VAE改性水泥基注浆材料性能研究

为了提高水泥基注浆材料的性能,解决煤壁片帮问题, 采用高分子有机聚合物 VAE 乳液对普通硅酸盐水泥进行 力学性能改性;对不同 VAE 掺量下有机—无机复合浆液的 水灰比、力学性能及韧性进行研究;并结合电子扫描显微镜 (SEM)分析其改性机理。结果表明,VAE 在合适的掺量下 具有减水效果,VAE 掺入较多时,复合浆液黏稠,增大用水 量。在最佳掺量3%下,VAE 薄膜与水泥水化产物形成了 有机 无机互穿三维网状结构,从而限制了结石体内部微裂 缝的蔓延,提高了复合浆液的性能。现场试验表明:注入复 合浆液,显著提高了煤壁整体稳定性,煤壁片帮问题得到了 有效治理。     

高水材料及其在井筒注浆堵水工程中的应用

对高水材料的水化机理、物理力学性能以及在注浆堵不中的作用进行了分析研究。     

不同水化环境的水泥基固废充填材料性能研究

为研究不同水化环境对水泥基固废充填材料力学性能和微观结构的影响机制,设计了标准恒温恒湿养护(C1)、套 袋恒温恒湿养护(C2)、自然空气养护(C3)、水中养护(C4)、30 ℃养护(C5)、40 ℃养护(C6)等6种水化环境,探究了不同水化环境下试块的破坏形态,采用X射线衍射仪(XRD)、傅里叶变换红外光谱仪(FTIR)、扫描电子显微镜(SEM)分析了充填材料水化产物的作用机理.结果表明:养护温度是影响充填体早期抗压强度快速提升的关键因素,能够加快硅铝酸盐原料的溶解重构缩聚反应,增加水化产物钙矾石和C-S-H 凝胶的产出量,产物快速生长,相互交织填充于骨料孔隙之间,形成致密的三维结构,在C6水化环境,充填体3 d和7 d抗压强度分别达到最大值2.08 MPa和3.07 MPa.但过高的温度导致水化产物分布不均匀,阻隔了胶凝活性离子的溶出,影响了后期强度的提升.湿度决定了充填体后期强度的发展,能够为水化反应提供水分子,当养护龄期为２８d时,不同水化环境下充填体的抗压强度为C6＞C4＞C1＞C5＞C3＞C2.     

超细水泥基注浆材料性能研究与工程应用

在分析了注浆材料发展现状的基础上,对超细水泥基注浆材料I和II的性能进行了全面研究,并在山西赵庄矿软岩巷道修复加固中进行了现场应用。结果表明,采用该注浆材料注浆加固后,在半年时间内两帮最大移近量仅65 mm,通过地质雷达探测后发现,内部裂隙被充填压密,取得了良好的支护效果和经济效益。     

矿物掺合料协同建筑垃圾充填材料性能研究与水化机理

为实现城市建筑垃圾与矿山采空区的协同治理，以建筑垃圾为再生骨料，以矿渣微粉和磷石膏为胶凝材料，采用正交试验探究料浆质量浓度、灰砂比、矿粉掺量和减水剂掺量对膏体充填材料塌落度、扩散度和抗压强度的影响规律，借助SEM微观分析手段，阐述碱激发矿物掺合料固化建筑垃圾作用机理。研究结果表明：膏体充填材料塌落度和扩散度影响因素显著性排序依次为料浆质量浓度、减水剂掺量、矿粉掺量、灰砂比，3 d和28 d抗压强度影响因素显著性排序依次为料浆质量浓度、灰砂比、矿粉掺量、减水剂掺量。在碱和磷石膏的协同激发作用下，矿粉玻璃相网状结构释放大量的活性硅和活性铝，与水化体系中的钙离子重新聚合生成钙矾石和C-S-H凝胶，水化产物镶嵌在建筑垃圾颗粒表面，构筑成密实结构整体。     

粉煤灰水化机理浅析

粉煤灰为一种工业废料,其自身仅轩潜在活性,必须用激化剂激化才能使其活性表现出来。粉煤灰中活性成分为ＳｉＯ２和Ａｌ２Ｏ３,其水化产物为水化硅酸钙及水化铝酸钙,可将粉煤灰作为矿山胶结充填的水泥代用品,从而可降低充填成本。     

精炼渣基矿山充填胶凝材料制备及水化机理

精炼钢渣(精炼渣)大量堆存污染环境,利用其开发矿山充填胶凝材料,不仅可以解决精炼渣大量堆存 造成的环境污染问题,而且可以降低矿山充填成本。 以精炼渣、矿渣、脱硫石膏为原材料制备三元无水泥矿山充填用 胶凝材料,研究了精炼渣掺量对充填试块力学性能的影响,通过 XRD、TG-DTG、IR、SEM 等表征手段研究了胶凝材料 的水化过程和水化机理。 结果表明:胶凝材料配比为精炼渣占 30%、矿渣占 46%和脱硫石膏占 24%时,充填试块 28 d 龄期抗压强度为 7. 35 MPa,是同条件下水泥充填试块的 1. 52 倍;精炼渣-矿渣-脱硫石膏胶凝材料的水化产物主要为 针棒状钙矾石和 C—S—H 凝胶,随着养护龄期的延长,水化产物不断生成,使得充填体形成具有致密结构的浆体,为 硬化浆体提供强度。 利用精炼渣协同矿渣和脱硫石膏制备矿山充填胶凝材料符合低碳无废发展、保护和改善环境、 提高固废利用率的要求,具有广阔的市场应用前景。     

黄石膏-水泥复合胶凝材料的水化机理

以废渣黄石膏10%、水泥90%、高效减水剂1.2%～2.0%为原料配制的胶结材胶砂,其抗压、抗折强度满足P.O42.5水泥的强度指标要求,其凝结时间及安定性合格;采用配比为黄石膏30%、水泥70%、高效减水剂1.2%～2.0%,可配制C30混凝土,其抗渗性能达到P12抗渗等级要求;对制备的不同龄期胶砂及混凝土试块进行XRD分析,结果表明:黄石膏-水泥复合胶凝材料的水化产物,主要是C-S-H凝胶、钙矾石及二水石膏。C-S-H凝胶、钙矾石及二水石膏相互胶结在一起,形成致密的硬化体,从而产生强度。     

减水剂类型对赤泥—矿渣基地聚物注浆材料性能的影响及机理研究

针对赤泥等固体废弃物对环境危害性大且利用率低等问题,以碱激发赤泥-矿渣基地聚物注浆材料为研究对象,研究了不同掺量的聚羧酸(PA)减水剂、醛酮缩合物(AKC)减水剂和萘系(N)减水剂对材料凝结时间、流动性及强度等的影响,并通过 XRD、傅里叶红外光谱及 SEM 等设备对减水剂的作用机理进行研究。 结果表明:减水剂增强了材料的流动性但降低了材料的剪切应力;N 和 PA 减水剂能缩短材料的凝结时间,但 AKC 减水剂会延长材料的凝结时间;N 和 AKC 减水剂能提高材料的强度,但 PA 减水剂会降低材料的强度;N 减水剂对材料的综合性能提升效果更加明显,其最优掺量为 0. 7%;减水剂对赤泥-矿渣基地聚物性能提升的作用机理主要是促进地聚合物凝胶的形成。研究成果为拓展赤泥在工程上的使用途径和效率提供了理论指导。     

赤泥作矿渣基胶凝材料调整剂的研究

以赤泥作为调整剂加入到矿渣、石膏、水泥熟料组成的矿渣基胶凝材料中,考察其掺量对胶凝材料抗压强度的影响,并对胶凝材料的微观形貌进行SEM分析。结果表明：随着赤泥掺量的增加,胶凝材料的抗压强度先增大后减小;在赤泥掺量为6%时（矿渣、石膏、熟料用量分别为74%、10%、10%,PC减水剂用量为各原料总量的0.3%）效果最优,胶凝材料的3、7、28 d抗压强度分别达到61.93、70.53、81.02 MPa。胶凝材料的水化产物主要为C-S-H凝胶和钙矾石;随着反应龄期的增长,C-S-H凝胶的覆盖面积不断增大,钙矾石晶体也紧密交织,水化过程趋于完全。     

有机高水注浆堵水材料堵水机理分析

有机高水材料作为新型岩层注浆堵水材料具有许多其它常规浆液所不具备的堵水特性，文章阐述了有机高水材料在堵水过程中的主要化学反应及其堵水机理。     

石膏-矿渣-石灰复合胶凝体系早期水化作用机理

以石膏、矿渣、生石灰为主要原料制备矿山充填复合胶凝材料,采用X射线衍射仪(XRD)、场发射扫描电子显微镜(SEM)、X射线能谱仪(EDS)、傅立叶变换红外光谱仪(FT-IR)、同步热分析仪(DSC-TG)等微观分析手段探究复合胶凝材料水化产物的作用机理。研究表明:通过极差分析和方差分析获得复合胶凝材料最佳工艺参数为生石灰添加量20%、石膏添加量1.0%、胶砂质量比1∶6、料浆浓度72%。复合胶凝体系的水化产物以钙矾石(AFt)和C-S-H凝胶为主,在生石灰和石膏的协同激发作用下,矿渣中玻璃体网络结构逐渐解聚,伴随水化反应的进行,钙矾石和C-S-H凝胶的生成量不断增加,交错黏结填充于浆体孔隙中,将骨料紧密联结成整体,提高了浆体结构密实性,是充填体早期强度的主要来源。     

水玻璃-超细矿渣粉-水泥注浆材料主要性能研究

为减少传统注浆材料水泥用量和提高矿渣回收利用率,以超细矿渣粉、水玻璃和水泥为主要材料,配制出一种新型复合注浆材料。采用正交试验法,以水胶比、超细矿渣粉掺量和水玻璃添加比例为因素水平,通过分析复合注浆材料的流动性、析水率及固结体抗压强度,得出最优浆液配比。试验结果表明:不添加水玻璃时,不同水胶比的浆液流动度均在超细矿渣粉掺量为10时,达到最佳。随着超细矿渣粉掺量和水玻璃添加比例的增加,不同水胶比的浆液析水率呈现明显下降趋势。水玻璃添加比例为1%时,不同超细矿渣粉掺量的固结体抗压强度增长率达到最大。     

磷石膏水泥复合胶凝材料的水化机理

以废渣磷石膏作为掺合料替代部分水泥、添加聚羧酸减水剂,制备了胶结材和混凝土。结果表明:掺入5%的磷石膏的水泥胶砂强度均满足P.O 42.5水泥的强度要求,掺入10%~15%的磷石膏的水泥胶砂强度能达到P.O 32.5水泥的强度要求,胶砂试块的凝结时间及安定性均合格;采用磷石膏替代小于等于25%的水泥、添加2.0%~2.3%的聚羧酸减水剂,可配制C30混凝土,其抗渗性能达到P12抗渗等级要求。对制备的不同龄期胶砂及混凝土试样进行XRD分析可知,磷石膏-水泥复合胶凝材料的水化产物主要是CS-H凝胶和钙矾石(AFt);磷石膏中的Ca SO4·2H2O可与Ca O、Al2O3反应,生成AFt,增加硬化浆体的强度。且磷石膏颗粒细小,能起到微集料作用,增加硬化浆体的致密性。     

矿渣-粉煤灰注浆材料的性能与微观结构研究及优化

为研究矿渣-粉煤灰注浆材料的宏观性能与微观结构,利用正交试验和极差分析方法对矿渣-粉煤灰注浆材料进行了测试,研究了水玻璃模数、碱固比、水灰比、矿渣粉煤灰比等因素对浆液流动度、表现黏度、析水率、凝胶时间、28 d抗压强度等物理和力学性能的影响规律。通过扫描电子显微镜(SEM)分析了注浆材料微观结构和宏观性能之间的联系。结果表明：水灰比对浆液的物理力学性能有明显的影响,水灰比与浆液流动度、凝胶时间、析水率呈正相关,与表现黏度、抗压强度呈负相关;水玻璃模数主要影响凝胶时间,二者呈正相关;碱固比主要影响析水率,二者呈负相关;矿渣与粉煤灰的比值对流动度和强度有较大的影响,随着比值的提高,浆液流动度和强度升高。利用矩阵分析法得到了料浆配比的优选方案：矿渣∶粉煤灰为7∶3、水玻璃模数2.0、碱固比4%、水灰比0.9。矿渣-粉煤灰注浆材料充分利用工业废渣,现场工程应用效果良好,研究结果为该材料的工程应用提供了参考。     

有机高水材料注浆堵水机理研究

基于有机高水材料注浆堵水的二次渗透特性,采用浆液渗流圆管力学模型,研究了有机高水材料浆液在含水岩层中的注浆堵水机理．结果表明：在有机高水材料注浆堵水过程中,注浆量与有机高水材料浆液的黏度成反比,有机高水材料浆液与水反应过程中生成的大量气体可形成浆液的二次渗透压力,二次渗透压力与注浆压力协同作用克服含水岩层水渗流阻力,可促进浆液在含水岩层中进一步渗透．降低有机高水材料浆液黏度,并提高其与水反应过程中气体生成量,对矿井含水岩层注浆堵水效果具有积极作用．     

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.     

新型井下注浆材料工程性能及模拟试验研究

配制出水泥-脲醛树脂双液注浆材料,通过试验进行了水泥基复合浆液的性能对比研究,并对其工程性能指标进行了测试.为了解水泥基复合浆液在不同孔隙介质中的可注性,论文采用粗粒组砂土、细粒组砂土和无烟煤粉进行了脲醛树脂化学浆液、水泥浆液和水泥基复合浆液的模拟注浆对比试验,并分析三种注浆材料与被注介质相互作用机理.     

磷石膏—矿渣复合胶凝材料配比优化试验

针对金川矿山充填采用水泥作为胶凝材料成本较高的问题,利用当地固体废弃物资源开发矿用新型胶凝材料.首先对试验材料进行物化分析,开展了磷石膏—矿渣复合胶凝材料强度正交试验,并在此基础上进行磷石膏—矿渣复合胶凝材料配比优化试验确定最优配比;然后对磷石膏—矿渣复合胶凝材料强度的影响因素进行了分析,利用扫描电镜观察了各龄期水化产...