速凝抗水分散型水泥基注浆材料的制备及性能研究

发布时间：2021-09-03 23:27

　　普通硅酸盐水泥（PO）作为注浆材料存在凝胶时间长、不抗水分散、早期强度不高的缺陷,不能满足注浆的要求。针对普通硅酸盐水泥（PO）的不足,采用硫铝酸盐水泥（SAC）与之配合,在此基础上加入高效粘结剂（羟丙基甲基纤维素（HPMC））和水进行改性,制备了速凝抗水分散型水泥基注浆材料。利用电子万能试验机、SEM和XRD等手段,研究了注浆材料的流动度、凝胶时间、抗压强度和抗水分散性能等。结果表明,随着HPMC用量的增加,注浆材料的流动度下降,凝胶时间延长,但抗水分散性能不断提高,抗压强度降低;随着水胶比增加,注浆材料的流动度增加,凝胶时间延长,抗水分散性能变差,抗压强度降低;不同PO和SAC质量比对注浆材料水化产物的成分和表面形貌影响不大。当PO和SAC的质量比为6∶4,水胶比为0.45,HPMC用量为注浆材料质量的1.5‰时,为注浆材料的最优配比。此时制备的注浆材料的流动度为150 mm,初凝和终凝时间分别为23和30 min,既能保证注浆材料在设计注浆范围内的充分扩散和密实填充,又能及时终凝,发展强度,起到加固作用,同时具有良好的抗水分散性能。 

【文章来源】：功能材料. 2020,51(06)北大核心CSCD

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【部分图文】：

不同HPMC用量注浆材料的抗压强度

图2为不同水胶比注浆材料的抗压强度。由图2可以知,随着水胶比的增加,注浆材料的抗压强度不断降低。当水胶比为0.40时,注浆材料在1,3和28 d的抗压强度最大,分别为16,22和42 MPa;当水胶比为0.45时,注浆材料在1,3和28 d的抗压强度分别为14,17和36 MPa;当水胶比为0.50时,注浆材料在1,3和28 d的抗压强度分别为10,15和29 MPa。这是因为,随着水胶比的增加,水泥颗粒在水溶液中能更好地自由分散,颗粒间摩擦阻力下降,流动度增加。同时,水泥浆体之间的粘聚力下降,抗水分散性能变差。随着水胶比增加,水泥颗粒间距增大,水泥颗粒水化产物填充颗粒间隙、相互接触成形成网状絮凝结构的时间延长,凝胶时间延长。水泥颗粒水化后剩余的水分也增多,水化后的水泥浆体中毛细孔数量增多,孔隙率增加,导致复合胶凝体系水化产物的抗压强度下降[19]。在保证抗水分散性能好的前提下,水胶比越大,注浆压力越小,施工越方便,材料成本越低,经济效益越好。因此,本文水胶比优选为0.45,后续实验水胶比均定为0.45。2.3 PO和SAC比例对注浆材料性能的影响

表6 不同PO和SAC比例下注浆材料的浆料性能Table 6 Slurry properties of grouting materials with different ratios of PO and SAC m(PO)∶m(SAC) 流动度/mm 凝胶时间/min 抗压强度/MPa 抗水分散性能 初凝 终凝 1 d 3 d 28 d 6∶4 150 23 30 13 17 36 好,无浑浊 5∶5 150 18 23 16 18 32 好,无浑浊 4∶6 160 14 18 19 21 28 好,无浑浊 3∶7 150 7 10 20 22 37 好,无浑浊 2∶8 145 10 15 22 23 39 好,无浑浊图3为不同PO和SAC比例下注浆材料的抗压强度。从图3可以看出,随着SAC用量的增加,复合胶凝体系的早期(1和3 d)抗压强度不断提高,28 d抗压强度先降低后升高。这是由于复合胶凝体系早期强度主要来源于SAC的水化,而后期强度主要由PO进一步水化提供。当PO和SAC质量比为4∶6时,PO的水化受到严重影响,导致后期强度降低,出现拐点,而后随着PO含量的进一步减少,SAC含量的增加,注浆材料的密实性增强,复合胶凝体系的抗压强度逐渐升高。当PO和SAC质量比为6∶4时,注浆材料1,3和28 d的抗压强度分别为13,17和36 MPa。


本文编号：3382080