注浆材料的选择是注浆法的关键因素。目前,大多数注浆工程所选择的注浆材料主要以水泥为主,是因为水泥浆液具有结石强度高、无毒、成本低等优点,但也存在析水率大、结石率低、粉细砂层难注入的问题,这些问题会导致施工过程中出现突水、涌泥现象,影响施工进度。矿渣粉和黏土的矿物组成、化学成分、比表面积与水泥熟料大致相同,可按一定比例替代水泥熟料。由于矿渣粉具有潜在活性,需要加入适量的强碱来激发其活性,矿渣粉还具有高抗压性、耐碱、耐酸的特性,而在水泥浆液中加入黏土,是为了利用黏土矿物遇水后吸水膨胀,在一定程度上改善浆液的析水性和稳定性等工程特性。本文选用水泥—黏土—矿渣粉复合浆液作为试验对象,其中矿渣粉的掺量为10%、20%、30%,黏土掺量为5%、10%、15%,通过不同的配比进行力学性能试验;结合SEM微观试验分析,确定复合浆液的最佳掺量。本文主要做了以下几方面的研究:(1)研究分析了水泥—黏土—矿渣粉复合浆液各组分性能以及材料之间的固化反应机理,以达到充分发挥各组分材料的优良性能的目的。(2)对矿渣粉和黏土的不同配合比分别进行了粘度、流动性、析水率、结石率、立方体抗压强度等力学性能试验,找到不同配合比之间的变化规律,并加以分析。结果表明:矿渣粉掺量为10%,黏土掺量在5%～10%之间时力学性能较好。(3)在力学性能试验的基础上,选用三种不同的水胶比(0.5、0.75、1)进行上述力学性能试验,通过各组试验数据之间的对比,确定最优的水胶比,试验结果表明:水胶比取0.75时,复合浆液的各组数值较好。(4)通过微观电镜扫描(SEM),分析浆液不同配合比、不同龄期、不同水胶比之间的微观结构,从微观结构图片中可以看出:养护龄期为3d时,浆体中的水化产物之间搭接程度较差,微观结构疏松,孔隙较大;7d时出现片状晶体Ca(OH)2和不规则的水化产物,相互之间的搭接错落有序;养护28d后浆体内部的板状晶体Ca(OH)2和少量纤维状结构的水化产物交织在一起,形成密实的网络结构。在不同水胶比、试验配合比的复合浆液中,通过粘度、流动性、析水率、结石率、立方体抗压强度等力学性能试验,以及SEM微观分析的试验结果进行综合考虑,复合浆液的最优配比为:水胶比取0.75,水泥替代率为20%,即矿渣粉掺量为10%,黏土掺量为10%,此时浆液的粘度为42.78 s,流动性为135.25 mm,龄期为3d、7d和28d的抗压强度分别为5.865 MPa、9.263 MPa和14.351 MPa。图23 表12 参60