超细硫铝酸盐水泥产品使用说明书
编制单位：中国科学院兰州化学物理研究所(张兴凯、宁国福)
编制日期：2026年07月
地址：甘肃省兰州市天水中路18号
技术监制：中国科学院兰州化学物理研究所兰州润滑材料与技术创新中心
前言
本款超细硫铝酸盐水泥为中国科学院兰州化学物理研究所针对川藏铁路、山岭隧道、水利枢纽等重大工程高压富水断层破碎带注浆堵漏专项研发的特种灌浆材料。产品采用高铝硫铝酸盐熟料，经由超音速气流超细粉碎工艺深加工而成，粉体达到微米级粒径，突破普通硅酸盐水泥只能充填宽大裂隙的局限，可渗入岩体0.1mm以上的微细孔隙。材料兼具快硬早强、浆液稳定性好、固结体微膨胀补偿收缩、耐地下水硫酸盐侵蚀等多重优势，是深部地层帷幕注浆、围岩固结补强、岩溶地层堵水加固的专用材料。本说明书规定了产品全部技术指标、拌合工艺、施工规则、储存要求、质量检测及安全操作规范，所有指标均执行研究所企业内控标准，施工单位必须严格遵照执行。
第一章 产品核心技术参数
1.1 颗粒粒径物理指标(实验室标准检测方法)
1. 中位粒径D50：1.0μm～1.5μm，采用激光粒度仪检测，粉体主体粒径集中在规定区间；
2. 累计粒径D97：≤6μm，全部颗粒粒径均不超出上限，无粗颗粒杂质，不会堵塞注浆管路；
3. 粉体勃氏比表面积：≥18000 cm2/g，比表面积远高于普通水泥，水化反应速度更快；
4. 颗粒形貌：粉体呈类球形颗粒，分散性能优异，在水中不易抱团团聚，浆液静置沉降量极低；
5. 渗透性能：浆液可稳定灌入宽度≥0.1mm的岩石细微裂隙，实现地层深部孔隙的完整充填。
1.2 化学成分(质量分数，X射线荧光光谱法测定)
氧化钙(CaO)：40.0%～45.0%，为主要水化胶凝组分；
三氧化二铝(Al2O3)：28.0%～33.0%，决定材料早强特性；
三氧化硫(SO3)：12.0%～16.0%，水化生成膨胀结晶体，补偿硬化收缩；
二氧化硅(SiO2)：6.0%～9.0%，提升固结体后期强度与耐久性；
三氧化二铁(Fe2O3)：≤2.5%，严格限制杂质含量，避免延缓水化进程；
氧化镁(MgO)：≤1.5%，控制安定性，防止后期体积变形开裂；
剩余组分为惰性微量矿物杂质，总含量不超过2.0%。
1.3 浆液工作性能(基准试验条件：水灰比0.8，环境温度20℃)
6. 初始流动度：≥360mm，浆液流动性优异，长距离泵送过程压力损失小；
7. 30分钟自由析水率：≤2%，浆液静置状态下几乎不产生清水离析，颗粒悬浮稳定性强；
8. 基准初凝时间：40min～60min；掺入专用缓凝剂后，初凝可调区间为30min～180min，满足不同注浆长度施工需求；
9. 终凝时间：自初凝时刻起，60min～120min内完成终凝，固化速度可控；
10. 标准浆液密度：1.55g/cm3～1.65g/cm3，密度均匀，不会出现上下分层现象。
1.4 硬化固结体力学强度(标准恒温恒湿养护)
11. 水化1小时净浆抗压强度：≥6.5MPa，遇涌水环境可快速凝固封堵水流；
12. 水化4小时净浆抗压强度：≥12.0MPa，短时间内即可具备自身结构强度；
13. 水化24小时净浆抗压强度：≥22.0MPa，满足围岩早期承载要求；
14. 标准养护28天抗压强度：≥45.0MPa，后期强度持续稳定增长，无强度倒缩现象。
1.5 耐久性能指标
15. 抗渗性能：固结体渗透系数≤1×10⁻⁸cm/s，抗渗等级达到W12级以上，长期阻挡地下水渗透；
16. 体积稳定性：材料水化过程产生微量体积膨胀，完全补偿水泥硬化时的收缩变形，固结体密实无裂缝；
17. 耐蚀性能：针对地下水硫酸盐、碳酸根离子侵蚀环境做改性处理，固结体长期浸泡于地下水中，强度不会衰减；
18. 粘结性能：与岩石、混凝土界面粘结紧密，不会出现界面脱空缝隙。
第二章 适用工程范围
19. 山岭铁路、公路隧道断层破碎带帷幕注浆、固结注浆，封堵围岩高压涌水，加固松散岩体；
20. 岩溶发育地区溶蚀裂隙、小型溶洞充填灌浆，治理突水、流沙、地层空洞等地质病害；
21. 水电站坝基、水利边坡岩体微细裂隙补强防渗灌浆，阻断基底渗水通道；
22. 老旧建筑物地基沉降加固、地下人防工程空洞回填注浆，恢复地层密实度；
23. 盾构、顶管掘进工程掌子面前方地层预加固，形成隔水帷幕，保障掘进施工安全；
24. 深孔地质钻孔远距离注浆，完成地层深部微米级孔隙的充填固结作业。
第三章 现场拌合标准施工工艺
3.1 拌合用水要求
拌合用水必须选用清洁自来水，水质符合混凝土拌合用水标准。严禁使用含有泥沙、油污、酸碱物质、硫酸盐超标的河水、坑水以及工业废水。冬季低温施工时，可将拌合水温提升至15℃～30℃加速水化，禁止使用沸水直接冲泡水泥粉体，防止局部急速结块。
3.2 水灰比分级选用标准
施工单位需根据裂隙宽度、注浆孔深度选择对应水灰比，不得随意调配：
25. 浅层浅表裂隙注浆：水灰比控制在0.6：1～0.7：1，浆液浓度高，固结速度快；
26. 常规帷幕标准注浆：水灰比控制在0.7：1～0.8：1，兼顾流动性与固结强度，为通用配比；
27. 深孔远距离注浆：水灰比控制在0.8：1～1.0：1，提升浆液流动能力，保证输送距离。
3.3 标准搅拌作业流程
28. 计量工序：按照确定的水灰比，精准称量清水与超细硫铝酸盐水泥，计量误差不得大于±2%；
29. 预加水：先将全部清水加入高速搅拌桶内，启动搅拌设备保持持续运转；
30. 投料工序：将水泥粉体均匀、缓慢地撒入旋转的水中，严禁一次性大量倒入水中，造成干粉抱团沉底；
31. 高速搅拌：连续高速搅拌3～5分钟，直至浆液色泽均匀，目视无干粉颗粒、无团聚块状物；
32. 过滤工序：搅拌完成后的浆液必须经过80目滤网过滤，滤除微量团聚颗粒，之后送入储浆桶；
33. 储浆养护：储浆桶开启低速搅拌模式，全程不停机，防止粉体沉降分层。
3.4 浆液使用硬性规定
所有制备完成的浆液，必须在初凝时间范围内全部泵送完毕。浆液一旦出现稠化、失去流动性的现象，严禁加入清水稀释后再次使用，应当直接废弃处理。单次拌浆量结合注浆速度计算，做到随拌随注，减少浆液静置时间。
第四章 外加剂配套使用规范(研究所推荐体系)
34. 聚羧酸高效减水剂：当需要进一步提升浆液流动度时方可掺加，掺加量为水泥总质量的1.0%～1.5%，严格控制掺量，超量会造成凝结时间无限延长，后期强度下降；
35. 专用液态缓凝剂：仅用于长距离深孔注浆工况，根据现场环境温度微调掺量，精准控制初凝时间，禁止随意加大用量；
36. 材料混用禁忌：本水泥严禁与磷酸盐类外加剂、高糖类缓凝剂同时使用，两类材料会抑制矿物水化反应，直接导致固结体强度大幅倒缩；
37. 外加剂添加顺序：先将外加剂溶于拌合水中，搅拌均匀后，再投入超细水泥粉体。
第五章 产品包装、运输与储存管理
5.1 包装规格
成品采用25kg标准编织袋包装，袋内增设聚乙烯塑料内膜密封，隔绝空气与水汽，每袋重量误差不超过±0.5kg。
5.2 运输要求
运输车辆必须保持干燥密闭，运输过程中做好防雨遮盖，不得淋雨、受潮；装卸物料时轻拿轻放，严禁摔砸包装袋，防止内膜破损进水。
5.3 库房储存条件
38. 物料应当存放于干燥、通风的封闭库房内，地面用木方垫高15cm以上，隔绝地面潮气；
39. 物料堆放高度不得超过10层，防止下层包装袋挤压破损；
40. 原装密封状态下，产品保质期为自出厂之日起3个月；
41. 物料处理规则：包装袋轻微破损、粉体少量结块的材料，必须全部经过100目筛网粉碎过筛后方可使用；整体受潮板结、硬块无法碾碎的物料，禁止投入注浆工程，作报废处理。
第六章 不同环境下施工控制要求
42. 标准施工环境温度：5℃～35℃，在此区间内，材料各项性能完全符合设计指标；
43. 低温工况(环境温度低于5℃)：采取注浆管路保温措施，缩短浆液在储浆桶的静置时间，适当提高拌合水温，保障早期强度正常发展；
44. 高温工况(环境温度高于35℃)：环境温度升高会加速水泥水化，必须减少单次拌浆总量，同步小幅增加缓凝剂掺量，严格控制浆液存放时长，杜绝提前凝固堵管。
第七章 安全操作注意事项
45. 粉体投料作业时，操作人员必须佩戴防尘口罩、防护手套，避免水泥粉尘吸入呼吸道；皮肤沾染浆液后，及时使用清水冲洗干净，防止长时间刺激皮肤；
46. 注浆作业前检查全部管路、接头的耐压性能，注浆过程中管路工作压力不得超过设备额定压力，防止爆管伤人；
47. 每日注浆施工结束后，必须使用高压清水依次清洗搅拌桶、吸料管路、注浆泵以及输浆管道，将残留水泥全部冲净，避免浆液凝固堵塞设备；
48. 施工现场剩余的干水泥粉体，及时扎紧袋口密封保存，不得长时间露天放置。
第八章 进场质量检验规则
49. 每一批次材料进场时，施工单位必须核验由中国科学院兰州化学物理研究所出具的产品出厂检测报告，重点复核粒径、比表面积两大关键指标，资料不全不得验收使用；
50. 施工现场质量抽检：每一个作业台班，随机取样检测浆液初始流动度与初凝时间，指标不合格的浆液禁止用于注浆；
51. 强度检测：按照工程规范留置净浆抗压试块，分别检测1h、24h、28d抗压强度，各项指标满足本说明书标准，方可判定材料合格；
52. 出现性能指标不达标的批次材料，应立即停止使用，并联系研发单位进行技术复检。
第九章 附则
53. 本说明书为超细硫铝酸盐水泥唯一官方使用技术文件，所有注浆施工工序均以此文件为执行标准；
54. 如现场地质条件特殊，需要调整配比与凝结时间，必须提前与中国科学院兰州润滑材料与技术创新中心沟通，在技术人员指导下进行参数优化；
55. 本说明书最终解释权归中国科学院兰州化学物理研究所所有。
转自：鹰潭新闻网
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