錨固技術是巖土工程加固的常用措施，能夠充分發揮和提高隧道圍巖的自身強度以及自穩能力，從而有效控制隧道圍巖變形，現已經成為提高巖土工程穩定性和解決復雜巖土工程問題最經濟有效的方法之一。而注漿體作為錨固結構的重要組成部分，對提升錨桿（索）的承載性能具有重要作用。其中，改善注漿材料的流動性、凝結時間、力學強度等指標是提升注漿加固性能的主要方式。
為此，中國科學院武漢巖土力學研究所施工過程力學研究團隊基于鐵鋁酸鹽水泥熟料、普通硅酸鹽水泥、硬石膏和石灰石粉等材料研發了新型早高強注漿材料。通過單軸壓縮試驗、X射線衍射試驗、熱重分析試驗、壓汞試驗等宏、細觀測試技術，系統研究了注漿材料的力學強度、水化產物、膨脹率、微觀結構等性能指標的演化規律，揭示了其早期水化機理，并通過數值模擬以及現場錨桿拉拔試驗驗證了早高強注漿材料的錨固性能。結果表明：早高強注漿材料的初凝時間僅為25 min，終凝時間為40 min，流動度達到282 mm。自由膨脹率呈非線性增長趨勢，14天齡期內平均增長率為4.51 ‰/d。單軸抗壓強度在1天齡期即可達到40.3 MPa，7天齡期時增大至61.7 MPa，并保持穩定。高強注漿材料的主要水化產物為鈣礬石和氫氧化鋁凝膠，同時水化1天后的物相含量保持穩定。由于水化產物含量的快速增加與體積的膨脹，高強注漿材料的孔隙結構變得更加致密。數值模擬與現場試驗表明：早高強注漿材料相比于普通硅酸鹽水泥顯著提高了預應力錨桿的錨固性能。該新型注漿材料在水化初期表現出早強高強、微膨脹的優良特性，適用于錨固注漿、地層加固等工程需求。
研究成果發表于土木工程領域TOP期刊Construction and Building Materials，研究工作得到了第二次青藏高原科學考察研究計劃（No. 2019QZKK0904）、國家自然科學基金重大項目課題（No. 51991392）以及國家重點研發計劃課題（No. 2021YFC3100805、2021YFC3100802）等項目的資助。
論文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2023.134324
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鄂公網安備 42010602003514 