粉煤灰对双液注浆材料性能影响的试验研究

在固定水泥浆稠度及水玻璃浓度的前提下,调整粉煤灰掺量设计10组配比,进行水泥-水玻璃双液注浆材料的配合比设计与试验研究,通过对实验数据的整理和分析,得出粉煤灰对水泥-水玻璃双液注浆材料凝胶时间与固结强度的影响关系.     

浆液浓度对双液注浆材料凝胶时间影响的试验研究

选用不同稠度的水泥浆及不同浓度的水玻璃,进行水泥—水玻璃双液注浆材料的配合比设计与试验,4种W/C与4种0Bé共设计16组配比,通过对实验数据的整理和分析,得出浆液浓度对水泥—水玻璃双液注浆材料凝胶时间的影响关系.     

钢渣双液注浆材料的研究

钢渣与矿渣、粉煤灰复掺作为注浆材料使用,既优化了骨料的级配又最大限度地使用了工业废渣.基于水玻璃碱激发工业废渣的原理,研究出以钢渣为主最佳配合比的工业废渣-水玻璃双液注浆材料.研究表明,随着水玻璃掺量的增加注浆材料的凝胶时间增加而结石体强度先增加后减小;钢渣与矿渣、粉煤灰两两复掺时前者的效果最好;三种工业废渣三掺(钢渣∶矿渣∶粉煤灰=2∶3∶1)时,注浆材料的强度最大,28 d抗压强度达14 MPa.     

考虑水泥-水玻璃双液浆黏度时空效应的隧道预注浆研究

水泥-水玻璃双液浆作为典型的速凝型浆液开始在隧道超前注浆施工中得到广泛应用,但目前对于双液浆渗透扩散机理的研究较少,注浆压力、浆液扩散半径以及注浆量等关键施工参数的确定多以经验为主.本文考虑水泥-水玻璃双液浆为黏度时变性的宾汉姆流体,基于双液浆的流变方程,同时考虑双液浆的黏度时效性和黏度空间效应,推导得到了表征双液浆黏...     

水泥粉煤灰-改性水玻璃注浆材料试验研究与应用

为解决传统注浆材料在大体积充填注浆时成本高、固废材料利用低、凝胶时间控制不精确等问题,提出水泥粉煤灰-改性水玻璃注浆材料。通过室内试验分析改性水玻璃配比、改性水玻璃体积分数和粉料比例对浆液初凝时间、终凝时间、流动度及单轴抗压强度的影响规律;通过工程现场试验,研究该注浆材料的可泵性、操作性,利用物理探测方法,对注浆治理效果进行评价。结果表明,水泥粉煤灰-改性水玻璃注浆材料的初凝时间为8~70 s、终凝时间为2~9 min;初凝时间随改性水玻璃体积分数的增加而增长,终凝时间随改性水玻璃体积分数的增加而缩短;凝胶时间与粉料中粉煤灰的质量分数呈正比;浆液流动度与改性水玻璃体积分数及粉料中粉煤灰质量分数成正比;粉煤灰质量分数与浆液结石体抗压强度呈负相关,改性水玻璃体积分数(水泥粉煤灰浆液与改性水玻璃体积之比)为1∶0.6或1∶0.4时,水泥粉煤灰-改性水玻璃注浆材料固结体的7 d抗压强度达到峰值9.35 MPa和6.86 MPa;水泥粉煤灰-改性水玻璃注浆材料可提高固废利用率,且各性能满足注浆需要,在实际应用中可依据工程要求调整配比,为类似的注浆工程提供参考。     

土体劈裂注浆加固主控因素模拟试验

为了分析注浆挤密及浆脉骨架对注浆加固效果的影响,确定注浆加固主控因素,提出注浆挤密系数及浆脉骨架系数和其计算方法,设计土体劈裂注浆加固三维模拟试验系统,开展土体注浆加固模拟试验.采用凝固时间显著不同的水泥浆液及水泥-水玻璃浆液分别对土体进行注浆加固,形成不同空间分布状态的浆脉骨架;通过测定注浆压力、土压力、土体密度及浆脉空间分布特征确定注浆挤密系数及浆脉骨架系数;监测隧道收敛变形以评价注浆加固效果,定性分析注浆挤密及浆脉骨架作用对注浆加固效果的影响.研究结果表明,水泥-水玻璃浆液注浆挤密程度大于水泥浆液,水泥-水玻璃浆液骨架作用小于水泥浆液;注浆挤密作用对于注浆加固效果的影响程度大于浆脉骨架作用,注浆挤密作用是影响土体劈裂注浆加固效果的主控因素.     

矿用水泥基注浆材料的发展及展望

水泥注浆材料是注浆技术的关键环节,由于结石体强度高、价格低廉、材料来源丰富且无毒,在煤炭行业巷道围岩加固、软岩矿井、矿山充填、堵水防渗及防突水工程等领域发挥关键作用.采用一定工艺技术或掺入合适外加剂,是改善水泥浆液性能、提高结石体力学特性并获得高性能、多功能和绿色环保注浆材料的有效途径.本文提出了矿用注浆材料体系框架,包括注浆理论、注浆材料、注浆设备、注浆工艺及工程应用;综述了近年来矿用水泥基注浆材料的研究成果,包括超细水泥基注浆材料、粉煤灰-水泥注浆材料、水泥-水玻璃注浆材料和其他类水泥基注浆材料,如聚氨酯-水泥、氧化石墨烯-水泥、纳米材料-水泥、活化煤矸石/矿渣-水泥、纤维-水泥基材料,归纳了不同矿用水泥基浆液的优点、缺点及工程应用条件;介绍了矿用水泥基注浆材料在煤矿围岩加固、矿山充填、堵水防渗及钻孔封堵领域的工程应用,并展望了矿用水泥基注浆材料的发展趋势,为我国煤矿注浆材料的研发指明方向.     

浆液性质对注浆压力及扩散方式的影响规律

为研究浆液性质对于注浆压力及浆液扩散模式的影响规律,设计了注浆扩散模拟试验系统。该系统通过采用整体填土压实,相比常规人工分层填土压实,可有效避免土体内部层间界面的产生,从而避免层间界面对于浆液扩散的影响。通过上述注浆扩散模拟试验系统开展了羧甲基纤维素钠浆液(模拟渗透注浆)、水泥单液及水泥-水玻璃浆液的土体注浆试验,分析注浆压力及浆液扩散特征,并针对注浆压力进行理论分析验证。研究结果表明:浆液性质对于注浆压力增长及劈裂特征点具有显著影响,通过分析注浆压力增长趋势及劈裂特征点特征可判定浆液扩散模式。     

利用废弃钻井泥浆作为注浆浆液的试验研究

矿山钻井工程结束后会产生大量的废浆。对这些废浆能否用被用作为地面预注浆浆液进行了一些试验。钻井泥浆和地层注浆所用的浆液有着不同的性能要求,其材料组成也不完全相同,不能直接用于地层注浆。在实验室里,对钻井废弃泥浆和注浆粘土纯浆的相对密度、粘度、pH值和稳定性等物理性能进行了试验,表明二者的粘度和稳定性差别较大。向两种浆液中添加不同数量的水泥和水玻璃,对其粘度、凝胶时间、静切力、塑性强度和抗压强度等性能进行了对比试验和分析,研究结果表明,在添加一定量水玻璃和水泥后,钻井废浆的各种性能与粘土浆液比较接近,可用于地层注浆工程。     

矿渣基无机矿物聚合材料力学性能的研究

目的研究各种原材料的掺量对于矿渣基无机矿物聚合材料抗压强度的影响.方法利用矿渣,高岭土,氢氧化钾,水玻璃等原料制备矿渣基无机矿物聚合材料,并通过对比实验,在单独改变某一因素的情况下,研究矿渣基无机矿物聚合材料抗压强度的变化规律.结果随着固液比、高岭土含量、水玻璃含量和氢氧化钾含量的增加,矿渣基无机矿物聚合材料的抗压强度均呈现出先升高再降低的变化规律.结论固液比的大小在一定的范围内不会对抗压强度产生显著的影响.高岭土占固相的质量分数为20%,水玻璃占液相的质量分数为50%,氢氧化钾占固相的质量分数为18%时,材料获得了最佳的力学性能.     

矿渣基无机矿物聚合物墙体材料

目的 探究影响矿渣基无机矿物聚合物墙体材料抗压强度和导热系数的主要因素及其变化规律.方法 以矿渣和偏高岭土为主要原材料,加入粉煤灰,发泡剂等辅助原料,在碱性激发剂作用下,常温下制备矿渣基无机矿物聚合物墙体材料,并通过SEM照片进行微观分析.结果 水玻璃模数为1.2时抗压强度最大且导热系数较小;水玻璃掺量与抗压强度和导热系数成正比;增大液固质量比,试件抗压强度增大,导热系数减小.当水玻璃模数1.2,水玻璃掺量(以Na20计)3%,液固质量比为0.5时,无机矿物聚合物墙体材料对应较大的抗压强度和较低的导热系数.粉煤灰以30%取代矿渣和偏高岭土时,试件抗压强度与保温性能均良好.发泡剂可以明显提高试件的保温性能,发泡荆的适宜掺量为0.5%.结论 试件抗压强度均在MU30以上,且导热系数明显低于黏土砖,是一种承重且保温的新型墙体材料.     

黏度时变双液浆盾构壁后注浆过程数值模拟研究

在盾构壁后双液浆注浆施工过程中,因双液浆具有显著的黏度时变特性,导致盾尾间隙难以被填充完全。为深入探讨双液浆黏度时变性和施工参数对浆液填充扩散情况的影响,根据下沙隧道工程注浆工艺及参数,基于有限元软件 ＣＯＭＳＯＬ创建了盾尾壁后注浆局部模型。通过控制变量,分析了浆液黏度时变性、入口注浆压力和注浆孔位置对注浆扩散形态的影响,并给出了不同条件下浆液速度场和压力场的演化规律。试验结果表明：浆液填充速度与浆液黏度呈负相关关系,考虑浆液黏度时变性后,浆液后期填充速度显著减慢,浆液填充整体表现出先快后慢的发展趋势;浆液填充速度与入口注浆压力呈正相关关系;不同位置注浆孔的局部注浆形态存在较大的差异,这主要是受浆液自身重力的影响所致。     

盾构隧道同步注浆浆液压力时空分布规律

盾构隧道施工过程中同步注浆浆液压力变化对邻近管片结构内力分布有较大影响,为实现对注浆压力的精细化控制,保证盾构安全掘进,研究浆液压力的时空分布规律.在考虑浆液粘度和地层渗透系数时变性的基础上,统一了同步注浆过程中浆液填充、扩散与消散过程,得到了浆液压力沿管片环向与纵向分布的理论计算式.依托工程实例及浆液流变试验结果,建立数值模型,得到了浆液压力沿管片三维时空分布规律.研究表明:同步注浆过程中浆液固结及注浆压力的衰减对浆液压力分布影响较大.浆液粘度增大,浆液流动性与地层渗透系数逐渐减小,使浆液压力沿管片扩散及消散幅度减小,进而影响管片内力分布.考虑了浆液压力时空变化特性的计算模型使管片受力特征与现场实测结果更加接近.研究成果为精细化分析施工阶段管片受力提供了计算依据.     

含矿渣粉复合胶凝材料抗硫酸盐性能研究

采用快速试验方法研究了矿渣粉复合胶凝材料的抗硫酸盐性能,探讨了矿渣粉掺量和细度对复合胶凝材料抗硫酸盐性能的影响。研究结果表明,随着矿渣粉掺量的增加,复合胶凝材料的抗硫酸盐性能均不同程度地得到提高：矿渣粉细度的增加,有利于提高复合胶凝材料的抗硫酸盐性能。     

特种粘土固化浆液性能试验及应用

对特种粘土固化浆液的析水性、稳定性、初始粘度、胶凝时间及浆液结石体的抗压强度、抗渗系数、体积变化性、抗软化性等主要性能进行了试验研究,并在灌浆建帷防渗中推广应用.试验表明特种粘土固化浆液是一种具有多项良好技术性能及经济性,对环境无污染的新一代粘土系注浆材料,能有效地解决注浆防渗工程中产生的诸多问题.     

赤泥–高炉矿渣–钢渣三元体系注浆材料试验研究

为解决地下工程灾害治理中大量消耗水泥造成的环境污染、造价高等问题,基于协同理论制备了赤泥–高炉矿渣–钢渣基三元体系全固废类注浆材料,系统研究了钢渣对赤泥–高炉矿渣二元体系工作性能、力学强度的作用规律,并结合X射线衍射、傅里叶变换红外光谱、扫描电镜、压汞仪等微观测试手段分析其作用机理。试验结果表明:钢渣对赤泥–高炉矿渣二元体系力学强度具有提升作用,当其掺量为10%时,28 d抗压强度可达12.78 MPa,增幅为59.84%。钢渣经机械粉磨和高温活化后,其协同作用可进一步提高,随着钢渣粒度的减小,浆液结石体力学强度逐渐增强;随着活化温度提升,结石体力学强度呈先增加后减小的趋势。钢渣在10%最优掺量下,活化温度为700℃,粒径为200目时,赤泥–高炉矿渣–钢渣基注浆材料结石体的力学强度最优,28 d强度达到15.1 MPa。此外,钢渣的掺入还可以促进赤泥–高炉矿渣基浆液的凝结,凝结时间缩短,浆液的流动性降低。微观分析表明:钢渣可参与赤泥–高炉矿渣体系的水化反应,而且钢渣微粒在浆液结石体中具有充填效应,使结石体更加密实,进而提高结石体力学强度;此外,在高温条件下,钢渣中生成钙芒硝、硅酸二钙、硅酸三钙、铝酸钙胶凝矿物,可促进钙矾石和水合铝酸钙的生成,对强度具有提升作用。     

赤泥-高炉矿渣-钢渣三元体系注浆材料试验研究

为解决地下工程灾害治理中大量消耗水泥造成的环境污染、造价高等问题,本文基于协同理论制备了赤泥-高炉矿渣-钢渣基三元体系全固废类注浆材料,系统研究了钢渣对赤泥-高炉矿渣二元体系工作性能、力学强度的作用规律,并结合X射线衍射、傅里叶变换红外光谱、扫描电镜、压汞仪等微观测试手段分析其作用机理。试验结果表明：钢渣对赤泥-高炉矿渣二元体系力学强度具有提升作用,当其掺量为10%时,28 d抗压强度可达12.78 MPa,增幅为59.84%。钢渣经机械粉磨和高温活化后,其协同作用可进一步提高,随着钢渣粒度的减小,浆液结石体力学强度逐渐增强;随着活化温度提升,结石体力学强度呈先增加后减小的趋势。钢渣在10%最优掺量下,活化温度为700 _^oC,粒径为200目时,赤泥-高炉矿渣-钢渣基注浆材料结石体的力学强度最优,28 d强度达到15.1MPa。此外,钢渣的掺入还可以促进赤泥-高炉矿渣基浆液的凝结,凝结时间缩短,浆液的流动性降低。微观分析表明：钢渣可参与赤泥-高炉矿渣体系的水化反应,而且钢渣微粒在浆液结石体中具有充填效应,使结石体更加密实,进而提高结石体力学强度;此外,在高温条件下,钢渣中生成钙芒硝,硅酸二钙,硅酸三钙,铝酸钙胶凝矿物,可促进钙矾石和水合铝酸钙的生成,对强度具有提升作用。     

均匀设计用于矿渣助磨剂的研究

矿渣具有很好的潜在活性,经粉磨后能提高它的活性.在当今的水泥工业,它已成为活性混合材的重要来源,但它不容易粉磨[1].本文主要研究利用均匀设计优化矿渣助磨剂,从而激发矿渣的活性、改进粉磨工艺、增加磨机产量,改善水泥性能,加大工业废弃物的利用,降低水泥材料的成本,使水泥企业获得良好的社会经济效益.     

促凝材料对同步注浆凝结时间的影响

为消除普通同步注浆浆液凝结时间过长对盾构施工的不利影响,通过在普通同步注浆浆液中掺入促凝材料(AB料)配制新型同步注浆浆液,研究AB料用量对同步注浆浆液凝结时间的影响,确定新型同步注浆浆液的最优配比;采用偏光显微镜观察硬化同步注浆的微观结构,分析AB料对同步注浆微观结构的影响;将普通同步注浆浆液和最优配比的新型同步注浆浆液应用于合肥轨道交通4号线伊宁路至巢湖路区间隧道右线。结果表明:掺入AB料的同步注浆浆液凝结时间大幅降低,新型同步注浆浆液各材料最佳用量为水410 kg/m3、水泥220 kg/m3、粉煤灰330 kg/m3、砂850 kg/m3、膨润土60 kg/m3、A料20 kg/m3、B液25 kg/m3;掺入AB料使硬化同步注浆的表面结构更致密,渗透性能得到改善;与普通同步注浆浆液相比,新型同步注浆浆液有效降低了盾构管片的上浮量,降幅达70.5%。     

超细水泥注浆材料煤壁注浆加固试验研究

目前工作面煤壁注浆加固主要采用有机注浆材料,成本过高,普通水泥注浆材料在煤体中扩散性差,且与煤体黏接力小.将成本低廉的超细水泥注浆材料应用于煤壁注浆加固,研究了浆体黏度、凝结时间以及结石体强度等性能,并在山西晋煤集团赵庄煤业有限责任公司3305工作面撤架通道煤壁进行了注浆加固试验,结果发现,浆液凝结时间短,结石体强度达到9.6MPa,浆液扩散半径大于3 m,煤体黏接强度达到3.6MPa,证明超细水泥注浆材料可以在煤壁中良好渗透扩散,对控制煤壁片帮具有良好效果.