CN1151980A - 岩锚支护早强型锚固注浆材料及其制浆工艺 - Google Patents

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汪在芹
李晓鄂
杨启贵
蒋硕忠
薛希亮
廖国胜
程少荣
吴海滨
王树清
高峰
黄良锐
蔡胜华
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Abstract

本发明公开了一种岩锚支护早强型锚固注浆材料及其制浆工艺，具体包括内锚固段用水泥净浆和水泥砂浆，以及外锚头用混凝土。它们是以普通硅酸盐水泥为主要材料加入相应组分，并加入适量外加剂配合而成。其早强型锚固水泥净浆和水泥砂浆的3天抗压强度分别可达33.0～45.4MPa和35.3～38.5MPa，1小时后流动度仍可保持在16cm以上，施工性能良好。相应的早强型混凝土的3天抗压强度可达30.0～37.0MPa，能满足快速岩锚支护的需要。

Description

岩锚支护早强型锚固注浆材料及其制浆工艺
本发明涉及岩锚支护施工中锚索或锚杆的粘结注浆材料及其制浆工艺，具体地指用于内锚固段的早强型锚固水泥净浆和水泥砂浆及其制浆工艺，以及用于外锚头的早强型混凝土。
在岩锚支护施工过程中，锚索或锚杆的锚固通常采用的做法是先在需要锚固的岩体部位钻孔，然后插入锚索或锚杆，灌注水泥浆或水泥砂浆粘接锚固。但常规浆材不具备早期强度，灌浆后需要较长的待凝等强时间，才能进行锚索或锚杆的张拉锁定，这样不仅其施工工期很长，而且易与其它施工工序相互干扰，难以满足快速锚固支护的需要。为了解决上述存在的问题，水泥药卷式锚固剂等得到了广泛的应用，公告号为CN2063168U和CN2073475U的中国实用新型专利申请说明书分别公开了水泥基药卷式锚固剂和超快硬普通水泥卷锚杆，公开号为CN1055166A的中国发明专利申请公开说明书也公开了一种锚杆锚固剂，它们的早期拔拉力和早期强度都较高，但水泥卷式锚杆对造孔要求很严，特别是孔径较大时药卷不易填充密实，从而影响锚杆的锚固效果。据《岩石力学》1995年第1-2期“小浪底水利枢纽地下工程技术专题研究”报导，为了获得早强水泥砂浆锚固浆材，浆材配方中采用了4-5种外加剂来达到这一目的，其推荐的施工配方及工艺较为复杂。
本发明的目的是提出一种配方简单、易于施工的、用于岩锚支护内锚固段的早强型水泥净浆和水泥砂浆及其制浆工艺，相应地提供一种用于外锚头的早强型混凝土，满足快速岩锚支护的要求。
为达到上述目的，本发明所研制的用于岩锚支护内锚固段的早强型水泥净浆，由普通硅酸盐水泥、外加剂和水组成。该水泥净浆的各组份份数(重量)分别为：
普通硅酸盐水泥        88-92
膨胀剂                8-12
高效减水剂        0.3-0.7
水                30-35
本发明所研制的用于岩锚支护内锚固段的早强型水泥砂浆，由普通硅酸盐水泥、砂、外加剂和水组成。该水泥砂浆的各组份份数(重量)分别为：
普通硅酸盐水泥    88-92
膨胀剂            8-12
高效减水剂        0.3-0.7
水                32-38
砂                50-100
在上述水泥净浆和水泥砂浆的研制过程中，为了使浆液流动度满足施工要求，其制浆工艺采用了一种减水剂后掺法，其要点于：先将水泥净浆或水泥砂浆组合物中除高效减水剂外的其它组份混合搅拌均匀，放置5-15分钟，再掺入高效减水剂搅拌3-8分钟，然后按常规方法注浆。结果发现浆液流动度提高，特别是降低了流动度沿时损失的幅度，在浆液制备1小时后其流动度至少可保持在16cm以上，保证了早强锚固注浆材料具有良好的施工性能。
在岩锚支护内锚固段采用早强型锚固注浆材料的同时，为了与内锚固段早强浆材相配套，使锚索或锚杆能尽早张拉，并具有足够的承载能力，相应地要求外锚头亦应采用具有较高强度和良好早强性能的混凝土锚固。本发明所研制的用于岩锚支护外锚头的早强型混凝土，由普通硅酸盐水泥、砂、石、外加剂和水组成，该混凝土的各组份份数(重量)分别为：
普通硅酸盐水泥      100
砂                  100-150石                  200-250
水                  30-35
高效减水剂          0.6-1.8
本发明的优点在于：所研制的锚固注浆材料具有早期强度高、流动性好、配方简单、易于操作的特点，还具有微膨胀性能，且对钢筋无锈蚀影响。其早强型水泥净浆和水泥砂浆的3天抗压强度分别可达33.0-45.4MPa和35.3-38.5MPa，早强型混凝土的3天抗压强度可达30.0-37.0MPa。能满足快速岩锚支护的要求，特别是能满足三峡工程岩锚施工的实际需要，解决岩锚施工工期问题，缩短锚索或锚杆内锚固段灌浆后的待凝等强时间，尽量减少与其它施工工序的干扰。
附图为岩锚支护施工结构示意图。
以下结合附图及实施例对本发明作进一步详细的说明：
如附图所示在岩体8上需要锚固的部位钻有孔9，由隔离架4联接并分隔开的锚索2或锚杆2置于其中，孔9内还插入有进浆管1和回浆管5。止浆环3将孔9分隔为二段。由止浆环3向孔9内延伸为内锚固段，本发明的内锚固段注浆材料——早强型水泥净浆和早强型水泥砂浆就应用于此段。水泥净浆主要用作较长的锚索注浆材料，而用作较短的锚杆注浆材料可以是水泥净浆，也可以是水泥砂浆，主要根据施工工期、成本、施工难易程序等决定。由止浆环3向孔9外延伸为自由段，自由段可灌注一般常规浆材。岩体8外设有张拉锚索(或锚杆)2的工作锚具7，外锚头6即是用本发明的早强型混凝土制成的。
实施例1：早强型水泥净浆及其制浆工艺
    普通硅酸盐水泥(525#)    92kg
    膨胀剂(AEA)             8kg
    高效减水剂(GYA          0.7kg
    水                      32kg
制浆步骤为先将水泥、膨胀剂混匀，加水搅拌3-8分钟，静置5-15分钟后再掺入高效减水剂搅拌3-8分钟，按GB8077-87《混凝土外加剂匀质性试验方法》，参照GB177-85《水泥胶砂强度检验方法》试验，可制成初始流动度24.5cm，1小时后流动度仍为17.8cm的浆液，其固结后3天抗压强度为37.4MPa。
实施例2：早强型水泥砂浆及其制浆工艺
普通硅酸盐水泥(525#)    92kg
膨胀剂(AEA)             8kg
高效减水剂(GYA)         0.5kg
水                      34kg
砂                      100kg
制浆步骤为将上述水泥、砂和膨胀剂混合均匀，加水搅拌3-8分钟，静置5-15分钟后，再掺入高效减水剂搅拌3-8分钟，参照GB177-85《水泥胶砂强度检验方法》试验，制成的浆液固结后3天抗压强度为38.5MPa。
实施例3：早强型混凝土
普通硅酸盐水泥(525#)    540kg
砂                      578kg
石                      1108kg
水                      168kg
高效减水剂(DM-100)      5.4L(比重为1.2kg/L)
将上述各组份按《水工混凝土试验规程SD105-82》有关规定进行拌和、成型、养护后进行物理力学试验，其3天抗压强度为37.0MPa。
本发明所研制的岩锚支护早强型锚固浆材已在三峡永久船闸高边坡岩锚支护现场试验中应用成功。该岩锚试验区的工程地质条件在三峡岩锚支护工程中具有良好的代表性，试验成果对今后的岩锚支护工程具有普遍的指导意义。

Claims (6)

1、一种岩锚支护内锚固段用早强型水泥净浆，由普通硅酸盐水泥、外加剂和水组成，其特征在于该水泥净浆的各组份份数(重量)分别为：
普通硅酸盐水泥      88-92
膨胀剂              8-12
高效减水剂          0.3-0.7
水                  30-35
2、一种岩锚支护内锚固段用早强型水泥砂浆，由普通硅酸盐水泥、砂、外加剂和水组成，其特征在于该水泥砂浆的各组份份数(重量)分别为：
普通硅酸盐水泥      88-92
膨胀剂              8-12
高效减水剂          0.3-0.7
水                  32-38
砂                  50-100
3、根据权利要求1或2所述的岩锚支护内锚固段用早强型水泥净浆或水泥砂浆，其特征在于所说的普通硅酸盐水泥品牌为525#，所说的膨胀剂品牌为AEA，所说的高效减水剂品牌为GYA。
4、一种实现权利要求1或2所述的岩锚支护内锚固段用早强型水泥净浆或水泥砂浆的制浆工艺，其特征在于：先将水泥净浆或水泥砂浆组合物中除高效减水剂外的其它组份混合搅拌均匀，放置5-15分钟，再掺入高效减水剂搅拌3-8分钟，然后按常规方法注浆。
5、一种岩锚支护外锚头用早强型混凝土，由普通硅酸盐水泥、砂、石、外加剂和水组成，其特征在于该混凝上的各组份份数(重量)分别为：
普通硅酸盐水泥       100
砂                   100-150
石                   200-250
水                   30-35
高效减水剂        0.6-1.8
6、根据权利要求5所述的岩锚支护外锚头用早强型混凝土，其特征在于所说的普通硅酸盐水泥品牌为525#，所说的高效减水剂品牌为DM-100。
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