速凝抗水分散型水泥基注漿材料的制備及性能研究
發(fā)布時(shí)間：2021-09-03 23:27
普通硅酸鹽水泥（PO）作為注漿材料存在凝膠時(shí)間長(zhǎng)、不抗水分散、早期強(qiáng)度不高的缺陷,不能滿(mǎn)足注漿的要求。針對(duì)普通硅酸鹽水泥（PO）的不足,采用硫鋁酸鹽水泥（SAC）與之配合,在此基礎(chǔ)上加入高效粘結(jié)劑（羥丙基甲基纖維素（HPMC））和水進(jìn)行改性,制備了速凝抗水分散型水泥基注漿材料。利用電子萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)、SEM和XRD等手段,研究了注漿材料的流動(dòng)度、凝膠時(shí)間、抗壓強(qiáng)度和抗水分散性能等。結(jié)果表明,隨著HPMC用量的增加,注漿材料的流動(dòng)度下降,凝膠時(shí)間延長(zhǎng),但抗水分散性能不斷提高,抗壓強(qiáng)度降低;隨著水膠比增加,注漿材料的流動(dòng)度增加,凝膠時(shí)間延長(zhǎng),抗水分散性能變差,抗壓強(qiáng)度降低;不同PO和SAC質(zhì)量比對(duì)注漿材料水化產(chǎn)物的成分和表面形貌影響不大。當(dāng)PO和SAC的質(zhì)量比為6∶4,水膠比為0.45,HPMC用量為注漿材料質(zhì)量的1.5‰時(shí),為注漿材料的最優(yōu)配比。此時(shí)制備的注漿材料的流動(dòng)度為150 mm,初凝和終凝時(shí)間分別為23和30 min,既能保證注漿材料在設(shè)計(jì)注漿范圍內(nèi)的充分?jǐn)U散和密實(shí)填充,又能及時(shí)終凝,發(fā)展強(qiáng)度,起到加固作用,同時(shí)具有良好的抗水分散性能。
【文章來(lái)源】：功能材料. 2020,51(06)北大核心CSCD
【文章頁(yè)數(shù)】：7 頁(yè)
【部分圖文】：
不同HPMC用量注漿材料的抗壓強(qiáng)度
圖2為不同水膠比注漿材料的抗壓強(qiáng)度。由圖2可以知,隨著水膠比的增加,注漿材料的抗壓強(qiáng)度不斷降低。當(dāng)水膠比為0.40時(shí),注漿材料在1,3和28 d的抗壓強(qiáng)度最大,分別為16,22和42 MPa;當(dāng)水膠比為0.45時(shí),注漿材料在1,3和28 d的抗壓強(qiáng)度分別為14,17和36 MPa;當(dāng)水膠比為0.50時(shí),注漿材料在1,3和28 d的抗壓強(qiáng)度分別為10,15和29 MPa。這是因?yàn)?隨著水膠比的增加,水泥顆粒在水溶液中能更好地自由分散,顆粒間摩擦阻力下降,流動(dòng)度增加。同時(shí),水泥漿體之間的粘聚力下降,抗水分散性能變差。隨著水膠比增加,水泥顆粒間距增大,水泥顆粒水化產(chǎn)物填充顆粒間隙、相互接觸成形成網(wǎng)狀絮凝結(jié)構(gòu)的時(shí)間延長(zhǎng),凝膠時(shí)間延長(zhǎng)。水泥顆粒水化后剩余的水分也增多,水化后的水泥漿體中毛細(xì)孔數(shù)量增多,孔隙率增加,導(dǎo)致復(fù)合膠凝體系水化產(chǎn)物的抗壓強(qiáng)度下降[19]。在保證抗水分散性能好的前提下,水膠比越大,注漿壓力越小,施工越方便,材料成本越低,經(jīng)濟(jì)效益越好。因此,本文水膠比優(yōu)選為0.45,后續(xù)實(shí)驗(yàn)水膠比均定為0.45。2.3 PO和SAC比例對(duì)注漿材料性能的影響
表6 不同PO和SAC比例下注漿材料的漿料性能Table 6 Slurry properties of grouting materials with different ratios of PO and SAC m(PO)∶m(SAC) 流動(dòng)度/mm 凝膠時(shí)間/min 抗壓強(qiáng)度/MPa 抗水分散性能 初凝 終凝 1 d 3 d 28 d 6∶4 150 23 30 13 17 36 好,無(wú)渾濁 5∶5 150 18 23 16 18 32 好,無(wú)渾濁 4∶6 160 14 18 19 21 28 好,無(wú)渾濁 3∶7 150 7 10 20 22 37 好,無(wú)渾濁 2∶8 145 10 15 22 23 39 好,無(wú)渾濁圖3為不同PO和SAC比例下注漿材料的抗壓強(qiáng)度。從圖3可以看出,隨著SAC用量的增加,復(fù)合膠凝體系的早期(1和3 d)抗壓強(qiáng)度不斷提高,28 d抗壓強(qiáng)度先降低后升高。這是由于復(fù)合膠凝體系早期強(qiáng)度主要來(lái)源于SAC的水化,而后期強(qiáng)度主要由PO進(jìn)一步水化提供。當(dāng)PO和SAC質(zhì)量比為4∶6時(shí),PO的水化受到嚴(yán)重影響,導(dǎo)致后期強(qiáng)度降低,出現(xiàn)拐點(diǎn),而后隨著PO含量的進(jìn)一步減少,SAC含量的增加,注漿材料的密實(shí)性增強(qiáng),復(fù)合膠凝體系的抗壓強(qiáng)度逐漸升高。當(dāng)PO和SAC質(zhì)量比為6∶4時(shí),注漿材料1,3和28 d的抗壓強(qiáng)度分別為13,17和36 MPa。
本文編號(hào)：3382080
【文章來(lái)源】：功能材料. 2020,51(06)北大核心CSCD
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【部分圖文】：
不同HPMC用量注漿材料的抗壓強(qiáng)度
圖2為不同水膠比注漿材料的抗壓強(qiáng)度。由圖2可以知,隨著水膠比的增加,注漿材料的抗壓強(qiáng)度不斷降低。當(dāng)水膠比為0.40時(shí),注漿材料在1,3和28 d的抗壓強(qiáng)度最大,分別為16,22和42 MPa;當(dāng)水膠比為0.45時(shí),注漿材料在1,3和28 d的抗壓強(qiáng)度分別為14,17和36 MPa;當(dāng)水膠比為0.50時(shí),注漿材料在1,3和28 d的抗壓強(qiáng)度分別為10,15和29 MPa。這是因?yàn)?隨著水膠比的增加,水泥顆粒在水溶液中能更好地自由分散,顆粒間摩擦阻力下降,流動(dòng)度增加。同時(shí),水泥漿體之間的粘聚力下降,抗水分散性能變差。隨著水膠比增加,水泥顆粒間距增大,水泥顆粒水化產(chǎn)物填充顆粒間隙、相互接觸成形成網(wǎng)狀絮凝結(jié)構(gòu)的時(shí)間延長(zhǎng),凝膠時(shí)間延長(zhǎng)。水泥顆粒水化后剩余的水分也增多,水化后的水泥漿體中毛細(xì)孔數(shù)量增多,孔隙率增加,導(dǎo)致復(fù)合膠凝體系水化產(chǎn)物的抗壓強(qiáng)度下降[19]。在保證抗水分散性能好的前提下,水膠比越大,注漿壓力越小,施工越方便,材料成本越低,經(jīng)濟(jì)效益越好。因此,本文水膠比優(yōu)選為0.45,后續(xù)實(shí)驗(yàn)水膠比均定為0.45。2.3 PO和SAC比例對(duì)注漿材料性能的影響
表6 不同PO和SAC比例下注漿材料的漿料性能Table 6 Slurry properties of grouting materials with different ratios of PO and SAC m(PO)∶m(SAC) 流動(dòng)度/mm 凝膠時(shí)間/min 抗壓強(qiáng)度/MPa 抗水分散性能 初凝 終凝 1 d 3 d 28 d 6∶4 150 23 30 13 17 36 好,無(wú)渾濁 5∶5 150 18 23 16 18 32 好,無(wú)渾濁 4∶6 160 14 18 19 21 28 好,無(wú)渾濁 3∶7 150 7 10 20 22 37 好,無(wú)渾濁 2∶8 145 10 15 22 23 39 好,無(wú)渾濁圖3為不同PO和SAC比例下注漿材料的抗壓強(qiáng)度。從圖3可以看出,隨著SAC用量的增加,復(fù)合膠凝體系的早期(1和3 d)抗壓強(qiáng)度不斷提高,28 d抗壓強(qiáng)度先降低后升高。這是由于復(fù)合膠凝體系早期強(qiáng)度主要來(lái)源于SAC的水化,而后期強(qiáng)度主要由PO進(jìn)一步水化提供。當(dāng)PO和SAC質(zhì)量比為4∶6時(shí),PO的水化受到嚴(yán)重影響,導(dǎo)致后期強(qiáng)度降低,出現(xiàn)拐點(diǎn),而后隨著PO含量的進(jìn)一步減少,SAC含量的增加,注漿材料的密實(shí)性增強(qiáng),復(fù)合膠凝體系的抗壓強(qiáng)度逐漸升高。當(dāng)PO和SAC質(zhì)量比為6∶4時(shí),注漿材料1,3和28 d的抗壓強(qiáng)度分別為13,17和36 MPa。
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