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                  注漿水玻璃

                  水玻璃是化學灌漿中使用最早的一種材料,由于其優越的綜合性能,目前是使用最廣泛的化學灌漿材料之一。

                  一、水玻璃灌漿材料的優點 

                  1 )水玻璃漿液起始粘度低,可灌性好;

                  2 )水玻璃漿材來源廣,造價低,經濟效益巨大;

                  3 )水玻璃漿材主劑毒副作用小,不會污染環境,使用安全;

                  4 )可以與水泥配合使用,能結合水泥漿材利水玻璃漿材兩者的優點;

                  5 )水玻璃類化學灌漿材料是指一系列漿材,可以針對不同施工、水文、地質、土壤條件,選用相應種類。

                  二、水玻璃灌漿材料的分類 

                  水玻璃化學灌漿材料是指水玻璃在膠凝劑的作用下,產生凝膠的一種化學灌漿材料。大致分為在堿性區域凝膠化的堿類和中性一酸性區域凝膠化非堿類漿材,堿類漿材目前研

                  究已經比較深入,按膠凝劑的不同可分為酸反應劑(小蘇打Na 2 HCO 3 、磷酸H 3 PO 4 、硫酸氫鈉NaHSO 4 、氟硅酸鈉Na 2 SiF 6 、硫酸銨

                  ((NH 4) 2 SO 4) 等,金屬鹽反應劑(氯化鈣CaCl 2 、硫酸鋁 (Al 2 (SO 4)3 等)以及堿性反應劑(鋁酸鈉 NaAlO 等)三種。亦可按膠凝劑分為有機類和無機類水玻璃漿材。

                  三、傳統水玻璃灌漿材料 

                  堿類水玻璃化學灌漿材料是比較常用的水玻璃漿材。以氯化鈣作為膠凝劑的水玻璃化學灌漿材料使用最早,對環境不造成污染,固砂體強度是目前所開發的各類水玻璃漿材中最高的,但是由于其瞬時固化,除了在處理涌水中有較大優勢外,總體說來給工程施工帶來許多不便。固結安全性等性質較差。堿性反應劑,以鋁酸鈉為例,漿液滲透性好,如注入地層的漿液被地下水稀釋,其具有凝膠固化時間變快的性質。

                  選用有機膠凝劑作為水玻璃漿材添加劑比選用無機膠凝材料在固化時間的控制上更有優勢,而且在凝膠后的固結物凝膠體中,因反應緩慢進行,故反應效率高,穩定性和固結強度較大,且有利于降低水玻璃漿液的堿性。但是就目前已開發的有機類水玻璃漿材而言往往容易帶來一些環境問題。

                  四、新型水玻璃灌漿材料的研究

                  粘度低,可灌性好,造價低,這是水玻璃漿材的優點,但是水玻璃漿材有待改進之處也很多,如膠凝時間的調節不夠穩定,可控范圍小,凝膠強度底,凝膠體穩定性差,固砂體耐久性還有待進一步考證,金屬離子易膠溶等,在永久性工程中的應用有待進一步研究。水玻璃漿材的潛在效果是巨大的,對它的研究一直在不斷進行。加入新型添加劑對水玻璃漿材進行改性的研究工作目前正逐步展開。由于地下工程的復雜性,應根據不同的水文地質環境,不同的工程使用目的,選取不同種類的水玻璃漿材,也就是說當前水玻璃化學灌漿材料總的發展方向應該是研制出適合不同水文地質環境要求的一系列環保型水玻璃漿材。

                  (1)針對添加無機膠凝劑的水玻璃灌漿材料凝膠時間太短,滲透性能不能滿足要求,粘度低時強度較低,很難同時達到凝膠時間長和抗壓強度高的問題,采用乙酸乙酯和早酰胺作為復合膠凝劑的水玻璃漿材,在漿液的膠凝時間,固砂體抗壓強度和耐久性等方面有了改進。

                  通過往水玻璃和乙酸乙酯中加入兩種不同的乳化劑,將兩液混合輕輕攪動即可使用的水玻璃乙酸乙酯微乳化學灌漿材料,該漿液具有高固結強度,低成本,無污染,膠凝時間可控的優點,尤其適合在鉆井護壁堵漏中使用。

                  (2)通過對月桂醇、十二烷基磺酸鈉、十二烷基苯磺酸鈉三種表面活性劑在提高水玻璃漿材的濕潤滲透性能方面進行試驗研究,得出十二烷基苯磺酸鈉作用效果明顯的結論。

                  (3)水玻璃化學灌漿材料的研制方向和展望

                  ①化學灌漿材料主要應用于地下工程,而地下環境是復雜多變的,這就要求根據不同的地下環境研制不同種類的綜合性能良好的一系列水玻璃漿材。

                  ②研究新型水玻璃漿液的重要意義之一上源于水玻璃漿液的主劑水玻璃除了可能引起堿性污染外,不會造成環境問題,因此在選用添加劑時,就必須考慮是否有毒,在漿液使用前有毒,還是在使用過程中有毒,或者是在工程完成以后有毒。尋找無毒性的水玻璃添加劑是新型水玻璃漿材發展的趨勢。 

                  ③水玻璃類漿材料作為一種化學灌漿材料使用歷史悠久,但是其膠凝固化原理到目前為止,仍沒有一致的說法,要研制新型水玻璃類漿材料,則有必要對水玻璃凝膠機理進行深入研究。

                  ④水玻璃漿液的聚合固化過程是一個十分復雜的過程,只有首先認識了膠結固結原理,才能為研究水玻璃膠凝時間提供依據。

                  ⑤水玻璃漿材較之其他化學灌漿材料的最大優點是成本低,而不足之處則是他的固結強度不及某些化學漿材,因此在強度上發掘水玻璃漿液的潛力,也是今后一個努力方向。

                  ⑥水玻璃漿液的應用目前大多限于臨時或半永久性工程,由于在耐久性方面的研究還有待深入。


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