錨固技術(shù)是巖土工程加固的常用措施，能夠充分發(fā)揮和提高隧道圍巖的自身強(qiáng)度以及自穩(wěn)能力，從而有效控制隧道圍巖變形，現(xiàn)已經(jīng)成為提高巖土工程穩(wěn)定性和解決復(fù)雜巖土工程問(wèn)題最經(jīng)濟(jì)有效的方法之一。而注漿體作為錨固結(jié)構(gòu)的重要組成部分，對(duì)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(dòng)性、凝結(jié)時(shí)間、力學(xué)強(qiáng)度等指標(biāo)是提升注漿加固性能的主要方式。

　　為此，中國(guó)科學(xué)院武漢巖土力學(xué)研究所施工過(guò)程力學(xué)研究團(tuán)隊(duì)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(fā)了新型早高強(qiáng)注漿材料。通過(guò)單軸壓縮試驗(yàn)、X射線衍射試驗(yàn)、熱重分析試驗(yàn)、壓汞試驗(yàn)等宏、細(xì)觀測(cè)試技術(shù)，系統(tǒng)研究了注漿材料的力學(xué)強(qiáng)度、水化產(chǎn)物、膨脹率、微觀結(jié)構(gòu)等性能指標(biāo)的演化規(guī)律，揭示了其早期水化機(jī)理，并通過(guò)數(shù)值模擬以及現(xiàn)場(chǎng)錨桿拉拔試驗(yàn)驗(yàn)證了早高強(qiáng)注漿材料的錨固性能。結(jié)果表明：早高強(qiáng)注漿材料的初凝時(shí)間僅為25 min，終凝時(shí)間為40 min，流動(dòng)度達(dá)到282 mm。自由膨脹率呈非線性增長(zhǎng)趨勢(shì)，14天齡期內(nèi)平均增長(zhǎng)率為4.51 ‰/d。單軸抗壓強(qiáng)度在1天齡期即可達(dá)到40.3 MPa，7天齡期時(shí)增大至61.7 MPa，并保持穩(wěn)定。高強(qiáng)注漿材料的主要水化產(chǎn)物為鈣礬石和氫氧化鋁凝膠，同時(shí)水化1天后的物相含量保持穩(wěn)定。由于水化產(chǎn)物含量的快速增加與體積的膨脹，高強(qiáng)注漿材料的孔隙結(jié)構(gòu)變得更加致密。數(shù)值模擬與現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)表明：早高強(qiáng)注漿材料相比于普通硅酸鹽水泥顯著提高了預(yù)應(yīng)力錨桿的錨固性能。該新型注漿材料在水化初期表現(xiàn)出早強(qiáng)高強(qiáng)、微膨脹的優(yōu)良特性，適用于錨固注漿、地層加固等工程需求。

　　研究成果發(fā)表于土木工程領(lǐng)域TOP期刊Construction and Building Materials，研究工作得到了第二次青藏高原科學(xué)考察研究計(jì)劃（No. 2019QZKK0904）、國(guó)家自然科學(xué)基金重大項(xiàng)目課題（No. 51991392）以及國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃課題（No. 2021YFC3100805、2021YFC3100802）等項(xiàng)目的資助。

　　論文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2023.134324