超细水泥注浆材料的发展现状及存在问题
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摘 要：超细水泥与普通水泥、化学浆材相比，有强度高、流动性好、无污染等优点，因我国在超细水泥细度、浆液配置、灌浆工艺、设备等方面始终无技术突破，使得超细水泥一直没有作为加固的主要材料进行推广。本文对超细水泥的发展现状进行了分析，提出了超细水泥面临的问题及相关对策。
关键词：超细水泥；发展对策
引言
1974年日本发生化学灌浆污染环境事件后，日本、美国等相继禁止了有毒浆材的使用 [1-2]，与此同时之前被化学浆材取代的水泥浆材再次成了首选研究对象。然而普通水泥因粒径大，向微裂隙土体中灌浆时，灌浆材料只能停留在裂隙表面，其防渗固结效果差。要想提高硅酸盐水泥在微裂隙中的可注性，必须减小颗粒粒径，由此超细水泥逐渐成了研究热点。
1、超细水泥概况
超细水泥目前尚无统一标准，美国的标准是100%的粒子粒径＜15μm，欧洲将比表面800m2/kg、粒子粒径＜20μm的水泥归为超细水泥；我国定义超细水泥最大粒径＜12μm，平均粒径3-6μm。
同普硅水泥与化学浆材相比，超细水泥优点如下：1可灌性好，2耐久性强，3强度高，4无毒无味，5来源方便，6价格低廉，7对裂隙中的钢筋无腐蚀作用。
2、超细水泥工作性能
2.1流动性
超细水泥在流动过程中以宾汉姆体处理，见公式2-1。
τ=τo+ηoγ（2-1）
τ―剪应力（Pa）,τo ―屈服应力（Pa）,
ηo ―塑性粘度（Pa•s）,γ―剪切速率（s-1）
从流变学角度看，浆体屈服应力越小，流动性越好。但屈服应力小只说明在较小于剪切应力下浆体即能流动，在一定的剪切应力作用下，浆体的流动速率还主要取决于其粘度。
表1 不同水泥细度与流变性能的关系[3]
注：W/C=0.6
由表1，随水泥粒径减小，τo和ηo增加，浆体的流动性下降，原因是水泥对水的吸附量与其细度有关，水泥粒径越小，单分子吸附层水量越多，水泥流动性降低。
2.2可灌性
美国的工程实践表明超细水泥可灌性能与化学浆材相当[4]。水泥浆体的可灌性取决于水泥粒径大小及浆体的流动性。相关公式：
NR=B/d95
式中，B为裂隙宽度。
当NR≥3-5时浆体可灌性能较好。
2.3 抗压性能
表2 超细水泥与普通水泥的物理力学性能比较
由表2，超细水泥7d、28d抗压强度均较大，更适合于岩体加固工程。
2.4稳定性
如表2，超细水泥较普通水泥析水率、结实率均较低，可见稳定性较好，但粘度大，流动性差。
3、超细水泥存在的问题与相关对策
3.1生产规模过小
目前水泥磨机效率低、设备落后，使得超细水泥生产规模小、成本高，严重制约了其发展，且到目前为止仍缺乏统一的生产质量标准，产品质量参差不齐，难以大规模投入使用。
为解决这一问题，可先完善生产设备，如增设细碎机以提高生产率，工艺方面采用立窑锻烧新技术以降低成本。此外，应进一步加强粉磨理论的研究，并加快助磨剂的研制。
3.2施工中的问题
超细水泥因粒径小，混合浆液时水泥颗粒难以充分分散，影响其可灌性。又因超细水泥活性高，加水混合时产生大量水化热，导致浆液温度高，流动性变差，与普通水泥相比，温度对超细水泥流变性的影响更大[3]。
为使水泥颗粒充分分散，可增设高速搅拌机进行充分搅拌。施工时须对温度进行严格控制，笔者认为可适当降低水温再进行搅拌混合。为改善流动性，还可尝试改变施工工艺，如改变材料的掺入方式与掺入的先后顺序等。
3.3对超细颗粒的特性缺乏理论研究
超细水泥由于粒径尺寸的变小引起了浆体一系列性能（如力学、物理性能）的变化。材料的性能与粒径的大小存在着一定的关系，而这方面的研究几为空白。
对于粒径分类研究笔者认为可这般进行：先按粒径级别对细颗粒水泥进行分类，再按分类好的粒径对细颗粒水泥进行性能评价，之后再反过来从性能方面重新修复粒径分类时的错误或缺陷，互补互进，进而完善并确定细颗粒水泥的分类与其对应的相关性能。
按分类的不同投入生产，产品便更具针对性，进而成为系列，不仅可规范厂家在细颗粒水泥方面的生产，改善市面上超细水泥良莠不齐的现状，还可方便施工单位就工程实况确定所需水泥型号并联系厂家，加快工程进度，对细颗粒水泥的推广起到促进作用，使超细水泥的应用发展良性循环。
3.4制备技术陈旧
目前超细水泥注浆材料仅是运用粉煤灰等较传统的材料与超细水泥相混合，未脱离超细水泥注浆材料的制备套路，缺乏创新性。
笔者认为可在尝试新材料开发的同时，运用现有的已知材料如无毒化学材料或有机材料与超细水泥配比混合使用，看是否会产生更为优越的性能，而至于增强工程的耐久性也将会成为其课题之一。
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