改性C-S注浆材料力学性能与注浆性能研究
发布时间：2020-10-11 22:53
现如今,全国隧道与地下工程建设面临“构造复杂、地质环境多变、灾害频发”的严峻考验,施工中遭遇的突水灾害治理堪称世界级工程难题,现阶段注浆材料在注浆前期工作性、后期耐久性两个方面存在一定缺陷。为了解决此类问题,本文主要研究影响C-S材料性能的主要因素,通过控制一级粉煤灰掺量、A液(水泥净浆)水灰比、A液B液体积比、磷酸氢二钠掺量等变量对C-S双液注浆材料进行一系列的改良。首先采用正交实验选取最优的改性C-S材料配方;其次在实验室条件下将改性C-S材料与普通注浆材料在流变性能、抗水溶蚀性等性能进行对比,并通过宏观和微观两个手段进行分析;最后利用固-流藕合模型进行注浆模拟,研究分析改性C-S材料与普通注浆材料的注浆性能,并提出符合改性C-S材料的注浆方程。主要研究成果如下:(1)C-S材料中A液(水泥净浆)根据析水率、流动度两个条件综合考虑:水灰比越大,A液析水率越大,注浆效果越差;水灰比越大,水泥颗粒越分散,早期水泥颗粒之间水化后连接较少,水泥早期水化速度减慢,从而流动度越大。综合考虑,C-S材料的A液(水泥净浆)水灰比应控制在0.7-1.3之间。(2)A液的水灰比、A液与B液之间的体积比、一级粉煤灰掺量、NaH_2PO_4掺量都会影响C-S材料的凝结时间,其中NaH_2PO_4在某种程度上能够很好地控制C-S材料的凝结时间。提高A液的水灰比可以提高C-S材料的流动度,粉煤灰的加入可以很好地改善C-S材料的流动度。降低A液的水灰比、降低一级粉煤灰掺量、降低NaH_2PO_4掺量可以降低C-S材料早期的析水率。(3)通过正交实验确定了改性C-S材料的配方,利用实验室条件将改性C-S材料、普通C-S材料、单液材料进行性能对比。通过XRD、SEM等微观手段重点分析在抗水溶蚀性能方面改性C-S性能优于传统C-S材料的原因。最终得出改性C-S材料在流变性能、抗水溶蚀性能方面优于传统注浆材料。(4)利用固-流耦合地层模型进行注浆模拟,模拟发现在相同注浆量的条件下,改性C-S材料的注浆有效扩散半径要大于传统注浆材料的有效扩散半径,注浆效果较好;并通过流变力学对注浆公式进行推导,根据现场试验对公式进行修正,得出了能反应实际注浆情况的注浆方程。
【学位单位】：重庆交通大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TU52
【部分图文】：
图 2-1 激光粒度分析仪表 2.5 珞璜一级煤灰的粒径分布体积平均径[4,3]:10.09um 面积平均径[3,2]:2.832um长度平均径[2,1]:0.927um 比表面积(SSA):0.784m^2/g累积% 粒径μm 区间% 累积% 粒径μm0 2.671-3.290 5.18 34.02 75.07-92.0 3.290-4.053 5.67 39.69 92.47-1130 4.053-4.993 6.29 45.98 113.9-1400.01 4.993-6.150 6.58 52.56 140.3-1720.2 6.150-7.576 6.59 59.15 172.8-212
图 3.1 不同水灰比析水率情况1.4 析水率数据分析根据表 3.2 的数据，利用析水率率计算公式 3.1 计算析水率率，计算结制成图 3.2。100%-12 Hhh 式中， ——析水率率1h——静置 3h 后离析水面高度（mm）2h——静置 24h 后水泥浆膨胀面高度（mm）H ——最初填灌水泥浆面高度（mm）
20图 3.2 不同水灰比的析水率由图 3.1、图 3.2 可以明显观测到不同水灰比下，水泥净浆的析水率情况：① 水泥浆体水灰比越大，析水率现象越为严重，水泥净浆的析水率主要有水泥颗粒的下沉导致；② 分析上述情况可以得到水灰比为 0.4 及水灰比更小的水泥净浆基本不产生析水率；水灰比为 0.4~0.7 时，开始出现少量析水率；水灰比为 0.7~1.0时，析水率率在 15%以内；水灰比为 1.0~1.3 时，析水率率增大明显； 水灰比为 1.3~5.0 时，析水率率趋于稳定增长状态。③ 曲线在水灰比为 1.3 时出现明显的拐点。3.1.5 析水率原因及分析结论（1）析水率原因水泥的凝结时间、细度、比表面积与颗粒分布都会影响水泥的析水率性能。水泥的凝结时间越长，所配制的混凝土凝结时间越长，且凝结时间的延长幅度比水泥净浆成倍地增长
【参考文献】
本文编号：2837241
【学位单位】：重庆交通大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TU52
【部分图文】：
图 2-1 激光粒度分析仪表 2.5 珞璜一级煤灰的粒径分布体积平均径[4,3]:10.09um 面积平均径[3,2]:2.832um长度平均径[2,1]:0.927um 比表面积(SSA):0.784m^2/g累积% 粒径μm 区间% 累积% 粒径μm0 2.671-3.290 5.18 34.02 75.07-92.0 3.290-4.053 5.67 39.69 92.47-1130 4.053-4.993 6.29 45.98 113.9-1400.01 4.993-6.150 6.58 52.56 140.3-1720.2 6.150-7.576 6.59 59.15 172.8-212
图 3.1 不同水灰比析水率情况1.4 析水率数据分析根据表 3.2 的数据，利用析水率率计算公式 3.1 计算析水率率，计算结制成图 3.2。100%-12 Hhh 式中， ——析水率率1h——静置 3h 后离析水面高度（mm）2h——静置 24h 后水泥浆膨胀面高度（mm）H ——最初填灌水泥浆面高度（mm）
20图 3.2 不同水灰比的析水率由图 3.1、图 3.2 可以明显观测到不同水灰比下，水泥净浆的析水率情况：① 水泥浆体水灰比越大，析水率现象越为严重，水泥净浆的析水率主要有水泥颗粒的下沉导致；② 分析上述情况可以得到水灰比为 0.4 及水灰比更小的水泥净浆基本不产生析水率；水灰比为 0.4~0.7 时，开始出现少量析水率；水灰比为 0.7~1.0时，析水率率在 15%以内；水灰比为 1.0~1.3 时，析水率率增大明显； 水灰比为 1.3~5.0 时，析水率率趋于稳定增长状态。③ 曲线在水灰比为 1.3 时出现明显的拐点。3.1.5 析水率原因及分析结论（1）析水率原因水泥的凝结时间、细度、比表面积与颗粒分布都会影响水泥的析水率性能。水泥的凝结时间越长，所配制的混凝土凝结时间越长，且凝结时间的延长幅度比水泥净浆成倍地增长
【参考文献】
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1 王红喜;高性能水玻璃悬浊型双液灌浆材料研究与应用[D];武汉理工大学;2007年
本文编号：2837241
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