纳米碳酸钙改性超细水泥注浆材料研究

研制了一种低粘度超细水泥复合浆液,以满足深井井筒微裂隙注浆堵水的要求。以超细水泥,纳米碳酸钙,减水剂和超细粉煤灰为试验材料,采取正交试验,研究了在不同水灰比,纳米碳酸钙掺量,减水剂和超细粉煤灰掺量的条件下,浆液的黏度、析水率、凝结时间和结石体抗压强度的变化规律。结果表明:随着水灰比增大、超细粉煤灰和减水剂掺量增加,黏度降低;随着纳米碳酸钙掺量增加,黏度先降低后小幅度升高;随着水灰比增大、超细粉煤灰和减水剂掺量增加,析水率有不同程度的增加;随着纳米碳酸钙掺量增加,析水率先增大后减小;随着纳米碳酸钙掺量增加,初凝和终凝时间都是先增大后减小,随着水灰比增大、超细粉煤灰和减水剂掺量增加,初凝和终凝时间都有不同程度的增大;水灰比增大,结石体28d抗压强度减小,随着纳米碳酸钙掺量增加,结石体28d抗压强度先增大后减小,超细粉煤灰掺量增加使28d抗压强度略有减小,减水剂对28d抗压强度影响很小,可忽略不计。     

纳米材料改性水泥浆液凝结与流动特性试验研究

为解决深部地下岩体微裂隙难以注浆的难题,通过物理试验与正交试验相结合的方法,综合研究超细粉煤灰掺量、纳米硅溶胶掺量、减水剂掺量和水灰比4个因素对浆液凝结特性及流动特性的影响规律。试验结果表明:水灰比对于改性水泥浆液性能的影响较大,水灰比的增大会使浆液凝结时间增长,黏度、结石率明显下降。减水剂和超细粉煤灰能够有效提升浆液的流动特性。纳米硅溶胶对于浆液的凝结特性有着显著影响,纳米硅溶胶掺量增多,浆液的凝结时间减少,结石率上升,黏度略微上升。     

低黏度超细水泥浆液配比试验研究

为配制1种高效注浆的低黏度超细水泥浆液,以超细水泥,减水剂和超细粉煤灰为试验材料,采用正交试验方法,通过SPSS软件处理试验数据,分析水灰比、粉煤灰和减水剂对浆液的黏度、结石体强度、析水率和密度的影响规律,从而得到最优的浆液配比。结果表明:水灰比是影响考核指标的主要因素;随着减水剂掺量的增加,28 d强度和浆液密度无显著变化,但黏度持续降低,7 d强度增强,析水率增高;随着粉煤灰掺量的增加,黏度下降,7 d强度增强,但对28 d强度、析水率和密度的影响不显著;当水灰比、减水剂掺量和粉煤灰掺量分别为1∶1、0.25%、25%时为浆液最佳配比。     

掺粉煤灰水泥基浆液性能关系模型研究

水泥基浆液在地下、采矿以及水害治理等工程中的应用非常广泛,常常被用来堵漏和加固。超细粉煤灰有助于加强水泥基浆液的流动性,因此采用在水泥基浆液中使用超细粉煤灰替换部分水泥的方法,改变水灰比、水泥掺量和水玻璃体积掺量,研究了水泥基浆液的黏度、1 h析水率、结石率以及28 d抗压强度随之变化的关系,并使用origin对试验结果进行处理,得出各个因素与试验结果之间的经验公式。试验结果和拟合的经验公式表明,水泥基浆液的各项参数与水灰比、水泥掺量和水玻璃体积掺量之间存在一定的关系模型。     

高强度低黏度注浆材料配比试验研究

为满足微裂隙岩体注浆加固要求,需研究一种强度高、黏度低的高性能注浆材料。选用超细水泥、硅粉、超细粉煤灰、聚羧酸系减水剂为原料,结合单因素试验和正交试验,对浆液进行改性。试验结果表明：在水泥中掺加4%～12%的硅粉,浆液的结石体强度可以提高8%～34%|用超细粉煤灰替代一定量的水泥,可以降低浆液的黏度,当粉煤灰替代量超过20%后,浆液黏度不再降低,达到作用极限值|聚羧酸系减水剂对于降低水泥浆液的黏度有着显著效果,掺加0.1%～0.5%的减水剂,浆液的黏度可以降低25%～90.6%,减水剂掺量越高,浆液析水率越大,浆液越不稳定|当水灰比为0.8、硅粉掺量为10%、粉煤灰代替量为20%、减水剂掺量为0.3%时配置的浆液性能最优,新型浆液结石体28d抗压强度为22.98MPa,比纯水泥浆液结石体的抗压强度提高13.6%,黏度为21.83s,比纯水泥浆液黏度降低89%。     

水泥稳定浆液配比及适用条件研究

为了确定水泥稳定浆液的配比,研究了不同水灰比,不同外加剂含量条件下,水泥浆液的析水率、粘度、抗压强度、初(终)凝时间的变化特性,结果表明:水灰比为0.8,膨润土掺入量为2.5%,减水剂掺入量为0.8%时,水泥浆液的各项性能指标均满足稳定浆液的要求,且最经济,因此,该配比可作为水泥稳定浆液的适宜配比。然后,通过粘度时变曲线确定浆液的最佳可注时间为2h。最后,依据稳定浆液在裂隙中的流动特性,给出了稳定浆液的注浆压力、扩散半径与裂隙宽度的关系表达式。     

一种新型注浆材料性能的研究

通过室内试验对以“粉煤灰固化剂”为凝结剂的一种新型大掺量粉煤灰注浆充填材料进行研究，探讨了不同水灰比、固相比与结石体抗压（折）强度、凝结时间、粘度、密度、结石率、析水率及析水时间之间的相互关系。试验得到当水灰比为1：1．0-1：1．5，粉煤灰掺量27％时，结石体的7 d抗压强度为1．2-5．3 MPa，28 d抗压强度为2．5-10 MPa。试验结果表明，该注浆材料与现工业用注浆材料相比，粉煤灰掺量更大，强度更高，凝结时间等性能更优越，并可降低注浆成本。     

巷道围岩注浆水泥浆液性能试验研究

针对水泥浆液黏度、析水率、结石体抗压强度等主要性能指标,选择P·O42.5、P·O52.5两种标号普通硅酸盐水泥,0.5∶1～1.2∶1六个水灰比等级和塑化剂、速凝剂两种外加剂进行全面组合试验,研究了水泥标号、水灰比和外加剂对水泥浆液基本性能的影响效果.试验表明,在水泥浆液中添加1％的塑化剂,能够显著降低浆液黏度,在保证良好可注性的前提下大幅降低水灰比,从而提高结石体强度.     

矿用新型水泥粉煤灰基喷涂堵漏风材料性能研究

采空区自燃是煤炭开采中面临的重大灾害之一,不仅会浪费煤炭资源、造成大量经济损失,还会引发事故导致人员伤亡.为了减少氧气向采空区泄漏,常常沿采空区侧煤壁喷涂堵漏风材料,以封堵因采掘活动产生的煤壁裂隙.以水泥-粉煤灰为基体材料,用羟丙基甲基纤维素(HPMC)和磷酸三丁酯(TBP)共同改性制备新型喷涂堵漏风材料.通过析水率测试、保水率测试、力学性能测试和水泥基材料与煤界面接触角测试,得出了不同掺量的 HPMC和 TBP对涂层性能的影响.试验结果表明,当水固比为0.5、粉煤灰掺量为20％、HPMC掺量为0.2％、TBP掺量为0.08％时,材料综合性能最佳.浆液析水率低于5％,材料7 d抗压强度和抗折强度可分别达到16.70 MPa和5.02 MPa,相比于纯水泥 粉煤灰材料提高了6.57％和2.87％,改性后浆液与煤的初始接触角降低了21.83°.最终,根据 X 射线衍射分析、傅里叶红外光谱分析和扫描电子显微镜分析,得出了外加剂对水泥水化机理及微观结构的影响.     

煤炭采空区触变性钼尾矿充填浆液配比研究

本着减少自然资源消耗的目的，在触变性水泥浆中加入钼矿冶炼后产生的固体细颗粒钼尾矿砂，通过正交试验进行触变性钼尾矿水泥浆液的配比设计，并测试其触变性、结石体抗压强度和析水率。基于试验结果，提出触变系数的计算方法。通过极差分析，可得正电胶质量分数、水灰比和固相比对浆液的触变性、析水率和相应的结石体抗压强度的影响程度。当正电胶质量分数为6%,水灰比为0.8,固相质量比为6∶4时，触变性钼尾矿水泥浆液性能最佳。     

超细水泥浆液流变性能试验研究

基于超细水泥的基本物理力学性质,对其浆液的流变性能进行试验研究.得出了水灰比和高效减水剂对超细水泥浆液粘度的影响规律、超细水泥浆液粘度时变性特点以及减水剂对时变性的影响规律.     

矿渣粉黏土水泥复合浆液主要性能试验与分析

注浆法是解决施工中出现突水、涌泥问题的主要方法,而注浆材料的选择又是关键因素。对矿渣粉黏土水泥注浆浆液的黏度、流动性、析水率及立方体抗压强度进行试验研究,再与纯水泥浆液的性能作对比分析。试验结果表明,复合浆液的最佳配合比为:水胶比0.75,水泥替代率20%(即矿渣粉掺量10%,黏土掺量10%)。此时,复合浆液的黏度为30.34 s,流动性为135.25 mm,析水率为1.44%;3,7和28 d三个龄期结石体的抗压强度分别为5.865,9.263和14.351 MPa。     

硅粉对沙漠风积沙水泥基材料性能的影响

为研究硅粉掺量对沙漠风积沙水泥基材料性能的改善效果,设计不同硅粉掺量的单因素试验进行稠度测试和抗折抗压强度测试,分析了硅粉掺量对材料稠度和力学性能的影响。结果表明:沙胶比为3,硅粉掺量为6%时,材料3 d、7 d抗压强度较基准组分别提高了61.9%、47.1%,28 d抗压强度较基准组提高了38.2%,此时折压比较大,为0.33,沙漠风积沙水泥基材料的抗压性能显著提高,且脆性较小。前期水泥基材料抗压强度增长率随硅粉掺量的增加先增大后减小,后期抗压强度增长率随硅粉掺量的增加而增大;水泥基材料抗折强度增长率随硅粉掺量的增加先增大后减小,当硅粉掺量大于10%时,材料抗折强度增长率为负,掺入过量硅粉会降低沙漠风积沙水泥基材料的抗折强度。     

浆液对破碎岩体强度恢复影响试验研究

破碎泥质岩体注浆加固过程中,由于注浆水灰比的不同,使得不同浆液析水率对受注泥质岩体强度的恢复不同。为此,对完整岩体和破碎岩体注浆胶结岩体试件进行单轴抗压测试。结果表明,注水泥浆液胶结后的强度为胶结前破碎岩石强度的2~5倍,超细水泥浆液注浆后强度为破碎岩石强度的7~12倍,且破碎泥岩胶结试件的抗压强度随水灰比的增大而减小。     

超细硅灰石粉对水泥基材料性能的影响

在测定超细硅灰石粉特性及其胶砂强度指数的基础上,研究了超细硅灰石粉对水泥砂浆流动性、试件强度及抗化学侵蚀性能的影响。结果表明:超细硅灰石粉是长径比在(18～25)∶1的纤维状粒子,其胶砂强度指数为72.9%,将超细硅灰石粉掺入水泥基材料中能够提高水泥试件的抗折强度与折压比,但由于硅灰石粉具有较大的细度与长径比,硅灰石粉掺量超过15%时砂浆扩展度会明显降低。当硅灰石粉掺量为15%～20%范围时,在水泥试件抗压强度没有明显降低的情况下,能够提高水泥试件的抗折强度10%以上,同时折压比接近0.20,有利于改善水泥基材料的脆性。同时,硅灰石粉掺量不超过30%的水泥试件具有良好的抗化学侵蚀性能,且抗蚀系数大于0.80。     

九龙煤矿深部岩体注浆浆液配比优化研究

为改善九龙煤矿-850m胶带大巷破碎围岩注浆加固效果,通过实验室析水率和单轴抗压试验,对不同水灰比和膨润土比例的以PO42.5普通硅酸盐水泥和细度800型超细水泥为主要材料的注浆浆液配比进行了优化研究;采用自主研发的MYZJ-2型实验室液压注浆系统对三轴压力试验破坏后的胶带大巷泥岩标准试件进行注浆试验,并对比分析了注浆试验效果。研究结果表明:水灰比1∶0.6,膨润土比例为水泥重量4%的超细水泥浆液,析水率为6%,养护28d后单轴抗压强度为8.87MPa,满足实验室对标准尺寸破坏试件的注浆要求;优化配比浆液对三轴压力试验破坏后的泥岩试件注浆加固后,试件单轴强度恢复值为试件原单轴抗压强度的14.7%,注浆效果较好。     

粉煤灰水泥充填注浆材料性能研究

对煤矿采空区充填用的粉煤灰水泥注浆材料性能进行了研究,研究内容主要包括粉煤灰用量对浆液粘度、结石率及浆体抗压强度等的影响。研究表明：随着粉煤灰用量的增加和水灰比的减小,浆液粘度增加,结石率提高;浆体抗压强度随着粉煤灰用量的增加和水灰比的提高而降低;水灰比为1：1,水泥替代率为70％时,浆体28d的抗压强度大于3．0MPa,完全可满足采空区充填注浆的技术要求。     

复杂散体状顶板回采巷道围岩注浆改性控制分析

复杂散体状顶板巷道围岩破坏严重,变形量大,支护困难。通过对复杂散体状顶板巷道围岩变形破坏特征与失稳原因分析,研究了不同配比似膏体注浆材料的浆液密度、析水率、流动度特征,探明了不同水灰比、粉煤灰掺量对似膏体注浆材料强度的影响机制,确定了似膏体注浆材料优化配比与注浆加固支护方案。结果表明:复杂散体状顶板巷道围岩表现为顶板破坏严重呈网兜状下沉,高低帮呈整体“凹”型膨胀变形;散块体、弱胶结、高应力、软煤体、支护失效是巷道围岩失稳的主要原因;随着水灰比、粉煤灰掺量增大,浆液析水率与流动度呈增加趋势、浆液密度则呈降低趋势,水灰比对浆液流动度影响大于粉煤灰掺量;浆液结石体破坏强度随着水灰比与粉煤灰掺量的提高分别表现为加速衰减姿态与急剧下降—缓慢增加—缓慢下降趋势;似膏体注浆材料优化配比的水灰比与粉煤灰掺量分别为0.6∶1与80%;采用锚杆(索)+似膏体注浆控制技术方案30 d后,顶板最大下沉量小于80 mm,两帮最大收敛量小于70 mm,巷道围岩稳定性较好。     

粉煤灰水泥注浆材料特性试验研究

在室内进行粉煤灰水泥注浆材料正交配比试验,分析结果表明,结石体的杨氏模量和抗压强度随粉煤灰的掺量和水灰比增加而降低.浆液初凝结和终凝时间随粉煤灰掺量和水灰比的增加而延长,两者大致成线性关系.浆液的结石率随粉煤灰掺量的增加而增大,随水灰比的增大而减小.     

浆液析水对受注破裂泥岩的弱化实验研究

泥质岩体注浆加固过程中,由于浆液析水致使破碎泥质岩体发生膨胀、软化等流变现象,从而增加了巷道围岩变形破坏能力,提高了巷道维护难度。针对上述问题,基于泥质岩体水理化性质,通过实验研究不同水灰比水泥浆液析水规律,预选注浆加固所需浆液的合理水灰比;同时,通过制作破裂泥岩注浆胶结试件,并测定其不同龄期单轴抗压强度,进而研究浆液析水率对破碎泥岩弱化作用,最终选出最佳注浆水灰比。