硅溶胶改性超细水泥灌浆材料的性能研究

发布时间：2020-05-12 04:57

【摘要】：本研究依托于国家自然科学基金项目:“高放废物深地质处置中水泥基裂隙封闭材料的设计及服役行为研究”。主要研究深地质处置工程中用于封闭天然屏障岩体间宽度约100μm裂隙的超细水泥灌浆材料,同时该超细水泥灌浆材料需具备高流态、高耐久性、优良膨胀性以及低pH等性能。实验室将在外采购的普通硅酸盐水泥进行二次粉磨,通过掺入助磨剂以及微研磨介质等材料来制备超细硅酸盐水泥。借助纳米硅溶胶来调控灌浆材料的pH值,同时研究灌浆料的流变性能、力学性能、体积稳定性等性能与水灰比、矿物掺合料、纳米硅溶胶、减水剂和膨胀剂等调控材料的内在关系,同时在室内模拟灌浆材料的可灌性。探究出各种调控材料的最优掺量以得出各掺量的最佳配比,从而制备出本项目所需要的硅溶胶改性超细水泥灌浆材料。本文主要针对以下几个方面进行了深入的探讨:在普通硅酸盐水泥中掺入微研磨介质和不同种类的助磨剂进行二次粉磨,以此得到超细硅酸盐水泥。同时借助激光粒径分布和SEM等微观测试方法来判定不同种类助磨剂有怎样的助磨效果。结果表明:掺入了0.06%丙三醇助磨剂的体系D9513.54μm满足超细水泥D9520μm的要求,并且优于其他两种体系。由此得知丙三醇的添加量为0.06%时,其助磨效果是最好的。研究超细硅酸盐水泥各项性能指标与水灰比、纳米硅溶胶、矿物掺合料、减水剂以及MgO膨胀剂等调控材料的内在关系。实验结果表明:采用大水灰比虽然能使超细水泥灌浆材料的流变性能得到明显地改善,但同时也会使浆体的稳定性相应地降低,本项目则采用1:1的水灰比;纳米硅溶胶能显著降低灌浆材料的pH值并在一定掺量范围内可提高灌浆材料结石的抗压强度,但是对浆液的流动性非常不利;掺入2%聚羧酸系减水剂作为一种表面活性剂有效提高了浆液的流变性能和力学性能,但却降低了浆液的稳定性;掺入6%膨胀剂MgO能补偿灌浆材料体系的收缩,将体系的膨胀率有效地控制在所要求的范围内。采用10%粉煤灰、5%矿粉、6%膨胀剂MgO、2%聚羧酸系减水剂、14%和15%两组纳米硅溶胶设计制备硅溶胶改性超细水泥灌浆材料,并对其各项重要的性能指标进行了深入研究。实验表明:本研究所设计的硅溶胶改性超细水泥灌浆材料均具有良好的流变性能和可灌性,其pH值也都满足项目的基本要求,并且灌浆材料抗压强度稳定增长不倒缩,但是所设计的灌浆材料有一部分不满足本研究对灌浆材料粘度小于50 mPa·s的要求。实验得出,在超细硅酸盐水泥:粉煤灰:膨胀剂MgO:聚羧酸系减水剂:纳米硅溶胶=76:10:6:2:14的条件下,所制备出的硅溶胶改性超细水泥灌浆材料易灌入隙宽为100μm的裂隙当中,并且其pH值、流变性能、力学性能、体积稳定性等性能指标全都满足本项目的要求。
【图文】：

线路图,技术,线路图

技术线路图

超细水泥,累积分布,粒径,助磨剂

粒径分布宽且平均粒径大的两种水泥的比表面积有可能相等无法准确地系统地表示出水泥颗粒的分散度。因此，，仅仅凭面积和筛余量两个指标不能精确地估摸出水泥助磨剂的助磨析水泥粒径分布的方法，才能更精确地显示出助磨剂的助磨用激光测颗粒粒径级配的方法来表示助磨剂的助磨效果。细水泥粉磨助磨剂对水泥粒径分布的影响乙醇单异丙醇胺（TIPA）对水泥颗粒粒径分布的影现成的普通硅酸盐水泥与水泥助磨剂和微研磨介质按一定 QM-4L 型行星式球磨机中粉磨一段时间， TIPA 的掺入质量0.02%、0.04%、0.06%、0.08%、0.10%，待水泥研磨 2h 后，布（D20、D50、D90 以及 D95）的特征参数见表 3-1，水泥粒 3-1。
【学位授予单位】：武汉理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TQ172.1

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