注浆的硅化法
分单液硅化法、双液硅化法、加气硅化法和电动双液硅化法。
单液硅化法 适用于加固渗透系数为0.1~2.0m/d的湿陷性黄土和渗透系数为0.3~5.0m/d的粉细砂土。(1)加固湿陷性黄土时,使用掺入2.5%氯化钠、浓度为10%~15%的硅酸钠溶液。溶液压入土层中后,钠离子与土中水溶性盐类内的钙离子产生离子交换反应,在土粒间及其表面形成硅酸凝胶,增加土粒间的胶结力,使土体硬化,极限抗压强度可达0.2~0.8MPa。(2)加固粉细砂时,使用在浓度较低的硅酸钠溶液(密度1.18~1.20)内加入一定数量的磷酸(密度1.02),溶液在土中经过化学反应,使土体硬化,其极限抗压强度可达0.4~0.6MPa。
双液硅化法 适用于加固渗透系数为2.0~8.0m/d的砂质土或用于防渗止水。使用密度为1.35~1.44的硅酸钠溶液和密度为1.26~1.28的氯化钙溶液。两种溶液与土接触后,产生凝胶化学反应,生成硅胶和氢氧化钙。加固土的极限抗压强度可达1.5~6.0MPa。
加气硅化法 预先往土中压入二氧化碳或氨气,使土活化,然后灌注硅酸钠溶液,再压入二氧化碳,使硅酸钠胶凝。加固砂土时,抗压强度可达1000~3000kPa。对不含碳酸盐的砂土,由于先用二氧化碳活化,强度可提高20%~25%;对含碳酸盐的砂土,通过二氧化碳活化,强度可提高30%~35%。加固饱和度高的湿陷性黄土时,加气硅化法的加固半径可比单液硅化法大50%左右。
电动双液硅化法 适用于加固渗透系数小于0.1m/d的软粘性土地基。用带孔眼的注浆管作阳极,用打入土层中的钢筋或滤水管作阴极,将硅酸钠和氯化钙溶液通过注浆管压入土层中并通以直流电流,在电渗作用下,孔隙水由阳极向阴极扩散,溶液随水的运动由阳极流向阴极,使注浆效果得到提高。此法加固费用较高,必须经试验确认X后才能采用。
发展趋势
自1824年波特兰水泥问世以后,水泥注浆便在工程中作为主要注浆方法。但是,普通水泥由于颗粒较粗,一般只能灌注砂砾石或直径大于0.2~0.3mm孔隙。因此,提高水泥颗粒细度就成为提高水泥浆可灌性的主要途径。有些X已研制出一种X细水泥,可以灌注渗透系数为10-3~10-4cm/s的细砂和岩石的微细裂隙,是一种很有发展前途的粒状灌浆材料。丙凝是一种水溶性高分子化学浆材,其粘度与水接近,被广泛应用于岩石细裂缝、中细砂层的防渗灌浆和动水堵漏。但是,这类浆材有毒性,污染空气和地下水,因此多已停止生产和使用。1980年美国研制出AC400浆材,1982年中国研制出AC—MS浆材,这类浆材的毒性很小(只为丙凝毒性的1%),是一种理想的防渗浆材。日本研制出非碱性硅酸盐浆材,对地下水不产生碱性污染,粘度较低,凝胶强度较高,耐久性较好,不改变地下水的pH值。