掺粉煤灰水泥基浆液性能关系模型研究下载

weixin_39820835 2020-10-02 02:00:43

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。
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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。

露天矿位于内蒙古东部，矿坑涌水量大，补给源主要为地表河流，河水经深厚砂卵石层沿煤层隐伏露头渗入煤层，进而涌入矿坑，采用疏干井疏排矿坑涌水，造成水资源的巨大浪费和环境严重破坏，并增加露天矿生产成本，为此截断水源补给通道、减小矿坑涌水量、保护水资源，通过水泥粉煤灰浆液及掺加水玻璃的水泥粉煤灰-水玻璃双液浆的室内反复试验，研究了粉煤灰掺量对水泥粉煤灰浆液凝结时间、结石率及强度的影响，水玻璃对水泥粉煤灰液浆的凝胶时间、结石率和强度的影响，并针对露天矿煤层厚、补给范围广的特点，进行了现场注浆堵水试验。研究结果表明：水泥粉煤灰浆液的凝结时间与粉煤灰掺量呈线性正相关关系，水玻璃可有效降低水泥粉煤灰浆液的凝胶时间，凝胶时间与水玻璃掺量呈线性正相关关系，而与水泥含量呈线性负相关关系；结石率与粉煤灰、水玻璃掺量呈线性正相关关系；结石体强度与粉煤灰掺量呈线性负相关关系，而与水玻璃掺量近似呈线性正相关关系。掺入适量的水玻璃可控制浆液扩散距离、提高浆液结石率和结石体的强度，通过在该露天矿西北侧补给区域进行厚煤层注浆堵水试验，矿坑涌水量减少约12 000 m3/d，注浆效果显著，表明在厚煤层裂隙和空隙中注入水泥粉

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，当粉煤灰替代量超过20%后，浆液黏度不再降低，达到作用极限值；聚羧酸系减水剂对于降低水泥浆液的黏度有着显著效果，掺加0.1%～0.5%的减水剂，浆液的黏度可以降低25%～90.6%，减水剂掺量越高，浆液析水率越大，浆液越不稳定；当水灰比为0.8、硅粉掺量为10%、粉煤灰代替量为20%、减水剂掺量为0.3%时配置的浆液性能最优，新型浆液结石体28d抗压强度为22.98MPa，比纯水泥浆液结石体的抗压强度提高13.6%，黏度为21.83s，比纯水泥浆液黏度降低89%。

为改善秸秆水泥基复合材料耐水性、提高其强度,将粉煤灰和脲醛树脂作为外掺料加入到秸秆水泥基复合材料中,采用吸水率、软化系数、抗压和抗折强度等试验方法,研究不同掺量外掺料对秸秆水泥基复合材料物理力学性能影响。试验结果表明:随着粉煤灰掺量的增加,秸秆水泥基复合材料的耐水性和强度增加;随脲醛树脂掺量的增加,复合材料软化系数提高,吸水率降低,材料的柔韧性增强。这说明粉煤灰和脲醛树脂均能增强复合材料耐水性,改善其力学性能。

针对垮落带直覆下采煤破碎顶板低强度加固特点，基于粉煤灰对水泥浆液性能影响，采用室内静置试验方法，分别对不同水泥粉煤灰比例的浆液进行了优化试验并得出最优强度和流动性配比。试验结果表明，水泥浆液的抗压强度和流动度随固相比的减小（粉煤灰掺量增大）而降低，但凝结时间随之延长及结石率随之增大；硬化体早期强度较低，后期强度有明显增长。当固相比为 2:8时，水泥和粉煤灰的物理化学反应良好，流动性能整体上较好，结石体强度在1MPa以上，凝结时间也较长。研究成果在许疃矿7228工作面垮落带直覆下采煤地面注浆加固工程中取得了良好的应用效果。

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