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水泥改性与新型固结灌浆材料研究

袁进科  
【摘要】: 在以危岩加固、水库防渗、钻孔堵漏、矿山堵水和地基处理为主要目的的各类地质工程中必须大量采用灌浆施工技术,这种灌浆施工的实质就是利用液压、气压或电动化学原理,把某些能固化的浆液注入地层裂缝或孔隙中,以改善其物理力学性质,满足工程目的要求。大量工程实践表明,灌浆材料的选用与灌浆施工质量乃自整个工程的成败有着十分紧密的关系。因此,如何立足国内工程材料实际改善性能满足工程灌浆要求,进而研究性能可靠、成本低廉、使用方便的新型灌浆材料是地质工程专业技术人员的重要任务。 本文首先对灌浆材料和相关灌浆理论进行了分析研究。在此基础上分别对普通硅酸盐水泥和硫铝酸盐水泥的灌浆性能进行了系统的测试分析,明确了灌浆改性的目标和方案。针对普通硅酸盐水泥在高水灰比条件下灌注凝结时间过长、早期强度不高的特点,提出了降低水灰比、掺加减水剂和促凝早强剂的复合外加剂改性研究思路,通过大量的实验研究,确立了适用于普通水泥灌浆的两套实验改性方案,可供不同条件下选用。针对硫铝酸盐水泥流动性不好,凝结时间太快、早期强度高后期强度不足的缺点。明确了改善流动性,调节凝结时间,保证后期强度持续增长的改性研究思路。得出了以掺加减水剂、缓凝剂为主要特征的复合外加剂改性体系,经系统的实验研究表明,这是一种完全适用于硫铝酸盐水泥的灌浆改性方案。上述研究成果针对工程实际,立足材料来源,改性方案简便,具有较强的实际应用意义。 论文较为系统地论述和研究了专用工程固结灌浆材料的研制问题,这是目前国内外关注的热点。在对普通硅酸盐水泥和硫铝酸盐水泥进行改性的基础上,按照固结灌浆材料的使用要求,提出了由硫铝型主料和石膏石灰型辅料两部分组成的新型固结灌浆材料体系。论文分别对主料和辅料进行了分析研究,探讨了主料和辅料各自的性能特点,研究了主辅料之间组成的最佳比例关系,针对不同辅料特点提出了相应的优化方案。上述工作突破了粒状灌浆材料研究以水泥为基础的常规研究思路,提出的优化方案具有原料来源广阔,生产加工方便,性能稳定可靠等特点。论文还针对新型固结灌浆材料的应用问题,着重在水灰比应用和外加剂的选择方面进行了比较系统的实验研究,提出了一系列应用方案和性能控制,可供生产现场根据实际需要选择使用。上述研究思路和实验成果,对于今后进一步提高和完善新型固结灌浆材料性能,具有重要的借鉴和指导意义。


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