水泥基注浆材料的性能研究

注浆的主要作用为防水堵漏和充填加固,其效果很大程度上由浆液性能决定。通过试验总结了浆液在不同水灰比、膨润土和外加剂掺量等因素作用下性能的变化规律。结果表明,影响浆液性能的最主要因素为水灰比;膨润土降低了浆液的流动度,掺量大于8%时显著降低结石体强度;减水剂对浆液流动性影响明显,掺量大于0.8%时显著增大析水率、降低结石率、增加凝结时间;水玻璃的添加使浆液的流动性能变差,增加水玻璃掺量,浆液析水率降低,结石率增加。     

采用响应曲面优化法优化水泥基注浆材料的强度与耐硫酸盐腐蚀的试验研究

采用响应曲面优化法优化湿陷性黄土注浆中的注浆材料并进行耐硫酸盐腐蚀性研究。以水灰比、粉煤灰等为考虑因素,2h析水率、3d及28d抗压强度为响应值,建立模型,并对浆液结石体进行耐硫酸盐腐蚀性及微观试验。结果表明:水灰比0. 8、粉煤灰掺量40%、无水硫酸钠掺量3. 11%、膨润土掺量4%,此时综合性能最佳,结石体3d、28d抗压强度分别为9. 5MPa和24. 7MPa,与预测值(8. 6MPa、23. 5MPa)相接近。响应曲面优化法能很好地预测试验结果,优化后的浆液结石体比纯水泥浆液结石体有更好的耐硫酸盐腐蚀性能。     

煅烧煤矸石灌浆材料的试验研究

研究水灰比、煅烧煤矸石和外加剂掺量等因素对煤矸石灌浆材料性能的影响,对浆液的黏度、密度、析水率、凝结时间及其固化后的强度进行了测定。结果表明:水灰比、煅烧煤矸石掺量是影响灌浆材料物理性能的主要因素,在加入适量外加剂的条件下,煅烧煤矸石掺量60%制得的灌浆材料,其28d最高结石强度和固砂强度分别可达到50MPa和53MPa,完全可以替代水泥浆液作为灌浆材料。     

聚酯纤维改性复合水泥基-水玻璃注浆材料试验及应用研究

为解决传统水泥基-水玻璃注浆材料收缩性强、后期强度低等问题,笔者研制了一种添加从废旧纺织品中提取出的聚酯纤维的复合注浆材料。通过室内试验,研究了聚酯纤维掺量和水灰比对浆液析水率、流动性、凝结时间和结石体抗压强度的影响。结果表明:聚酯纤维掺量为2‰、水灰比为0.7∶1、水玻璃掺量为40%时,浆液具有较好的稳定性和流动性、凝结时间可控、力学性能良好。通过扫描电镜观察浆液结石体断面发现,与传统水泥基-水玻璃双液注浆材料相比,掺入聚酯纤维的改性注浆材料微观结构相对密实。通过实际工程应用证明了这是一种较好的加固路基的注浆材料,具有广阔的应用前景。     

温度对水泥基注浆体抗压强度影响的试验研究

针对近年来不断出现的高地温注浆加固问题,在室内模拟相应工程环境,测试了不同养护温度(20、40、60和80℃)对不同水灰比和组成的水泥基注浆体抗压强度的影响。结果表明:浆体的抗压强度随水灰比增大而降低,水灰比较大时,降低幅度变缓;3 d抗压强度随温度的升高而提高,14 d和28 d抗压强度则在低于40℃时随温度升高而提高,高于40℃时随温度升高而降低;水灰比越小,有助于浆体强度发展的温度阈值越低;20℃和40℃养护时,浆体的抗压强度随龄期延长而提高,而养护温度为80℃时,抗压强度随龄期延长呈降低趋势。对于水灰比为1.0的浆体,在20℃和40℃养护时,掺入6%和9%的膨润土可以提高其抗压强度,而在80℃养护时,反而降低其抗压强度。     

盐渍土地区水泥基浆液最优配比及早期耐腐蚀性研究

针对西北盐渍土地区建筑地基注浆加固工程,选用水泥基注浆材料,对所选材料之间固化反应机理的可行性进行了分析。采用正交试验研究了不同配比下浆液的各项物理力学性能,对选出的最优配比浆液的浆液稳定性、粘度时变性和凝胶时间进行了试验,并且对最优配比浆液结石体和纯水泥浆液结石体进行了腐蚀溶液浸泡和SEM微观对比试验。结果表明:水灰比1.0,其他掺量占水泥的质量百分比分别为粉煤灰40%、Ca(OH)28%、无水硫酸钠7%和膨润土3%,浆液性能最优;最优配比浆液的密度1.658g/cm~3、3h析水率3%、结石率97%、初配漏斗粘度37s、7d(28d)抗压强度为7.20MPa(12.23MPa),均满足水泥基稳定浆液的要求;最优浆液的最佳注浆时间为90min;最优浆液结石体比纯水泥浆液结石体更密实,早期耐腐蚀性能更优。     

氧化石墨烯-粉煤灰改性高水胶比注浆材料性能研究

针对常规水泥基浆液已很难满足复杂不良地质注浆的需求,尝试采用复掺氧化石墨烯和粉煤灰（FA）的方式来改善浆液工作性能,同时增强结石体的力学性能。试验结果表明,GO-FA协同效应可以在一定程度上改善浆液的流动度,降低浆液的析水率,缩短浆液的凝结时间,表现出明显的协同优化作用。GO-FA协同效应下结石体早期3～7d的强度虽然低于单掺GO的结石体强度,但是随着龄期的增长,GO-FA协同作用结石体强度高于单掺GO的强度,充分发挥了GO的促凝作用、纳米填充效应和FA的火山灰效应。相关结果对研究水泥基注浆材料具有理论意义和一定的工程实践参考价值。     

磷酸镁水泥基新型双液注浆材料试验研究

研究了矿渣粉、磷酸盐掺量对磷酸镁水泥基双液注浆材料流动度、pH值、凝结时间、结石率、抗压强度和耐水性能的影响。结果表明:随着矿渣粉掺量增加,新拌浆液的pH值增大、结石率下降、凝结时间缩短、流动性与28 d强度均先提高后降低,在20%掺量时达到最大。随着磷酸盐掺量减少,浆液的流动度降低、凝结时间缩短、pH值升高、结石率下降、抗压强度先增加后降低,在15%时具有最大值。制备的磷酸镁水泥基注浆材料具有凝结时间可调、可注性好、结石率高、生态环保、早期强度高、耐水性好等优异性能。     

水灰比对改性水泥结石体物理与力学性能的影响

通过配置不同水灰比的碳纤维聚合物改性超细水泥基材料,测其结石体的密度与单轴抗压强度,得出水灰比对结石体物理与力学性能的影响。试验结果表明:随着水灰比的增加,试块的密度总体呈下降趋势,但水灰比为1.5之后时,其密度有略微上升;改性水泥结石体抗压强度逐渐降低,水灰比在1.2～1.4时,随着水灰比的增加,改性水泥结石体单轴抗压强度下降趋势逐渐增大,水灰比在1.4～1.7时,改性水泥结石体单轴抗压强度分布在2MPa～3MPa之间,无明显波动,水灰比对结石体强度的影响微弱。建议应用此类材料时,在满足浆液流动度的前提下,优先选用1.2或1.3作为材料的水灰比。     

基于湿陷性黄土地区的碱激发注浆材料优化及微观试验研究

采用正交试验设计对湿陷性黄土注浆过程中的碱激发注浆材料进行优化和微观试验研究,系统地研究了水灰比、粉煤灰、矿粉、水玻璃等因素对碱激发注浆材料性能的影响。试验结果表明:水灰比显著影响浆液初始黏度、2h析水率、抗压强度和抗折强度,对碱激发注浆材料的性能起决定性作用,给出了适合湿陷性黄土的碱激发注浆材料最佳配比;微观试验表明碱激发复合注浆材料在凝结硬化后具有一定的干缩性,孔隙逐步发展为裂隙,可以通过减少结石体表面裂隙来改善碱激发复合注浆材料的性能。     

影响塑性混凝土强度的因素分析

分析了水泥掺量、水胶比和膨润土与黏土掺量对塑性混凝土无侧限抗压强度的影响,试验结果表明,塑性混凝土无侧限抗压强度随水泥掺量的增加而增大;随着水胶比的增加,强度有明显减小;随着膨润土与黏土的掺入比例增加,塑性混凝土的抗压强度有一定降低。     

地下工程动水注浆速凝浆液黏度时变特性研究

 注浆法是地下水害治理的主要方法,而浆液的黏度时变特性是注浆治理的关键因素,因此浆液黏度时变特性研究十分必要。针对地下工程动水注浆中常用的2种速凝浆液,水泥–水玻璃浆液和高聚物改性水泥浆液,开展室内试验并对试验数据进行拟合分析。采用振动式黏度计测试其黏度时变性和反应温度变化,分析2种材料在不同水灰比和不同混合体积比下的黏度和温度时变特性,根据黏度时变特性将浆液反应过程划分为3个阶段,并分析不同阶段的黏度特性,对数据进行分析得到不同水泥浆水灰比和不同浆液混合体积比下的黏度时变方程,在此基础上得出速凝注浆材料的适用性。     

考虑滤过效应的卵砾石层浆液扩散研究

 渗透注浆过程中水泥颗粒对土体孔隙的堵塞会产生滤过效应,滤过效应在浆液扩散过程中起着非常重要的作用。基于此,研究滤过效应对卵砾石层中注浆浆液扩散的影响。在总结浆液可注入性标准的基础上,考虑浆液滤过过程中水、水泥和土体的质量平衡,引入线性滤过定律,给出一种球孔扩散条件下考虑滤过效应的水泥浆浆液扩散模型,并通过模型理论结果和现场实测数据的对比,说明该方法的合理性和考虑滤过效应的必要性。不同注浆时间和水灰比条件下滤过效应对渗透注浆的影响分析表明,滤过效应导致土体的渗透阻力逐渐增大,土体中注浆压力随时间逐渐增加。浆液水灰比越小,注浆压力越大,滤过效应也越显著。     

烧料礓石改性遗址土裂隙注浆材料龄期性能试验研究

为探究土遗址裂隙注浆的适宜材料,选择烧料礓石与遗址土作为主要浆材。基于土遗址体力学强度及浆材流动性试验,确定3种不同浆液配比及水灰比。根据浆体在裂隙注浆工程中的实际工作条件,对浆液结石体进行室外土体掩埋养护,测试其龄期物理力学性质,观察显微结构。结果显示,结石体基本物理性质在养护前3 d受含水率影响显著,龄期3~8 d呈线性变化,龄期8~18 d为过渡阶段,龄期18 d后保持稳定;收缩率、波速、孔隙率、抗折强度和抗压强度随烧料礓石配比增加而增大,密度、渗透系数反之;结石体硬化过程具有初期水化反应提高强度快,后期碳化反应持续时间长,并且物理性质稳定的特点。SEM揭示钙质胶结在土颗粒间的存在形态,增强了骨架颗粒间的黏结力。EDS分析进一步显示随烧料礓石配比增加,结石体中钙元素和碳元素的含量逐渐增高。研究初步表明,烧料礓石改性遗址土适宜作为土遗址裂隙注浆材料。     

黏土中压密注浆及劈裂注浆室内模拟试验分析

开发了一种实验室模拟土体注浆的试验装置,能形成完整的试样。通过注浆模拟试验,实现了黏土注浆过程中压密浆泡及劈裂裂隙的自然产生与发展。试验结果表明:在黏土注浆中压滤效应贯穿于整个注浆过程,即在高压的作用下,浆液中自由水被强制滤过黏土,并从泻流口流出,使浆泡及浆脉中的浆液浓度提高。压滤效应随土体渗透性、浆液水灰比及注浆压力的增大而增强,因此在透水性较好的土层中注浆时,必须考虑压滤效应对浆液扩散的影响。浆液水灰比的增大将导致浆泡直径减小,浆脉数量及长度增加,浆脉宽度减小。在给定注浆压力下,随着浆液水灰比的增大,浆液的扩散方式逐渐由以压密为主向以劈裂为主过渡。黏土中劈裂注浆可分为三个阶段:鼓泡压密阶段、第一劈裂面阶段、后续劈裂面阶段,每个劈裂面都产生在阻力最小的面上。通过对原状萧山黏土、清水压密固结黏土及注浆后黏土进行电镜扫描观测分析得知:在压滤效应的作用下,水泥水化反应生成的Ca2+离子会随着滤出液扩散到土体中,导致黏土表面的双电层厚度变薄,使联结更为紧密,从而形成较坚固的团粒结构,使土体强度提高。试验结果对注浆理论研究与工程应用有一定的指导意义。     

不同水泥基的低负温套筒灌浆料性能研究

通过测试2种不同水泥基低负温套筒灌浆料和1种常温套筒灌浆料在不同温度环境及养护方式下的流动度和抗压强度,对比研究了三者在低负温环境下的性能差异。结果表明,常温套筒灌浆料在低负温下极易被冻害,强度无法有效增长;掺激发剂的硅酸盐水泥基低负温套筒灌浆料可长期在低负温环境下养护,有良好的低温流动性,-5℃养护28 d抗压强度大于85 MPa;硫铝酸盐水泥基低负温套筒灌浆料只可在低负温环境下短期养护,再转标准养护后强度也能继续增长,-5℃养护7 d+标养28 d抗压强度可达85 MPa以上。     

早强灌浆干粉砂浆试验研究

通过正交试验研究了水灰比、矿渣微粉、外加剂掺量对干粉砂浆性能影响.结果表明:内掺8%矿渣微粉的砂浆流动性好、强度高,1 d抗压强度达30 MPa,流动度可达250 mm,无泌水现象.该早强灌浆砂浆特别适用于注浆加固、紧急抢修工程,具有一定的经济效益和社会效益.     

赤泥轻质保温材料的试验研究

以赤泥、粉煤灰、膨润土等为主要原料,掺加一定量的泡沫及成孔剂,经可塑成型、焙烧等工艺制备了一种轻质保温材料。研究焙烧温度对其强度、密度等性能的影响,并探讨其烧结机理。结果表明,试验确定最佳配比为:赤泥60%,粉煤灰20%,膨润土20%;最佳焙烧温度为1100℃,最佳试样的密度为665kg/m3,抗折、抗压强度分别为6.2MPa、7.6MPa。     

高速公路用聚合物灌浆材料的试验研究

针对高速公路混凝土路面存在的裂缝和脱空区的工程问题,采用正交设计方法,研究了聚合物化学灌浆材料的水灰比、环氧树脂含量和水性环氧固化剂含量,以及各因素之间交互作用对该灌浆材料抗折强度的影响,找出了较为理想的优化配方。结果表明,聚合物灌浆材料的最佳配比为水灰比0．4,双酚A型环氧树脂8%,水性环氧固化剂2%     

高保坍降黏型聚羧酸减水剂的合成研究

高强度等级混凝土因施工中存在黏度大、流速慢等问题使其发展受到限制.利用聚羧酸高性能减水剂分子的可设计性,引入具有保坍和降黏功能的分子基团,采用不同分子质量的聚醚大单体、丙烯酸、甲基丙烯酸羟乙酯和不饱和功能单体进行自由基共聚常温合成高保坍降黏型聚羧酸减水剂,并探讨了各共聚单体对合成减水剂性能的影响.结果表明,合成高保坍降...