泥砂漿因為其流動性差但固化後強度高,多用於地層或構造物空隙填充。 漿材供料有現場機拌(On site Mixed mortar)及預拌(Ready mixed mortar)兩種(W/C約0.7),灌注時常用砂漿灌漿機進行定點填灌或重力流方式進行全面填充。

3-2 超微細水泥

超微細水泥(Ultrafine Cement)是一種經過研磨細化過的水泥產品,一般最大粒徑不大於20μm,D50約3μm (一般水泥最大粒徑約40μm) 。

常見的超微細水泥規格如下:

A.水泥細度(比表面積)≧8,000 cm²/g

B.抗壓強度:350kgf/cm²(7天)、500kgf/cm²(28天)(CNS1010)

C.最大粒徑不得大於20μm

D.真比重:3.0±0.1

超微細水泥因為其滲透性佳,除了用於結構物及地坪裂縫填充加固外,亦常運用在隧道、大壩、路堤及結構物基礎灌漿止水加固,以及土壤液化防治與疏鬆地層固結等用途。

超微細水泥

3-3 LW水泥化學漿

LW水泥化學漿使用「波特蘭I水泥漿」與「#3矽酸鈉漿材」依照不同比例調配後,可以達到瞬凝及緩凝效果。使用瞬凝效果時,常配合二重管工法進行2徑式灌注;使用瞬凝效果時,常配合單管灌漿工法進行1.5徑式灌注。

由於#3矽酸鈉化學漿的鈉離子含量略高,固化後的LW水泥化學漿耐久性差, 較不適用於長期湧水封堵使用(2年以上可能有劣化龜裂現象) 。 在鹽鹼性地層、有機質及汙染物侵蝕地層可能發生局部延時固化、無法固化或提早劣化現象。

#3矽酸鈉漿材價格較其他化學漿材便宜,灌注技術、使用設備及現場管理門檻略低, 具有施工費用的優勢。建議在已擬定應變方案的情況下,可於短期湧水封堵及無鹽鹼、無有機質汙染區域地盤加固使用。

3-4 FLW水泥化學漿

FLW水泥化學漿使用「波特蘭I水泥漿」與「SSA矽酸鈉漿材」依照不同比例調配後,可以達到超瞬凝、瞬凝及緩凝等效果,因此常運用2徑式灌注配合二重管工法或2徑式雙環塞工法進行灌注。

由於SSA化學漿的鈉離子及雜質含量低,固化後的FLW水泥化學漿耐久性、耐鹽鹼性及抗有機質及汙染物侵蝕能力較一般LW漿材表現優異。建議於進行湧水封堵、需要長期性地盤改良效果,或於鹽鹼地區、存在汙染區域進行地盤改良時,可採用FLW水泥化學漿材進灌注。

FLW水泥化學漿

3-5 水泥皂土漿

水泥皂土漿(CB漿)使用「波特蘭I水泥」與「鈉質粉狀皂土」依照比例加水調配而成,漿材具有微膨脹性,固化後有一定強度,且黏滯度較一般水泥漿高不易沖散,因此常用於地層或構造物與地層間空隙填充及局部止水運用。水泥皂土漿除了單獨用於地層空隙填充外,亦常搭配其他灌漿材料使用。

.例一:於雙環塞工法中,填充馬歇爾管周邊縫隙,固定外管﹔於化學漿灌注前,先利用雙環塞內管灌注CB漿填充地層空隙及擠壓軟弱帶,防止化學漿液灌注時過度擴散及壓力異常﹔運用CB漿的鹼性特質,於灌注化學漿前先行注入地層鹼化環境,以利化學漿灌注時控制膠凝時間,達到預期效果。

.例二:於多孔隙崩積岩塊層進行全面水泥漿灌注前,先使用CB漿在改良範圍週邊進行灌注,填充岩塊間空隙形成止水隔幕,以防止水泥漿注入時流失。

3-6 不析離水泥漿

不析離水泥漿使用「波特蘭I水泥漿」與「不析離添加劑」依照不同比例調配後,可以達到不被地下水稀釋、沖散及控制固化時間等效果。因為不析離水泥漿黏稠度較高,通常運用1徑式灌注方式進行灌漿。優質的不析離水泥漿除了不易被稀釋、沖散外,亦具備耐鹽鹼性,可用於濱海地區拋石圍堰及存在流動水的地層中使用。

不析離水泥漿

4.1 案例-複合式圍堰止水工法

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4.2案例-水庫圍堰壩體湧水封堵(FLW漿材)

4.3案例-坡地建築基底加固(微型樁+CB漿材+水泥漿材)

4.4案例-潛盾隧道發進、到達地盤改良(化學漿+CB漿)

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