复合水泥基-水玻璃双液注浆材料胶凝性能及抗压强度试验研究

传统的水泥水玻璃双液注浆材料的优点在于凝胶时间短、早期的抗压强度大,所以在加固软弱地层或堵漏中被广泛的使用。本文在传统材料的基础上,加入了粉煤灰、矿粉等工业废渣,提出一种复合水泥基-水玻璃双液注浆材料,并对新型材料的胶凝性能和28 d抗压强度进行研究,并通过改变水玻璃体积掺量、波美度和矿物掺合料比例来研究浆液凝胶时间及28 d抗压强度的变化规律;当水玻璃体积掺量为25％时,浆液硬化结石体强度最大,使用更大波美度的水玻璃或者配制合适比例的水泥、粉煤灰和矿粉的复合水泥基A液都可以提升双液注浆材料的抗压强度。     

煤矸石-粉煤灰-水泥基煤田含水层注浆材料性能实验研究

为降低矿区注浆材料生产成本,本实验对煤矸石-粉煤灰-水泥基注浆材料的流动性、析水率、凝结时间和抗压强度等性能进行了研究,并通过SEM/EDS对注浆材料的微观性能进行了分析。研究表明:煤矸石降低了注浆材料的流动度,但可以降低泌水率,粉煤灰的提高流动度,但不利于浆液的稳定。两者复掺可以有效的改善浆液的性能,即使在水泥掺量较少时依然具有较好的性能,煤矸石-粉煤灰-水泥基注浆材料性能优越,符合现行注浆材料检验标准,极大的降低了注浆材料的成本。     

利用红黏土弃渣制备岩溶区注浆材料配比及其性能研究

在岩溶地区进行灌注桩施工时,注浆法可有效改善混凝土易流失、断桩、桩身孔洞等问题,但传统注浆材料成本较高且性能过剩,而且施工现场往往存在大量弃渣需要妥善处理。鉴于此,提出利用红黏土弃渣为基材,以水泥、粉煤灰为主固化剂,辅以水玻璃,制备新型注浆材料。通过正交试验,探究各组分对浆液关键性能指标的影响,确定最佳配比,并对最优配比下浆液结石体的微观结构进行分析。结果表明:水土比是影响浆液性能的主控因素;水泥掺量对浆液结石体的强度影响最大;粉煤灰可以增加浆液结石率,并提高结石体的后期强度;水玻璃主要起到加速凝结的作用。推荐的最佳配比为水土比0.6(质量比),水泥掺量10%(质量分数),粉煤灰掺量12%(质量分数),水玻璃掺量1.1%(质量分数)。经综合分析,该浆液具有流动性好、填充性好、强度适中、造价低廉等特点,适合工程大规模使用。     

工业废渣陶粒混凝土性能及其影响因素研究

研究了养护制度、胶凝材料组成、骨胶比、水胶比、引气剂及水玻璃等因素对废渣陶粒混凝土性能的影响,得到了较适合的废渣陶粒混凝土养护制度和胶凝材料组成。研究表明:骨料用量对废渣陶粒混凝土的强度影响较大;增大水胶比使得废渣陶粒混凝土强度有所降低;掺加引气剂可明显改善陶粒混凝土和易性,但引气剂掺量过大,会导致陶粒混凝土强度损失较大;增加水玻璃用量,废渣陶粒混凝土强度有所提高。水胶比及水玻璃用量对陶粒混凝土的容重和软化系数影响不大,而掺加引气剂后陶粒混凝土的容重明显降低。以矿粉、钢渣等工业废弃物为胶凝材料,并采用引气技术可制备理想的轻质自保温墙体材料。     

工业废渣无水泥双液注浆材料的研究

根据碱激发工业废渣原理研究制备了一种新型双液注浆材料,结果表明:其凝结时间可调,初凝范围从几十秒到3 h,终凝范围从30 min到15 h;强度高,28 d强度可达30 MPa;随着水灰比和粉煤灰掺量的增加,凝结时间延长,强度降低;随着水玻璃掺量的增加,强度降低,凝结时间延长;随着水玻璃模数由1增加到3.19,硬化体强度上升,凝结时间缩短.并对该材料在武汉长江隧道工程的应用进行了优选.     

聚合物-水泥基复合注浆材料研究现状及展望

近年来,聚合物-水泥基复合注浆材料在岩土工程中得到了较为广泛地应用.与普通水泥基材料浆体相比,聚合物可显著提高水泥基复合材料的抗拉强度、抗折强度、柔韧性、密实性和耐久性,对工程的适应性更广.介绍了聚合物-水泥基复合材料的发展历史,从力学性能、抗渗性能、减水性和保水性、凝结时间等方面总结了聚合物水泥基复合注浆材料的工作性能,分析了聚合物中官能团对水泥基材料浆体的作用机理.最后,归纳了聚合物-水泥基复合注浆材料在应用中存在的问题,并对聚合物-水泥基复合注浆材料的应用进行了展望.     

粉煤灰掺量对硬化水泥净浆长期溶蚀性能的影响

为了分析长期处于软水环境下粉煤灰对水泥基材料溶蚀特性及其溶蚀过程的影响,以单掺粉煤灰的复合水泥浆体薄片试件为研究对象,开展不同粉煤灰掺量的水泥复合浆体浸泡在去离子水长达两年的溶蚀实验,并通过饱水-干燥称重、SEM/EDS、XRD等测试,分析溶蚀过程中复合水泥浆体薄片试件的孔隙率、微观结构、钙硅比及物相组成等参数的变化规律,揭示粉煤灰对水泥浆体溶蚀特性的影响及其抗溶蚀性能的改善机理.结果表明,在水泥浆体中合理掺加粉煤灰可有效地改善其微观结构及物相组成,减缓水泥浆体的微观结构劣化和溶蚀进程,提高其在去离子水中的抗溶蚀性能,掺入40％ 粉煤灰的复合水泥浆体在去离子水中具有最佳的抗溶蚀性能.     

α-半水石膏对水泥砂浆性能的影响与水化机理研究

为了提高注浆用水泥砂浆的性能，采用α-半水石膏取代部分水泥进行材料改性，分析了α-半水石膏与尾砂含量对水泥砂浆坍落度、收缩率、强度与耐久性等的影响，依据微观实验和矿物成分分析结果对水泥砂浆的水化机理进行了分析。结果发现：采用α-半水石膏取代部分水泥有利于提高水泥砂浆的流动性，并降低其干燥收缩率；当α-半水石膏取代率为15%时，水泥砂浆的和易性、强度和耐久性均得到了显著改良；α-半水石膏具有化学活性，可以促进胶凝材料的二次水化反应，进而增加水泥砂浆的密实度。该研究对制备绿色环保、高性能的注浆水泥砂浆具有重要的参考作用。     

一种环保型混凝土路面修补材料的试验研究

利用正交试验方法,研究了矿渣细度、水泥熟料掺量、水泥熟料细度和水玻璃掺量各因素对凝结时间、砂浆强度的影响规律,确定出环保型混凝土修补材料的初步配方.通过调整水玻璃的模数和水灰比对配方进行优化,研制出一种凝结时间短、抗折强度高、干缩小、粘结强度高的性能优良的环保型混凝土修补材料.     

超细矿渣粉与硅灰对水泥基注浆材料性能影响机理分析

为提高工业废渣的综合利用率,研制出一种绿色环保高性能的注浆材料。选用超细矿渣粉(UFS)和硅灰(SF)替代一定量的水泥,通过正交试验和极差分析法系统地研究了在不同水灰比下掺入不同含量的超细矿渣粉、硅灰以及聚羧酸减水剂(PCE)对注浆材料性能的影响,并对优化后的浆液和纯水泥浆液进行了性能对比及微观试验。结果表明:当超细矿渣粉质量分数从18%增大到20%时,可以增强浆液流动性能,硅灰可以提高结石体抗压强度并减小浆液泌水率,聚羧酸减水剂对降低浆液黏度具有显著效果;以28 d抗压强度和黏度为主要指标,得到浆液的较优配比为水灰比0.70、超细矿渣粉掺量20%(质量分数)、硅灰掺量12%(质量分数)、聚羧酸减水剂掺量0.16%(质量分数)。优化后的浆液泌水率、抗压强度及抗折强度均优于纯水泥浆液。掺入超细矿渣粉和硅灰后,浆液内部生成了钙矾石(AFt)和水化硅酸钙(C-S-H)等凝胶,填充了颗粒间的孔隙,使优化后的浆液结石体强度增大。     

湿陷性黄土地区劈裂注浆桩芯结石体强度试验研究

为研究湿陷性黄土地区劈裂注浆桩芯结石体力学性能,通过配置五种不同配合比的注浆浆液,对其标准养护试块、同条件养护试块以及桩芯结石体分别进行龄期为3 d、7 d、14 d、28 d、56 d、90 d的抗压强度测试。结果表明:桩芯结石体的抗压强度随水胶比的增大而降低,随养护龄期的增加而呈对数增大;注浆浆液的析水率对桩芯结石体的抗压强度影响较大,黄土的密度、含水率以及桩芯结石体在黄土中的埋置深度对其抗压强度影响较小。通过影响因素分析,推出桩芯结石体抗压强度与同浆液3 d标准养护试块抗压强度的相关关系,此关系式可对湿陷性黄土地区地基加固工程的效果进行预估,为湿陷性黄土地区地基加固工程提供了桩芯结石体抗压强度的参考。     

Investigations on the cementitious grouts containing supplementary cementitious materials

Concrete structures often exhibit distress during their service life due to one or more of the following causes: faulty design, use of substandard materials, poor construction, misuse or overloading. Of these, poor construction practices result in porous concrete which necessitates remedial and strengthening measures, if a structure is to meet the strength, serviceability and durability requirements, for which it has been originally designed. However, before strengthening the structure, the integrity of the concrete should be restored, which is often carried out through grouting using cement slurry, followed by grouting with epoxy or low viscous monomer. Grouting using cement slurry to fill up the voids in porous matrix of the concrete is the most simple and economical method, requiring less capital investment and skills. However, there are problems associated with cement grouting, such as shrinkage, stability of the grouts, etc. These problems associated with cement grouting can be solved by using cementitious grouts, i.e., grouts containing supplementary cementitious materials (SCMs) such as fly ash, ground granulated blast furnace slag (GGBS) and silica fume (SF) as admixtures in cement grout. This paper gives the results of the investigation undertaken to evaluate the flow, strength and durability characteristics of the cementitious grouts.     

聚氨酯注浆堵水加固材料的制备

采用正交实验法,研究了聚醚多元醇配比、异氰酸酯指数和催化剂用量等对聚氨酯注浆材料冲击、压缩、拉伸性能的影响。结果表明,三种混合聚醚多元醇的配比为5∶2∶4,异氰酸酯指数为1.15,催化剂的用量为0.1%时制得的聚氨酯注浆材料性能最好,其冲击强度为4.4 kJ/m2,压缩强度为4.6 MPa,拉伸强度为2.810 MPa。此时硬质聚氨酯泡体为闭孔结构,其冲击断口形貌呈脆性断裂特征。     

固体碱激发矿粉/粉煤灰注浆材料性能及机理研究

以矿粉和粉煤灰为主要原料,NaOH和Na₂SiO₃·5H₂O为固体碱激发剂,制备地聚合物注浆材料,考察激发剂的模数、掺量及养护条件对材料性能的影响。当固体碱激发剂模数为1.0,掺入量为8%(质量分数)时,注浆材料初凝时间为120 min,工作时间可达50 min,经28 d养护后抗折和抗压强度分别可达7.1 MPa和42.7 MPa。相较于非密闭养护,密闭养护有利于早期强度形成,1 d、3 d、7 d抗压强度分别提高了38.0%、38.2%和19.3%。XRD、FT-IR、SEM/EDS测试结果表明,原料水化完全,最终产物包含无定形水化产物、钙沸石、水合铝硅酸钠钙矿和C-S-H凝胶等组分。反应过程中原料的Si—O—Al、Si—O—Si发生重组生成凝胶物质,并团聚成钙沸石类球形产物,提高材料强度。     

Evaluation of locally available amorphous waste materials as a source for alternative alkali activators

The production of alkali-activated materials with excellent mechanical performance requires the use of water glass, which has a significant carbon footprint. Such materials can have a lower carbon footprint if we replace water glass with alternative activators sourced from waste. In this study, we assessed the suitability of locally available amorphous waste materials (stone wool, glass wool, bottle glass and cathode-ray tube glass) as a source for the preparation of alternative alkali activators. We quantified the amount of silicon and aluminium dissolved in the activator solutions via inductively coupled plasma-optical emission spectrometry. The alternative activators were then used to produce alkali-activated fly ash and slag. The compressive strength values of alkali-activated fly ash specimens upon the addition of NaOH, water glass and the most promising alternative activator were 38.98 MPa, 31.34 MPa and 40.37 MPa, respectively. The compressive strength of slag specimens activated with alternative activators with the highest concentration of dissolved silicon (21 g/L) was, however, 70% higher than the compressive strength of slag specimens activated with only 10 M sodium hydroxide. The compressive strength of slag specimens with the addition of the most promising alternative activator was significantly lower (3.5 MPa) than the compressive strength of those that had been activated by commercial water glass (34.3 MPa).     

熔盐介质中制备镁橄榄石轻质材料的机理

以天然镁橄榄石和复合熔盐Na2 CO3+ NaCl为原料,经过900～ 1200℃反应烧结10 h以及蒸馏水溶解熔盐处理等过程,获得具有小尺寸气孔、较高强度的镁橄榄石轻质材料.采用X射线衍射(XRD)分析物相组成及变化,扫描电子显微镜( SEM)观察材料的显微结构包括气孔大小及分布情况.结果表明:反应制备的烧结体在由原始Na2 CO3-NaCl组成熔盐体系中,随着混合盐加入量的减少,经洗盐处理后的试样耐压强度增加,体积密度相应增加,而显气孔率减少;试样制备过程主要是盐熔化后,经过水溶解处理后,其占据的空间将形成气孔,而熔盐体系中Na2CO3会分解,CO2从烧结试样中逸出,从而烧结体中也形成了孔隙;混合盐与天然镁橄榄石中含铁杂质反应,生成可溶于水的化合物,在水处理阶段移出烧结体外.     

水溶性聚氨酯化学灌浆材料性能影响因素的研究

采用化学灌浆材料性能测试方法，研究了影响水溶性聚氨酯化学灌浆材料主要性能的各种因素。结果表明，灌浆材料的物理性能与NCO含量，浆液浓度，稳定剂、缓凝剂的种类和用量，水质pH值，浸泡时间，乳液和填料用量有关。通过实践，选择了比较理想的稳定剂和缓凝剂，可满足工程灌浆要求。     

高硅灰酒糟基粉状活性炭成型及性能

以粉状白酒糟物理活化炭为原料,以羧甲基纤维素(CMC)、煤焦油和酒糟活性炭灰分碱处理溶出液为粘结剂,研究了高含Si灰生物质粉末活性炭的成型方法. 结果表明,单独以CMC和煤焦油作为粘结剂,在4.0 MPa成型压力下所制成型活性炭的侧压强度达120 N/cm,但其碘吸附能力低于400 mg/g. 利用酒糟基活性炭灰碱处理溶出液,仅添加少量CMC成型的活性炭达到相同侧压强度,吸附能力达600 mg/g以上,明显高于仅添加CMC或煤焦油成型的活性炭,以及原活性炭粉. 对成型活性炭进行了红外光谱、XRD及SEM表征,分析了其粘结机理.     

压蒸条件下花岗岩石粉对UHPC性能的影响

研究了在压蒸条件下花岗岩石粉取代石英粉掺量对超高性能混凝土力学性能(3d、180 d抗压/抗折强度)和微观结构(水化产物、C-S-H凝胶平均分子链长)的影响,并探明两者之间的关系.XRD、SEM-EDS、29Si NMR测试结果表明:3 d、180 d胶凝浆体水化产物主要为低钙硅比、本征强度较高的tobermorite晶体.随着花岗岩石粉取代率增加,混凝土抗压/抗折强度先增加后减小,当取代率为50％时,其180 d抗压强度≥190 MPa、抗折强度≥40MPa;且随着取代率的增加,C-S-H凝胶平均分子链长降低、Al[4]/Si增加;在相同取代率时,平均分子链长为180d＞3d,Al[4]/Si为180 d＜3 d.高温和高压条件下,C-S-H凝胶平均分子链长不是混凝土性能的单一影响因素,混凝土抗压强度与C-S-H凝胶平均分子链长不直接相关.