新型抗水分散和抗水溶蚀双液注浆材料的工作性能及胶凝性能

研究了新型抗水分散和抗水溶蚀双液注浆材料的工作性能及胶凝性能,探讨了各项性能的主要影响因素.研究结果表明:浆液流动性优异,可达到自流平;稳定性良好,析水率为零;凝胶时间在几秒到几十分钟可调,固结性能良好,结石率接近100%,结石体抗压强度28 d可达20 MPa;工作性能及胶凝性能主要影响因素有水玻璃模数、掺量以及A液水灰比、粉煤灰掺量等.     

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。     

采用响应曲面法的补偿收缩混凝土力学性能优化研究

采用响应曲面设计(Box-Behnken设计)优化补偿收缩混凝土力学性能。以膨胀剂掺量为8%～12%、粉煤灰掺量10%～20%、聚丙烯纤维掺量0.55～1.05 kg/m~3、减水剂掺量1.0%～1.4%为考虑因素,采用响应曲面法,以混凝土抗压强度和劈裂抗拉强度为响应值,建立二次回归拟合模型,获得综合性能最佳的混凝土配合比。试验结果表明:膨胀剂9.82%、粉煤灰10%、聚丙烯纤维0.82 kg/m~3、减水剂1.13%时,补偿收缩混凝土抗压性能最佳,实测强度61.4 MPa;膨胀剂8%、粉煤灰19.98%、聚丙烯纤维0.55 kg/m~3、减水剂1.22%,补偿收缩混凝土劈裂抗拉强度最佳,实测值5.16 MPa。响应曲面法能较好的预测试验结果,抗压强度与预测值偏差6.8%,劈裂抗拉强度与预测值偏差5.6%,具有一定的工程应用价值。     

高温下水泥基注材料性能试验研究

针对近年来不断出现的高地温条件下注浆堵水加固问题,在室内模拟高温环境,测试减水剂比例一定时,不同水灰比和膨润土掺量的浆液在不同温度下的凝结时间、黏度、析水率和抗压强度。结果表明:温度升高和膨润土掺量增加都使浆液凝结时间缩短、析水率降低,并使水灰比0.8的浆液黏度呈升高趋势,但对1.0和1.2的较高水灰比浆液影响不大;在20 ℃和40 ℃下,浆液随温度升高和龄期增长,结石体抗压强度不断增大,而在60 ℃和80 ℃的较高温度下,后期结石体强度会降低,且掺加膨润土会进一步降低强度。综合考虑浆液各方面性能,认为水灰比0.8时,在低于40 ℃环境下,膨润土掺量为6%较好,温度升高,则掺量为3%比较适宜;对于水灰比1.0和1.2的浆液,膨润土掺量为9%较为合适。     

水泥-粉煤灰-黏土复合浆材的注浆试验研究

通过室内模型注浆试验,研究水泥-粉煤灰-黏土复合浆材扩散半径与注浆后结石体单轴饱和抗压强度受注浆压力、浆液水灰比、注浆时间等单因素和多因素耦合影响规律及其之间的数学模型.试验结果表明:对浆液的扩散半径影响显著性的顺序依次为注浆压力、浆液水灰比与注浆时间;对注浆后结石体抗压强度影响显著性的顺序依次为浆液水灰比、注浆压力与注浆时间,其中水灰比为负向影响。     

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。     

高掺量粉煤灰水泥注浆材料主要物理力学特性研究

利用正交实验法测试不同水灰比、固相比和速凝剂掺量浆液的主要物理力学性能,并依此试验结果探讨各性能间相互影响关系。结果表明:随着水固比的降低,注浆材料的初凝、终凝时间、28d抗压强度和结石率呈现出增加的趋势,注浆材料的流动性呈现出降低的趋势。速凝剂掺量的增加能够使注浆材料的主要物理力学特性得到提高。     

含碎砖再生骨料的地聚合物混凝土配合比优化设计

为降低我国水泥产业环境污染及实现建筑垃圾的回收再生利用,通过利用响应面法设计试验优化粉煤灰-矿渣基地聚合物混凝土的配合比,选取再生砖骨料掺量、矿渣比例和水灰比作为自变量,以混凝土的工作性及抗压强度为应变量。经优化后的地聚合物混凝土的水灰比应控制在0.439,矿渣比例为34.6%,再生砖骨料掺量为20%,此时坍落度预测值为180mm,28d抗压强度预测值可达39MPa。     

奥陶系灰岩顶部超前区域注浆浆液选配分析

煤矿底板注浆加固或改造广泛采用水泥基浆液,而由于注浆材料和浆液性能的差异,在注浆实践中缺少对注浆材料的合理选配及浆液类型和配比的有效调控,致使超前注浆效果难以达到预期目标。针对上述问题,以邯邢矿区奥灰顶部注浆改造为背景,通过分析奥灰顶部宏、细观发育特征,结合当地注浆所用水泥、黏土和粉煤灰等注浆材料的粒径分布特征,对注浆材料进行了合理选配;考虑水灰比、水玻璃掺量、奥灰水化学类型、固相比等因素,对水泥基浆液的物理力学性质进行了正交试验,得到了水泥基浆液物理力学性质及其主控因素。研究结果:奥陶系灰岩顶部峰峰组七段岩层富水性和渗透性大于其上部峰峰组八段,细观空隙中数量占比以闭合裂隙和微张裂隙为主,均值分别为120 μm和420 μm,宽张裂隙和中张裂隙在裂隙面积中占主要比例,具有较好延展性;奥灰顶部注浆改造过程中可采用水泥-粉煤灰或水泥黏土浆液进行“垫底式”充填注浆,而后采用水泥浆液对微小裂缝和闭合裂隙进行升压注浆或劈裂注浆;水泥浆液、水泥-粉煤灰浆液、水泥-黏土浆液的凝结时间主控因素均为水玻璃掺量,水泥浆液黏度的主控因素为水玻璃掺量,水泥-粉煤灰浆液和水泥-黏土浆液黏度主控因素均为水灰比,水泥浆液和水泥-粉煤灰浆液结石率主控因素均为水灰比,水泥-黏土浆液结实率主控因素为水玻璃掺量,三种浆液抗压强度和抗折强度主控因素均为水灰比;综合注浆工艺、承压含水层静水压力、受注地层特征等因素,得到了满足静水压力10 MPa的奥灰顶部适用性的配比浆液和调控工艺,可为奥灰顶部超前区域改造注浆材料选配和浆液调控提供借鉴和参考。     

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。     

复合水泥基速凝注浆材料的试验研究

为了深入研究水泥-水玻璃速凝注浆材料的稳定性能,通过室内试验,分析了复合水泥-水玻璃注浆材料的主要性能参数。利用回归正交试验设计方法,以抗压强度、凝胶时间为主要指标,采用极差法和直观图法分析浆液的抗压强度并对配比进行了优化设计,通过腐蚀试验分析了硫酸盐、碳酸盐对强度的影响。研究结果表明,磷酸氢二钠对注浆材料的强度影响很小,作为良好的缓凝剂效果明显;影响浆材28d抗压强度的主要因素依次为水灰比、水玻璃、减水剂、磷酸氢二钠;浸泡90d,在5%的Na_2SO_4溶液中结石体的强度损失最大达44.1%,在5%的Na_2CO_3溶液中,强度损失达18.5%;选择较优配比浆液作为注浆材料,根据相应的施工工艺,为后期场地加固做好铺垫。     

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。     

粉煤灰改性磷酸镁水泥试验研究

分析了水灰比、粉煤灰掺量对MPC试件强度的影响。净浆试件最优水灰比为0.13时,1 d抗折、抗压强度分别为8.0、30.2 MPa,28 d抗折、抗压强度分别达到10.3、53.1 MPa,达到P·O 52.5R的强度要求,具有明显的早强、高强特性。改性试件中粉煤灰的最优掺量为10%,最优水灰比为0.17。改性试件1 d抗折、抗压强度分别为5.3、25.9 MPa,达到P·O 42.5R的强度要求,早强特性明显。电镜扫描形貌表明,产物中MKP晶体排列致密;但粉煤灰将破坏晶体排列,导致强度降低。     

基于响应面法的三元聚合物砂浆力学性能

通过响应面法的Box-behnken试验设计方法构建二次多项式回归方程,对氯乙烯、乙烯和乙烯醚三元聚合物砂浆配合比进行优化,并结合宏观性能与微观形貌进行机理分析.结果 表明:所建模型在试验范围内能较准确地预测结果,响应面法用于三元聚合物砂浆配合比优化具有准确性与科学性;对28 d抗压强度影响强弱顺序依次为水灰比、减水剂掺量、聚合物掺量;对28 d抗折强度和黏结强度影响强弱顺序为聚合物掺量、水灰比、减水剂掺量;将28 d黏结强度最大值、抗折强度最大值和抗压强度最小值(折压比最大)作为目标优化值,得出三元聚合物砂浆的最优配合比为:聚合物掺量为12％,水灰比为0.42,减水剂掺量为1.12％.     

煤基固废地聚物注浆材料的制备及性能

以煤矸石、粉煤灰等为主体胶凝成分,以脱硫石膏和碱性激发剂等为配体,辅以少量外加剂,制备了煤基固废地聚物注浆材料.采用响应面法开展了25组试验,寻找各指标与各因子间的定量规律及各因子水平的最佳配比.结果表明：通过响应面法建立的回归模型与响应曲面很好地反映了改性剂对浆液性能的影响,且能对复掺改性剂的浆液配比进行优化;在改性剂的复合作用下,以大掺量煤基固废制备的地聚物注浆材料黏度低、流动性好,凝结时间、抗压强度及抗渗性能都满足矿井注浆材料的要求,工程应用效果良好.     

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。     

粉煤灰硅灰复掺对混凝土抗冻耐久性的影响研究

在硅灰掺量一定的情况下,研究粉煤灰硅灰复掺对混凝土抗冻耐久性能的影响。试验结果表明:保持硅灰掺量为10%,随着粉煤灰掺量从0%增加到20%,混凝土经冻融循环试验后强度损失率先减小,后增加。当硅灰掺量为10%,粉煤灰掺量为10%时,混凝土强度损失率最小,为2.6%,此时,混凝土28d抗压强度为44.9MPa,120d抗压强度为55.0MPa,综合考虑抗压强度与抗冻性能,建议粉煤灰硅灰二者掺量皆为10%。     

材料组成对海洋工程混凝土氯离子渗透性能的影响

以混凝土28d和90d龄期电通量为指标,研究了水灰比、矿物种类与掺量等材料组成对海洋工程混凝土结构抗氯离子腐蚀性能的影响。结果表明,90d龄期的混凝土电通量比28d龄期的小;水灰比越大,混凝土的电通量也越大,混凝土内部氯离子浓度也越高,应尽可能减少海洋工程混凝土的用水量;掺入粉煤灰可提高抗氯离子侵蚀性能,且适合的掺量在35%左右;硅灰的抗氯离子侵蚀性能较好,但成本较高,合适掺量在3%为宜;双掺粉煤灰硅灰能充分利用两者的优势,使混凝土的抗氯离子侵蚀性能得到较大提高。     

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。     

磷石膏复合材料制备和性能研究

在激发剂的作用下,利用矿渣改性磷石膏(PG)制备磷石膏基胶凝材料(PGS),然后研究掺入钢渣和粉煤灰制备磷石膏复合材料的性能情况。结果表明:当激发剂掺量在3%时,在20℃(湿度大于70%)养护下PGS固化体28d的抗压强度和抗折强度(41.9MPa和7.1MPa)分别较未掺激发剂的提高了47.3%和42.3%,28d软化系数为0.94;当钢渣比例在1:1时,磷石膏砂浆性能最佳,28d抗压强度和抗折强度分别为57.1MPa和4.8MPa;粉煤灰掺量在20%时,磷石膏砂浆抗压强度和抗折强度分别为22.1MPa和3.4MPa,吸水率和软化系数分别为4.9%和0.94,质量损失率、抗压强度损失率和抗折强度损失率分别为1.5%、4.5%和4.3%。