改性水泥-水玻璃注浆材料防渗性能试验研究

为了使水泥-水玻璃注浆材料在注浆中得到更广泛的应用,通过室内配比试验和扫描电镜分析对5%膨润土掺量下水泥-水玻璃体积比和粉煤灰掺量对水泥-水玻璃(C-S)浆液性质的影响进行研究,并开展现场试验对该改性浆液的防渗性能进行了研究。结果表明:(1)改性C-S双液的凝胶时间有所延长,且凝胶时间随着C-S体积比的增大而缩短、粉煤灰掺量的增大而延长;(2)浆液结石体的抗压强度和抗折强度都随C-S体积比的增大都呈现先增大后减小的趋势并在体积比约为2时达到最大,浆液结石体的抗压强度随粉煤灰掺量的增大而降低,结石体7 d抗折强度随着粉煤灰掺量的增加先增加后减小,试验条件下,粉煤灰掺量为25%取得最大抗折强度;(3)通过扫描电镜对结石体微观结构分析得出,粉煤灰掺量为25%、C-S体积比为2的配比下水泥的水化反应最充分,粉煤灰的微集料反应发挥最佳;(4)通过现场防渗试验验证了研发浆液材料的防渗性能满足规范要求。改性C-S浆液较好地结合了几种材料的优点,建议采用的材料配比为25%粉煤灰、5%膨润土、70%水泥,C-S体积比为2。     

集料含量对掺矿物掺合料水泥基材料抗硫酸盐侵蚀性能的影响

对不同集料体积掺量及掺合料配制的水泥基材料在室温、Na_2SO_4溶液浓度为5和50 g/L时的损伤破坏过程进行分析,并采用压汞法、扫描电镜-背散射电子图像分析和能谱扫描等方法得到相应水泥基材料的微观结构,研究了矿物掺合料和集料含量对水泥基材料抗硫酸盐侵蚀性能的影响机理.结果表明:单掺石灰石粉造成的硬化浆体孔隙率增加,不利于水泥基材料抗硫酸盐侵蚀;尽管大掺量矿粉使得体系孔隙率有所增加,但仍能有效改善浆体孔结构,使大于10 nm以上毛细孔明显减少,从而显著提高水泥基材料抗硫酸钠侵蚀能力;纯硅酸盐水泥或单掺石灰石粉体系中,经Na_2SO_4溶液腐蚀后,试件的损伤程度随集料体积掺量增大而有所加剧.集料对矿粉试件抗硫酸盐侵蚀性能的影响却并不明显;微观分析表明,主要膨胀性产物石膏倾向于分布在临近集料区域,这也是导致含集料试件加剧破坏的重要原因.     

锂土改性水泥-水玻璃浆液的试验

锂基膨润土（简称锂土）具有吸水能力强、吸附能力好、悬浮性能高等优点,有望弥补水泥-水玻璃（cement-sodium silicate,CS）浆液易离析、凝胶时间调节精度有限等缺陷。为查明锂土对CS浆液性能的影响,以质量比为0%,5%,10%,15%,20%,25%和30%的锂土替代CS浆液中的水泥,考察了锂土对CS浆液的表观黏度、析水率、凝胶时间、早期抗压强度和水化产物的影响,得到了最优配合比。试验结果表明,锂土增加了浆液的表观黏度,有效降低了CS浆液的析水率,提高了浆液稳定性;在锂土掺量为10%以内时,可以缩短浆液的凝胶时间,而在锂土掺加20%左右时,可以提高浆液的早期强度。可见锂土能有效弥补CS浆液的缺陷。X射线衍射结果表明,锂土未改变CS浆液的水化产物类型。     

硅铝质掺合料对含石灰石组分水泥基材料硫酸盐侵蚀的影响

通过腐蚀试验后试件的外观形貌和强度变化、腐蚀物相分析,研究较低环境温度下硅铝质掺合料对含石灰石组分水泥基材料硫酸盐侵蚀的影响。结果表明：随着硅铝质掺合料掺量的增加,含石灰石粉硅酸盐水泥试件外观完整性明显提高,强度损失率逐渐降低;当硅铝质组分掺量为15%、30%时,矿粉对含石灰石组分水泥基材料抗硫酸盐侵蚀的改善作用明显优于相同掺量的粉煤灰;硅铝质组分能够延缓较低环境温度下含石灰石粉硅酸盐水泥的硫酸盐侵蚀,抑制腐蚀物相碳硫硅钙石的生成。     

水泥-红黏土注浆堵水性能试验及现场应用研究

为解决纯水泥浆注浆成本高、结石率低及凝结时间长等问题，对水泥-红黏土注浆材料进行研究。通过试验，分析水固比和红黏土掺量对浆液析水率、结石率、流动度、黏度及凝结时间的影响规律。结果表明，水固比一定时，浆液中红黏土掺量与析水率呈负相关，与结石率呈正相关；纯水泥浆液中掺入红黏土，流动度减弱，掺入红黏土可有效降低浆液凝结时间，浆液凝结时间与红黏土掺量呈负相关。浆液水固比为0.8,红黏土掺量为50%时，效果较优，初始黏度低，流动度接近纯水泥浆液，与传统水泥浆液相比，凝结固化时间低，析水率低，结石率达95%以上；通过现场工业试验，单孔每米注浆可节省水泥量约213 kg,大大减少水泥用量，降低注浆成本，检查孔检测注浆后透水率为3.52 Lu,防渗堵水效果较好，对地下水进行有效拦截，保证矿山安全可持续开采。     

煤矿开采覆岩离层注浆浆液配比优化试验研究

覆岩离层注浆充填技术是一种煤矿绿色开采新技术,能有效控制离层上方的地表沉陷,对保护地表建筑物安全及生态环境稳定具有重要意义。为了探究离层注浆浆液最优配比,选取水固比、固相比、水玻璃掺量和悬浮剂掺量4个浆液性质的主要影响因素,采用正交试验和单因素试验的方法探究各因素对浆液的相对密度、黏度、析水率和结石率的影响。试验结果表明,水固比是控制浆液性质的主控因素。其他影响因素中,固相比对黏度影响较大,水玻璃掺量对析水率、结石率影响较大。单因素实验中,各电厂粉煤灰浆液随水固比减小,浆液析水率减小,结石率增加,黏度增加,即浆液中粉煤灰质量比越大,浆液稳定性和填充效果越好,但扩散半径越小。随着水固比减小,达到某一水固比值后,浆液黏度将显著增大。不同电厂粉煤灰浆液性质不相同,因此在注浆前对拟用粉煤灰进行试配是必要的。     

矿渣—粉煤灰基高性能混凝土专用胶凝材料

通过优化配比组分、粒级设计和使用外加剂,制备出一种高掺量矿渣、粉煤灰且使用水泥熟料较少的矿渣--粉煤灰基高性能混凝土专用胶凝材料.研究了物料粉磨方式、石膏掺量、矿渣与粉煤灰的掺量及比例对复合高性能胶凝材料体系强度的影响,并通过X射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)微观分析手段观察其微观结构和水化产物,阐明了复合胶凝材料活性与级配协同优化效应.复合胶凝材料胶砂水胶比为0.36时具有较好的流动度,胶砂试块养护28d抗压强度可以达到58.9MPa,抗折强度达到14.2MPa,并具有良好的抗硫酸盐侵蚀性能,配制的混凝土具有良好的抗碳化性能.     

木质素磺酸钙改良粉土抗硫酸盐侵蚀性能研究

粉土是路基工程中常见的土体填料，其结构性差，在硫酸盐侵蚀环境下易受到侵蚀.为改善粉土的抗硫酸盐侵蚀性能，采用木质素磺酸钙来加固土体，通过无侧限抗压强度与抗硫酸盐侵蚀试验，分析木质素磺酸钙掺量、养护龄期和硫酸盐环境下浸泡天数对改良粉土无侧限抗压强度的影响.结果表明：改良粉土的无侧限抗压强度随木质素磺酸钙掺量的增加先增大后减小，随养护龄期的增长逐渐提高.其他条件相同下，当掺量为5%养护龄期为28 d时，试样的无侧限抗压强度最大为394.6 kPa,是未处理粉土的5.46倍.同时，此时改良粉土的抗硫酸盐侵蚀性能最好，在硫酸盐环境下浸泡28 d后改良粉土的无侧限抗压强度是侵蚀后素粉土的4.9倍.SEM试验结果表明，掺入适量木质素磺酸钙可对土体内部孔隙进行填充，使土体强度、抗硫酸盐侵蚀性能增强.     

硫酸盐浓度对水泥基材料传输性能的影响

为考察硫酸盐浓度对水泥基材料性能的影响,设计水灰比为0.5与0.35的砂浆试件,进行全浸泡试验,研究不同硫酸盐浓度对水泥基材料水分传输性能、力学性能与不同深度硫酸根离子传输性能的影响。结果表明：硫酸盐侵蚀后的水泥基材料,吸水量随着侵蚀龄期的增长而增大;水泥基材料的抗折、抗压强度随着硫酸盐侵蚀龄期与侵蚀溶液浓度的增加,呈现先增加后减小的趋势;随着硫酸盐浓度的增加,同深度硫酸根离子浓度随之增加;硫酸盐侵蚀水泥基材料会生成膨胀性产物填充内部孔隙,增加试件力学性能。     

掺铜渣水泥砂浆的抗硫酸盐侵蚀性能

本试验通过改变铜渣比表面积和激发剂用量并以10%、20%、30%的掺量掺入硅酸盐水泥制成水泥胶砂试件,在硫酸盐溶液中侵蚀一定龄期,研究不同性状的铜渣水泥试件抗蚀性能的变化规律。同时利用XRD衍射试验对试件侵蚀产物进行分析。试验结果表明:铜渣活性被激发后,与水泥水化产物Ca(OH)2发生化学反应,生成的水化硅酸钙可提高水泥基材料的抗硫酸盐侵蚀性能;而激发剂Na_2SO_4的引入,可直接增加水泥基内部的硫酸根离子的浓度,对水泥基的抗硫酸盐性能有不利影响。     

掺有铜渣的水泥砂浆抗硫酸盐侵蚀性能

本试验通过改变铜渣比表面积和激发剂用量并以10%、20%、30%的掺量掺入硅酸盐水泥制成水泥胶砂试件,在硫酸盐溶液中侵蚀一定龄期,研究不同性状的铜渣水泥试件抗蚀性能的变化规律。同时利用XRD衍射试验对试件侵蚀产物进行分析。试验结果表明:铜渣活性被激发后,与水泥水化产物Ca(OH)2发生化学反应,生成的水化硅酸钙可提高水泥基材料的抗硫酸盐侵蚀性能;而激发剂Na_2SO_4的引入,可直接增加水泥基内部的硫酸根离子的浓度,对水泥基的抗硫酸盐性能有不利影响。     

纳米硅溶胶改性水泥基材料性能及机理分析

针对普通水泥基材料存在早期强度低、抗变形能力弱等问题，通过纳米硅溶胶对水泥基材料进行改性，采用电液伺服万能试验机、X射线衍射及扫描电镜等手段对纳米硅溶胶改性不同水灰比水泥基材料的流动性、结石率、单轴抗压强度、弹性模量、水化产物及微观形貌进行研究。结果表明：硅溶胶掺量在0.5%以内、水灰比小于1.0时可显著提高水泥浆液的流动性，最大提高20.24%;结石率随着纳米硅溶胶掺量的增加而增大，且硅溶胶对水灰比大于0.7浆液的结石率提高明显，最大提高24.49%;当硅溶胶掺量为2%时，结石体的抗压强度增幅最大且随着养护龄期的增加，硅溶胶对试样强度的增幅效果逐渐减弱；纳米硅溶胶的掺入促进水泥基早期的水化反应，与水化产物反应生成水化硅酸钙凝胶(C—S—H)并使微观形貌更加致密，使结石体的早期抗压强度及弹性模量显著提高；纳米硅溶胶通过缩短诱导期以及在颗粒空隙中为C—S—H提供成核位点促进水化反应，提高水泥基材料性能。     

水泥-膨润土浆液配比及适用性研究

水泥浆液中掺加膨润土,有利于改善注浆时出现浆液回浓快、吃水不吃浆等问题.其性能的改善受控于膨润土掺量和水固比,而析水率、流动度、终凝时间是评价浆液注浆性能优劣的主要指标点.因此,进行了膨润土掺量和水固比对水泥-膨润土浆液析水率、流动度、终凝时间的影响性分析.得到如下结论:不同膨润土掺量的浆液流动度均随水固比增加而增加,相同水固比对应浆液流动度随膨润土掺量增加而降低;膨润土抑制水析出的效果,在水固比达到一定值后开始下降;不同水固比下的终凝时间,随着膨润土掺量的增加,其终凝时间是先增加后下降的.     

水泥替代矿粉对橡胶沥青混合料性能的影响

为了研究水泥替代矿粉对橡胶沥青混合料性能的影响,通过浸水马歇尔、冻融劈裂、室内车辙、低温弯曲和单轴抗压强度试验,研究了不同水泥掺量替代矿粉对橡胶沥青混合料性能的影响。结果表明:水泥替代矿粉可显著提高橡胶沥青混合料的水稳定性、高温性能和单轴抗压强度,掺加水泥对低温性能影响不显著;掺加2%～4%水泥的橡胶沥青混合料水稳定性效果最佳;掺加4%水泥的橡胶沥青混合料高温稳定性和抗压强度效果明显。综合考虑水泥替代矿粉提高橡胶沥青混合料性能最佳掺量为2%～4%,研究成果为不同地区水泥替代矿粉提高橡胶沥青混合料性能的最佳掺量提供参考。     

引江济淮工程弱膨胀土水泥改性效果研究

膨胀土具有吸水膨胀、失水收缩的特性,往往给工程带来巨大的危害,因此必须对膨胀土加以改性,水泥可以有效地对膨胀土进行改性,降低其膨胀性并提高土体强度.选取引江济淮工程弱膨胀土,掺加水泥后进行自由膨胀率、膨胀力、50 kPa有荷膨胀率、直接剪切试验、SEM试验等室内试验,分析了不同水泥掺量和养护龄期对水泥改性土物理力学性质的影响.试验结果表明:1)随着水泥掺量和养护龄期的增加,水泥改性土的自由膨胀率、膨胀力、50 kPa有荷膨胀率均降低,抗剪强度增大.2)掺加水泥后,膨胀土的内部微观结构被逐渐摧毁,水泥水解水化产生凝胶性物质将分散的黏土颗粒黏结起来,形成较大的团粒.3)基于本研究试验结果,同时综合考虑实际工程,建议引江济淮工程弱膨胀土水泥改性剂量为4%.     

硫酸盐对超细矿粉水泥土强度的影响

目的研究超细矿粉水泥土抗硫酸盐侵蚀后超细矿粉水泥土强度及其应力-应变,分析水泥土的内部结构.方法采用不同质量浓度Na_2SO_4溶液浸泡进行单因素对比实验,对超细矿粉水泥土进行无侧限抗压强度实验及应力-应变实验,并结合扫描电子显微镜(SEM)观察水泥土的结构.结果超细矿粉掺量为8%,Ca(OH)_2掺量为1.8%,水泥掺量为2%制成水泥土试块,在侵蚀28 d后,随着溶液中Na_2SO_4质量浓度的增大,水泥土无侧限抗压强度在出现小幅度的降低后升高.当Na_2SO_4质量浓度为9 g/L时,水泥土抗压强度达到了最大值4.55 MPa,较清水浸泡时提高了53%,其应力-应变曲线弹性模量最大,最先达到峰值应力5.95 MPa后随着应变的增加,应力下降.结论超细矿粉水泥土受硫酸盐侵蚀后强度先增加后降低,通过SEM扫描电镜对水泥土微观结构的观察可以看出微观形态的改变规律与宏观力学性能表现一致.     

龄期及水泥掺量对水泥稳定风化砂抗剪指标的影响

文章以湖北省宜昌市的风化砂为研究对象,在风化砂中掺入不同用量的水泥,在不同养护龄期7、14、21、28d后进行标准直接剪切试验,研究了不同养护龄期以及不同水泥掺量对水泥稳定风化砂抗剪强度指标的影响规律。室内试验研究表明:水泥可以显著提高风化砂的抗剪强度;在相同的龄期状态下,水泥稳定风化砂的黏聚力随着水泥掺量的增加而迅速增大,内摩擦角随着水泥掺量的增加先增大后减小;在相同的水泥掺量下,水泥稳定风化砂的黏聚力随着龄期的增长缓慢增大,内摩擦角随龄期的增加逐渐增大,速度先快后慢;增加水泥稳定风化砂的养护龄期,也可以提高其抗剪强度。     

硫酸盐对聚羧酸减水剂吸附-分散性能的影响

系统研究了硫酸盐对掺聚羧酸减水剂水泥浆体流变性及水化性能的影响.结果表明:硫酸盐降低了聚羧酸减水剂在水泥颗粒表面的吸附量,削弱了聚羧酸减水剂对水泥浆体的分散作用.随着硫酸盐掺量的增加,聚羧酸减水剂分散性能下降.少量硫酸盐延缓了水化加速期最大水化放热速率峰的出现,并且提高了最大水化放热速率.而大量硫酸盐则使得水泥水化诱导期缩短,最大水化速率峰显著提前.大量硫酸盐的加入促进了水泥浆体中钙矾石(AFt)的生成,削弱了水化铝酸钙(CAH)的生成.MgSO4对于水泥浆体中水化产物生成的促进作用最明显.掺加MgSO4的水泥水化产物中含有大量细丝状水化硫铝酸盐产物.MgSO4对水泥水化具有显著延缓作用,水化产物结晶成核作用较缓慢,从而使得水化产物生成及分布更加均匀,形状更加细小.     

水泥掺量对改良膨胀土抗剪强度的影响

以合肥蜀山区、包河区、庐阳区以及瑶海区的膨胀土为研究对象,采用水泥含量对膨胀土进行改良,水泥掺量分别为1%至4%,并设置一组不掺水泥的同条件膨胀土作为对比。在养护7 d条件下,进行直剪试验,研究水泥掺量对改良膨胀土抗剪强度、内摩擦角以及粘聚力的影响。研究表明:水泥能有效地抑制膨胀土的膨胀性,并且随着水泥掺量在一定程度内的提高,改性膨胀土的抗剪强度进一步得到提高;随着水泥掺量的增加,内摩擦角首先呈现逐渐增大的趋势,随后逐渐变缓直至稳定;膨胀土的粘聚力也会随着水泥的增加而增加。     

低pH值硫酸盐侵蚀下矿渣水泥基材料的性能

按照我国低pH值硫酸盐的特征,配制pH=4．0的模拟溶液;通过室内干湿循环加速腐蚀试验,研究低pH值下矿渣粉等量取代水泥为15％-85％时浆体的抗硫酸盐侵蚀性能。研究结果表明：浆体的破坏主要是H^＋和SO4^2-共同作用的结果,其破坏过程是从外至内被逐层溶蚀,导致膨胀破坏;H^＋导致浆体水化产物脱钙,促使试件溶解,SO4^2-与Ca^2＋反应生成膨胀产物石膏,加速试件破坏过程;掺入矿渣粉对水泥浆体抗低pH值硫酸盐侵蚀是有利的,而且随着矿渣粉掺量的增加,其外观保持能力逐步提高。综合考虑掺有矿渣粉净浆试件的各项性能,矿渣粉适宜掺量取45％左右。