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隧道建设(中英文) ›› 2026, Vol. 46 ›› Issue (10): 2094-2104.DOI: 10.3973/j.issn.2096-4498.2026.10.003
赵成军1, 汤其武1, 马玉玮2, *, 季秋玲2, 高梓聪2, 杨志辉2, 赖俊厚3, 郭子杰3, 杨锦钊3, 袁金鹏4, 彭陆飞4
ZHAO Chengjun1, TANG Qiwu1, MA Yuwei2, *, JI Qiuling2, GAO Zicong2, YANG Zhihui2, LAI Junhou3, GUO Zijie3, YANG Jinzhao3, YUAN Jinpeng4, PENG Lufei4
摘要: 为提高盾构渣土在壁后注浆材料中的利用率,以广州某隧道工程产生的盾构尾泥和渣砂为主要原材料,采用碱激发矿渣基固化剂,制备全渣土基壁后注浆材料,探究碱激发固化产物与微观形貌。通过调控水固比、干渣砂与干尾泥之比和固化剂掺量(质量分数),系统研究浆体性能(黏度与流动性)、泌水率、凝结硬化特征、泌水率及力学强度的演变规律; 结合X射线衍射和扫描电子显微镜分析碱激发固化体的反应产物组成及微观结构特征,并开展现场原位制浆与注浆验证。结果表明: 1)水固比是影响浆体流动性、凝结时间和泌水率的关键参数,水固比由0.35 增至0.55 时,颗粒间自由水含量和表面水膜厚度增加,浆体流动度提升,泌水率随之增大。2)干渣砂与干尾泥之比主要调控浆体颗粒级配和骨架结构,其中,渣砂提供刚性骨架,尾泥中的细粒组分通过吸附和填充作用提高浆体保水性与抗水分散性; 当干渣砂与干尾泥之比为7∶3时,渣土固化体系能够兼顾泵送流动性、保水性和强度发展。3)固化剂掺量对浆体抗压强度发展影响最为显著,碱性环境促进了矿渣前驱体的溶解反应,生成以钙矾石与无定形水化硅铝酸钙凝胶(C-(A)-S-H)为主的产物。4)微观分析表明,渣土固化体系中生成的C-(A)-S-H凝胶和钙矾石相互交织,并填充渣砂骨架孔隙,使颗粒由松散堆积逐渐转变为胶结致密结构。基于流动性能、凝结时间、固结率和力学强度的多目标优化,确定最优配合比为干渣砂与干尾泥之比7∶3,水固比0.45,固化剂掺量20%。现场验证结果表明,该配合比条件下浆液可满足连续制浆与同步注浆施工要求,且浆体早期强度高,试验段管片上浮量较常规浆液注浆条件下降低40%,未出现渗漏及超限变形。研究结果表明,利用盾构尾泥与渣砂协同作用可制备满足壁后同步注浆要求的渣土基注浆材料。