矿物掺合料对水泥-水玻璃注浆材料性能的影响

为保证道路工程注浆材料具有良好的工作性、抗水分散性和较少的泌水率,采用粉煤灰和矿渣微粉为矿物掺合料、膨润土为浆体稳定剂以及水玻璃为促凝剂,研究了矿物掺和料种类及含量对水泥基-水玻璃双液注浆材料性能的影响规律。结果表明,适量的粉煤灰可以提高水泥基浆液的流动性,而且可以有效增加水泥基浆液的有效水胶比;矿渣微粉对水泥基浆液的流动性无明显影响,但可有效提升水泥基浆液结石体后期抗压强度;以粉煤灰为矿物掺合料的水泥基-水玻璃双浆材料力学性能优于矿渣微粉,但矿渣微粉对浆液结石体的孔结构改善效果更好。     

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。     

复杂煤矿区帷幕注浆浆液及其隔水机理

结合某煤矿区多年难以治理的水害隐患及其复杂的地质条件,以普通硅酸盐水泥、粉煤灰和外加剂作为材料,通过室内实验方法先后配制单液水泥浆液、水泥水玻璃浆液和水泥粉煤灰浆液,并对基浆液的性能指标进行测试分析.根据矿区内的岩层及煤系地层的含(隔)水层水文地质特征,采用下行式分段注浆方案,即对顶板软弱层采用高压旋喷注浆技术,对岩层或煤系地层则采用自流式静压注浆相结合的复合注浆技术,当出现注浆量突变时采用投入骨料(河砂)、间歇式注浆和添加速凝剂等施工预案.研究结果表明:浆液对土体的作业机理主要表现为喷射切割作用、搅拌置换固结作用、渗透作用、劈裂作用与挤密作用;煤系地层的注浆量主要与采空区内的位置、导水裂缝带高度和注浆序列有关,帷幕墙能抵御该地区多次特大洪水的侵袭.     

不同土体中水泥-水玻璃浆液的扩散规律

为研究不同土体中水泥-水玻璃浆液扩散规律,基于浆液劈裂土体形成的裂缝形状和宾汉流体在平板裂缝中的流变方程,推导出不同土体中水泥-水玻璃浆液黏度、流量、注浆压力差、浆液扩散距离的计算公式,计算分析不同土体中水泥-水玻璃浆液的黏度、注浆压力以及裂隙高度对浆液扩散距离的影响。研究结果表明:浆液扩散距离随浆液黏度的增大呈非线性减小,随注浆压力的增大呈非线性增大,裂隙高度增大使浆液扩散距离迅速增大;通过注浆后工程现场取芯试验对计算结果进行分析,验证了不同土体中浆液扩散距离和劈裂缝高度的关系。     

可注超细粉煤灰水泥砂浆正交试验研究

水泥中掺入超细粉煤灰和水玻璃,与水泥组成成分发生水化物反应,促使水泥浆材强度发展;同时粉煤灰还保持了水泥活性,易于流动。针对水泥浆材在充填工程中的应用,采用正交试验研究了不同养护龄期下超细粉煤灰掺量、水玻璃掺量及水灰比3个因素对水泥浆材的抗压强度影响。分析了各因素之间差异,根据功效系数,判断出最佳配制方案。试验结果表明,超细粉煤灰的掺量对砂浆的强度影响不大,但可以改善水泥砂浆的流动性和黏聚性;水玻璃的含量对强度的影响要优于超细粉煤灰;一定条件下,水灰比越小,水泥浆液强度越高。研究成果可于注浆工程中广泛应用。     

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。     

水泥类注浆液性质研究

水泥是较便宜的注浆材料,其固结性能良好,结石强度高,无毒性,是目前应用最广泛、用量最大的注浆材料。在实际工程中水泥类浆液一般分为纯水泥浆液与水泥-水玻璃浆液。目前在进行浆液配制时最常用的是普通硅酸盐水泥,该文也将只就此类性水泥浆液进行研究。     

碱矿渣混凝土强度及流动性研究

矿渣主要是一种填充料或者代替部分硅酸盐水泥熟料加工成矿渣水泥,同时也是碱激发水泥的重要材料.通过改变粉煤灰、水玻璃、偏高岭土、硅灰以及石灰的掺量,评价其对碱矿渣混凝土和易性及立方体抗压强度的影响.试验结果表明:粉煤灰及水玻璃的掺入能够改善碱矿渣混凝土的和易性,其中粉煤灰改善效果更为显著,硅灰、石灰以及偏高岭土的掺入会降低碱矿渣混凝土和易性;粉煤灰、石灰及偏高岭土的掺入会降低碱矿渣混凝土28 d抗压强度,其中偏高岭土对强度影响最为显著,水玻璃、硅灰的掺入能够增强碱矿渣混凝土28 d抗压强度,其中水玻璃对强度的改善效果较为显著.     

运营期渗漏水隧道注浆材料适用性

根据运营期渗漏水隧道注浆治理对注浆材料的要求,研究普通硅酸盐水泥、水泥-水玻璃、超细水泥及聚合物水泥主要性能参数,设计开元隧道3个地质条件相似试验段,采用普通水泥、超细水泥及聚合物水泥进行现场注浆,通过雷达探测及现场工况进行注浆效果评估,结合注浆技术可行性、注浆效果及经济性,分析运营期隧道不同渗漏水条件下注浆材料适用性。研究结果表明:聚合物水泥浆液流动度、结石率及结石体强度较大,聚合物水泥浆液对含水构造渗漏水通道封堵密实;超细水泥适用于微孔隙及微裂隙渗水区域,聚合物水泥适用于裂隙密集渗漏水区或表面渗水区,普通水泥适用于空洞较大区域,水泥-水玻璃浆液适用于流量水压较大漏水区域。     

水泥-水玻璃浆液在圆砾层的扩散规律

基于浆液在孔隙介质中的渗流方程,推导出了圆砾层中浆液流动时间、注浆量、扩散半径的计算式,并在一定的假设条件下,获得了水泥-水玻璃浆液粘度随时间变化的规律,探讨了不同注浆压力和浆液流动时间对浆液扩散半径的影响.浆液扩散半径随注浆压力的增大呈非线性增大,随浆液流动时间的增大呈非线性减小.圆砾层防渗注浆工程实例验证了圆砾层双液注浆计算式的正确性.     

水泥/粉煤灰碱改性对废弃粉质土砂配制盾构壁后注浆性能的影响

盾构废弃粉质土砂矿物组成复杂、泥质含量高,易引起水化反应不彻底及团聚现象,导致浆液性能的劣化,然而,使用废弃粉质土砂配制壁后注浆浆液,替换商品砂比例只能在30%～40%才能满足现场及通用指标要求。依托实际工程现场开展高掺量废弃粉质土砂部分替换商品砂(60%)配制壁后注浆实验,分析水泥及粉煤灰碱改性策略对高掺量废弃粉质土砂壁后注浆浆液性能影响规律。结果表明,当改性水泥替换比例不超过50%时,对粉质土砂壁后注浆具有积极的影响,可以在缩短凝结时间和降低泌水率的同时,使流动度与抗压强度依然符合通用指标;改性粉煤灰相较于改性水泥对浆液的影响比较小,但在小幅降低浆液抗压强度的同时,仍可以有效缩短浆液的凝结时间和泌水率。分析原因在于,水泥进行碱性改性,加速了水泥的水化反应,进而可以缩短浆液的凝结时间且对于用水量也会有所影响,进而也会影响浆液的流动度以及稠度;而粉煤灰减改性则破坏了粉煤灰中莫来石和石英原本有序的玻璃相结构,虽然后期产生的C-A-S-H(水化硅铝酸钙)对力学性能有一定的影响,但由于粉煤灰转化为沸石样物质的原因,仍然可以优化浆液的凝结过程及用水量。     

水泥土环境中粉煤灰水化与活性激发研究

水泥—粉煤灰与土充分拌合条件下,经过初级和次级2个过程形成水泥土固结体。粉煤灰的活性效应较之形态效应和微集料效应对水泥土强度的贡献是显著和持久的。活性激发剂———粉状硅酸钠溶出的OH-对粉煤灰网络聚合度比较高的“硬壳层”有腐蚀作用,同时硅酸钠水解产生的SiO32-在水化环境中可阻止水化硅酸钙生成过多而沉积在粉煤灰表面。通过构建粉煤灰在水泥土环境中的水化模型及SEM、力学性质等测试手段,分析了粉煤灰的水化与固结特性。     

锚固工程早强型普通硅酸盐水泥浆液的试验研究

在分析各种外加剂作用机理的基础上,选用氯化钠、三乙醇胺、水玻璃等价格比较低廉的水泥外加剂,对锚固工程普通硅酸盐水泥浆液进行改性的研究。通过室内水泥浆液配制试验优选出水泥外加剂类型及加量比例,使普通硅酸盐水泥浆(2—3d)凝期的抗压强度得以提高,加快了锚固工程施工速度。     

Effect of chemical admixtures on properties of high-calcium fly ash geopolymer

Owing to the high viscosity of sodium silicate solution, fly ash geopolymer has the problems of low workability and rapid setting time. Therefore, the effect of chemical admixtures on the properties of fly ash geopolymer was studied to overcome the rapid set of the geopolymer in this paper. High-calcium fly ash and alkaline solution were used as starting materials to synthesize the geopolymer. Calcium chloride, calcium sulfate, sodium sulfate, and sucrose at dosages of 1wt% and 2wt% of fly ash were selected as admixtures based on concrete knowledge to improve the properties of the geopolymer. The setting time, compressive strength, and degree of reaction were recorded, and the microstructure was examined. The results show that calcium chloride significantly shortens both the initial and final setting times of the geopolymer paste. In addition, sucrose also delays the final setting time significantly. The degrees of reaction of fly ash in the geopolymer paste with the admixtures are all higher than those of the control paste. This contributes to the obvious increases in compressive strength.     

高湿环境中磷尾矿基地质聚合物凝结硬化机理

为解决地质聚合物注浆材料在高湿环境中凝结硬化速率无法控制的问题,利用碱激发粉煤灰和磷尾矿制备地质聚合物注浆材料,研究其在采空区高湿环境中凝结硬化的主控因素。利用傅里叶红外光谱（Fourier transform infrared spectrometer,FTIR）、X射线衍射光谱（X-ray Diffraction,XRD）和扫描电镜 （Scanning electron microscope,SEM）对地质聚合物的凝结过程、硬化结构特征和反应机理进行分析,得出以下结论：地质聚合物注浆材料的凝结硬化受水固比、粉煤灰添加量、激发剂碱浓度和模数的影响,调节地质聚合物的凝结硬化主要利用凝胶体的生成-分布-固化过程。水固比过高凝胶体会被稀释,过低会难以控制凝结时间;适当提高粉煤灰的添加量会促进地质聚合物的凝结;激发剂碱浓度的提高有助于原料中硅铝和钙质溶解,增加凝胶体的生成量,碱过量会导致地质聚合物泛碱;激发剂模数的增大会使浆液中的气体和水分难以排出,降低地质聚合物中各物质间的相互作用,增加地质聚合物的凝结时间。当水固比为0.5~0.75,粉煤灰和磷尾矿的质量比为1~1.2,H2O和Na2O的摩尔比为20~25,碱激发剂模数为1.5~2时,制备的地质聚合物可以满足凝结硬化 的要求。     

Electrical conductivity and dielectric property of fly ash geopolymer pastes

The electrical conductivity and dielectric property of fly ash geopolymer pastes in a frequency range of 100 Hz-10 MHz were studied. The effects of the liquid alkali solution to ash ratios (L/A) were analyzed. The mineralogical compositions and microstructures of fly ash geopolymer materials were also investigated using X-ray diffraction (XRD) and scanning electron microscopy (SEM). The 10 mol sodium hydroxide solution and sodium silicate solution at a sodium silicate-to-sodium hydroxide ratio of 1.0 were used in making geopolymer pastes. The pastes were cured at 40℃. It is found that the electrical conductivity and dielectric constant are dependent on the frequency range and L/A ratios. The conductivity increases but the dielectric constant decreases with increasing frequency.     

二氧化碳泡沫同步注浆液特性研究及成本分析

为探究CO2泡沫同步注浆液的性能及现场制备成本,通过正交试验和极差分析方法对CO2泡沫同步注浆液的最佳配比进行研究,对CO2在对同步注浆液的改性过程中的性能变化进行回归分析,并依托南京五塘广场隧道施工的现场浆液性能要求,利用多目标规划方法进行成本分析。结果表明：CO2泡沫同步注浆液最佳配比为水胶比0.8,粉灰比2.0,胶砂比0.5,膨水比0.16。回归拟合结果表明常规二次型回归模型更适合模拟CO2泡沫改性的同步注浆液的性能;通过MATLAB工具箱中的FMINCON函数进行多目标规划计算得出与现场浆液相同性能下CO2泡沫同步注浆材料成本更低。