水泥粉煤灰注浆材料特性试验及其应用研究

通过室内试验对水泥粉煤灰浆液的各项工程性能指标进行了系统的测试,探究了不同水灰比、固相比与结石体抗压(剪)强度、凝结时间、粘度、结实率与时间的关系,研究结果表明:不同龄期硬化体抗压(剪)强度,随水灰质量比的增大而降低,对浆液硬化体强度28d龄期更为适宜,但对于注浆工程本身来说,可参考7d龄期的浆液硬化体强度;水灰比为1:0.5~0.8时,浆液流动性能良好,但硬化体强度较低,加固效果较差;而水灰质量比为1:1时,硬化体强度高,结石率高,充填加固效果较好;水泥粉煤灰浆材凝结时间较长,随粉煤灰掺量的增大而增大,随水灰质量比的增加而延长;但浆材流动度随粉煤灰掺量的加大而降低,同时粘度增大,结石率升高;粉煤灰含量为20%时,水泥和粉煤灰的物理化学反应较好,可注性能优异,能够满足注浆堵水以及工作面底板改造的要求。     

水泥—粉煤灰注浆材料特性试验研究

通过室内对水泥—粉煤灰浆液的各项物理力学及化学性质进行测试,获取了不同材料配比及不同龄期条件下浆液的结石体抗压及抗剪强度、流动度(扩散半径)、黏度、结实率、凝结时间等工程参数,探究了各工程参数间的相互作用关系。结果表明:不同龄期条件下的浆液硬化体抗压及抗剪强度随水灰比的增大而降低,对于注浆工程本身来说,选取7 d龄期条件下的浆液硬化体强度最为适宜;水灰比为1:0.5~1:0.8时,浆液流动性比较好,但硬化体强度较低,加固效果较差;而水灰质量比为1:1时,硬化体强度及结实率较高,充填加固效果较好;水泥—粉煤灰浆液的凝结时间随粉煤灰掺入量的增大而增大,随水灰比的增加而延长;水泥—粉煤灰浆液的流动度随着粉煤灰掺量的加大而降低,但黏度增大,结石率升高;当粉煤灰含量为20%时,水泥和粉煤灰的物理化学反应较好,可注性能优异,能够满足注浆堵水以及工作面底板改造的要求。     

垮落带直覆下采煤地面注浆加固顶板技术

为解决垮落带直覆下煤层破碎顶板加固问题,以许疃煤矿7228工作面为工程背景,提出地面注浆加固方案,从浆液选择、地面钻探技术、注浆工艺和注浆效果评价4个方面研究其施工工艺。通过设计浆液静置试验、浆液析水试验和浆液配比试验确定了水灰比1∶1、固相比2∶8的水泥-粉煤灰浆液配比方案;在钻探技术上设计了二开结构钻孔和二次掘进方案保证了成孔质量,使浆液顺利到达目的层;通过地面钻探、井下物探和井下回采实揭72煤层顶板验证了注浆效果。经过地面注浆加固,72煤层顶板强度和完整性得到了显著加强,解决了7228工作面里段回采所面临的工程地质问题,实现了7228工作面煤层的高效回采。     

粉煤灰水泥注浆材料主要性能试验研究

粉煤灰水泥注浆材料在采空区治理方面应用广泛,其主要性能直接关系到注浆充填实施和效果。通过室内试验,探讨了不同水固比、固相比、水玻璃掺量与浆液黏度、浆液初凝时间、浆液结石率、浆液结石体抗压强度之间的相互关系。试验表明,水固比1∶1.2～1∶1.5、固相比3∶7、水玻璃占水泥含量2%或3%情况下,注浆体凝结后,结石率均在75%以上,7d单轴抗压强度均在2MPa以上,满足工程需要。     

粉煤灰改性水泥-水玻璃双液注浆性能试验研究

为解决传统水泥-水玻璃双液浆结石体后期抗压强度下降的问题,采用理论分析、实验室试验和现场观测的手段进行了双液体系中活性工业废渣粉煤灰部分替代水泥的试验,研究了掺入30%~50%粉煤灰对浆液凝胶时间及结石体抗压强度的改性作用。研究结果表明:粉煤灰改性后的浆液凝胶时间增大,可缓解浆液凝胶过快;粉煤灰的活性作用提高了结石体的后期强度,其中掺入50%的粉煤灰,结石体在2年后的强度可提高15%以上。     

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.     

粉煤灰对注浆材料性能的影响

介绍了粉煤灰对水泥－水玻璃浆液凝胶时间和固结体抗压强度的试验方案及结果。文中指出，适量掺加粉煤灰可提高水泥－水玻璃浆液结石体的后期强度，其早期强度虽受影响但可采取一定的措施加以补偿；大量掺加时该浆液仍具有结石率高、凝胶时间可调等特性，并可大幅度降低浆液成本。     

采煤沉陷区充填治理粉煤灰-建筑骨料浆液性能研究北大核心

为了将采煤沉陷区充填治理与固废利用有效结合,以粉煤灰及建筑固废为原料制成充填浆液,研究不同配比、不同类型浆液的物理力学性能。结果表明:粉煤灰水泥浆液流动度随水固比减小及粉煤灰占比的增加而降低,粉煤灰本身结构与性质对浆液性能影响大;各组浆液结石率最小值为93.7%,最大值为97.3%;浆液结石体各龄期抗压强度均随水固比减小而增加,28、90 d抗压强度最大值分别达3.95、8.15 MPa;水泥占比对结石体抗压强度影响明显,当水泥:粉煤灰从2∶8增长到2.5∶7.5时,结石体抗压强度平均增长率为81.2%,当水泥∶粉煤灰从2.5∶7.5增长到3∶7时,结石体抗压强度平均增长率分别为25.5%;研究所配建筑骨料浆液具有适宜的流动度和较高的结石率,且28、90 d结石体抗压强度平均值相比基础粉煤灰水泥浆液增幅分别为61.3%、27.6%;结石体早期结构致密度低、分布疏松,后期随着Ca(OH)_(2)、AFt及凝胶等产物不断生成,内部密实度增加,骨料的加入进一步增加体系的密实性,使得结石体抗压强度值增加。     

低温环境下添速凝剂的水泥浆凝结特性试验研究

为了解决低温环境下水泥浆液凝结缓慢、结石率低、强度低的问题,采用了理论分析和室内试验的方法,进行低温环境下添水玻璃速凝剂的水泥浆凝结特性试验,研究了0、3、5℃温度和0%、3%、5%、8%、10%、12%水玻璃掺入量对水泥浆液凝结时间、结石率和强度的影响。结果表明:水玻璃能够有效缩短水泥浆液的凝结时间,添水玻璃的水泥浆凝结时间随温度的降低而延长,随温度的升高而缩短;凝结时间随水灰比的增大而延长;结石率随水玻璃掺量的增加而增加,随水灰比的增大而减小;10%水玻璃掺量的水泥浆凝结时间、结石率和强度较好。     

采空区治理再生骨料浆液物理性能及长期强度特性研究北大核心

为解决部分地区采空区充填材料供应不足,以城市建筑固废为原材料,加工成再生骨料,代替部分粉煤灰制成新型充填浆液,测试其物理性能及不同养护条件下强度特性。结果表明:新型充填浆液凝结时间满足注浆要求,随着骨料比例的增加,浆液结石率呈减小趋势、流动度呈增加趋势;当水固比为1∶1.2,再生骨料代替粉煤灰比例在50%以下时,浆液结石率、流动度均良好,当代替比例大于70%时,浆液有离析现象;2组浆液结石体28 d抗压强度都远大于2MPa、90 d长期强度值最小为3.59 MPa、最大值可达7.93 MPa,纯水泥粉煤灰浆液结石体各龄期抗压强度大于其它添加再生骨料的组别;同配比时,结石体短期抗压强度值水下养护大于标准养护。水固比为1∶2和1∶3的高浓度浆液,物理性能良好,长期强度值最大可达15.94 MPa。结合研究结果,分析论述了不同采空条件下浆液配比的优选,并应用于实际采空区充填治理工程。     

纳米SiO2对水泥剪切强度及浆液流变性质 影响的试验研究

为了研究纳米SiO_2对水泥剪切强度及流变性质的影响,针对水灰比1.0和3 d养护时间下的不同水泥试样开展了一系列不同法向应力条件下的直剪试验,研究了纳米SiO_2颗粒对试样的剪切行为及剪切强度参数(剪切强度、黏聚力、内摩擦角)影响规律,以及减水剂对浆液流变性质的影响规律。结果表明:水泥结石体试样随着剪切位移的增大,剪切应力逐渐增大,直至达到峰值应力,之后表现为应变软化阶段;添加纳米SiO_2后,结石体试件的黏聚力和内摩擦角分别提高了8.2%和4.1%。添加纳米SiO_2的浆液黏度明显增加;通过添加1.5%含量的减水剂,可以显著提高含纳米SiO_2浆液的流动性,从而获得具有高流动性和渗透能力的浆液。     

水泥-粉煤灰-水玻璃注浆材料强度影响因素试验研究

为研究不同配比水泥-粉煤灰-水玻璃注浆材料结石体抗压强度的变化规律,在正交实验设计原则指导下,确定了影响浆液性能的水固比、粉煤灰掺量、水玻璃添加比例三个因素以及各因素的水平,设计了正交实验方案,测试了结石体抗压强度。通过极差和方差分析了各因素对抗压强度的影响规律,最终得出水固比0. 8∶1、粉煤灰掺量20%、水玻璃添加比1%的浆液结石体强度性能最好。采用多元非线性回归法建立结石体28d强度与三因素之间定量关系的基础上,分析浆液固化过程和结石体SEM图像,阐明了三因素对结石体强度的影响机理,认为粉煤灰掺量超过20%会减少氢氧化钙(CH)六方晶体的析出,水固比的增大会稀释浆液,直接导致浆液凝结速度变缓,水玻璃添加比过大一方面会导致浆液凝结过快,其他物料不能充分反应,另一方面会抑制氢氧化钙(CH)的生成,导致强度降低。     

深部裂隙岩体硅质自应力注浆加固机制与试验

针对深部裂隙岩体水泥基注浆加固后由于材料自收缩性造成浆岩界面松弛及充填不满问题,提出了裂隙岩体自应力注浆加固概念。通过外加剂促使浆液结石体在约束空间内体积膨胀,当膨胀剂掺量超过补偿水泥自收缩的临界掺量时,结石体体积膨胀除补偿水泥基材料自收缩外,在裂隙岩体的约束空间内能够对裂隙壁产生一定的膨胀应力,膨胀应力能够增大浆岩界面的挤压作用,改善岩体的约束受力状态。通过超细硅质浆液膨胀率测试、约束浆液结石体强度试验、约束浆液结石体微观结构分析等研究自应力浆液加固机理,通过裂隙岩体注浆加固试验验证自应力浆液的加固效果。结果表明:随着膨胀剂掺量逐渐增大,浆液纵向自由膨胀率和约束浆液结石体强度均呈先增大后减小的趋势,10%膨胀剂掺量浆液膨胀效果明显优于其它膨胀剂掺量。硅质自应力浆液结石体的脆性增强,弹性变形延长。10%膨胀剂掺量硅质自应力浆液结石体呈大颗粒状,颗粒相互搭接,形成网状结构,有利于结石体强度发挥,其密实性明显优于普通浆液结石体。25%膨胀剂掺量浆液结石体晶体大小不均,颗粒空隙较大,其密实性明显弱于10%膨胀剂掺量自应力浆液结石体。自应力注浆砂岩的峰值强度和弹性模量分别为普通注浆砂岩的1.1...     

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...     

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...     

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。     

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。     

水泥—粉煤灰浆液试验及其在采空区注浆中的应用

结合贵州黔桂天能煤焦化扩建项目采空区治理工程,通过室内试验对施工中所用水泥粉煤灰浆液性能做了研究,分析了不同水固比,不同粉煤灰掺量下浆液的粘度、初终凝时间、结石率及结石体强度的变化规律,确定了施工合理的注浆浆液配比,为采空区注浆充填治理提供了依据。     

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。     

垮落带直覆下采煤地面注浆加固顶板钻探技术研究

为解决垮落带直覆下采煤面临的破碎顶板问题,提出了地面注浆加固思路,重点对钻探技术进行了系统研究。根据实际地层分布以及钻孔穿过垮落带特点,为确保浆液顺利到达目标层位,设计出了二开结构钻孔并选用了优质低固相膨润土的冲洗液解决孔壁坍塌等事故,同时建立了孔内事故预防措施技术体系。在此基础上,以淮北矿业许疃煤矿7228工作面为工程实例对钻探效果进行了分析。研究结果表明设计的二开结构钻孔有效的保证了钻探的顺利施工,揭露的基岩位置与原有资料基本吻合|基本查明了71煤采空区影响地层范围及裂隙发育特征,同时通过简易水文观测也验证了采空区裂隙加固效果较好。研究成果为地面注浆改造破碎顶板的钻探工程提供了技术保障。