矿渣-粉煤灰地聚物注浆材料配比优化方法研究

地聚物作为绿色环保、价格低廉的注浆材料,要达到良好可注性需兼顾强度和流动性等注浆性能指标。为此,以液固比、水玻璃掺量和水玻璃模数为试验因素开展室内配比优化试验,构建了抗压强度、流动度和终凝时间的多元二阶响应面回归模型,并通过方差分析获得单因素及其交互作用对各注浆性能指标的影响规律。试验因素对注浆性能指标的影响程度依次为液固比、水玻璃掺量、水玻璃模数,液固比和水玻璃掺量交互作用对抗压强度的影响显著,其余两因素交互作用对注浆性能指标的影响均不显著。采用层次分析法并结合专家赋值法获取各注浆性能指标相对权重,构建多目标满意度函数对矿渣-粉煤灰地聚物注浆材料配比进行优化,据此对注浆性能指标综合最佳配比的浆液结石体进行SEM测试。结果表明,体系中仍能观测到少量球形未反应粉煤灰颗粒,矿渣颗粒和水泥颗粒基本反应完全,低聚态凝胶类反应产物重新排列和沉积延伸,相互交叉搭接构成致密且完整的空间网络状结构。

地聚物-水泥固化土石混合体试验与固化机理研究

【目的】研究水泥取代率对地聚物-水泥固化土石混合体抗压强度和破坏形态的影响,揭示地聚物-水泥对土石混合体的固化机理。【方法】通过无侧限抗压强度试验、含水率测定试验、扫描电镜试验和X射线衍射试验,探究水泥取代率对偏高岭土-矿渣-水泥基地聚物固化土和粉煤灰-矿渣-水泥基地聚物固化土抗压强度、破坏形态、含水率、微观形貌和矿物成分的影响及它们随龄期的变化规律。【结果】水泥取代率为0%~20%时,固化土抗压强度与水泥取代率成正比。偏高岭土-矿渣-水泥基地聚物和粉煤灰-矿渣-水泥基地聚物的最优水泥取代率为20%,此时其相应固化土的14 d抗压强度分别为2510.90、2532.14 kPa;随着水泥取代率的增加,固化土破坏模式由鼓胀破坏逐渐转变为劈裂破坏;养护时间为14 d时,20%水泥取代率的固化土的含水率最低,水化反应最充分;反应生成的水化硅酸钠(N-A-S-H)和水化硅铝酸钙(C-S-H)凝胶在孔隙中起胶结和填充作用。【结论】适当的水泥取代率可以提高水化反应速率,促进水化产物的生成,有效提升地聚物-水泥对土石混合体的固化效果。