超细水泥-水玻璃双液浆性能及注浆止水效果试验研究

北京地铁14号线高家园站的站厅层和站台层采用暗挖通道连接,地层为富水粉细砂层。为解决暗挖通道采用普通水泥-水玻璃双液浆注浆止水效果差且地表隆起较大的问题,提出采用超细水泥-水玻璃双液浆注浆止水的方案。首先对浆液流动性、凝结时间和固结体强度进行测试,根据测试结果确定了超细水泥-水玻璃双液浆的配合比:A液为超细水泥净浆,水灰比为1.0;B液为水玻璃溶液,波美度为20°Bé;缓凝剂为磷酸氢二钠,掺量为2.5%。A液约占总注浆量的80%,B液与缓凝剂各占约10%。采用颗粒流数值模拟方法,研究了超细水泥浆液中颗粒在地层中的运移距离与注浆压力的关系。结合浆液性能测试和数值模拟结果,提出了注浆压力0.5 MPa,注浆孔直径5 cm,间距50 cm,梅花形布置的注浆方案。经在暗挖通道现场注浆试验,采用超细水泥-水玻璃双液浆注浆止水效果良好。

新型加固煤体硅酸盐基无机/有机复合注浆材料的制备及性能

针对煤层碎煤多、煤层软的特点,提出通过压注固化液的方式加固煤体、封堵瓦斯解析通道以减少或消除瓦斯突出。以硅酸盐和有机乳液复配成无机/有机复合浆液,并对其性质、固化体的力学性能以及加固煤体进行研究。实验结果表明:复合浆材具有粘度低、可注性好、绿色环保、成本低、阻燃性好等特点;固化液的力学性能与固化时间、硅酸盐和MDI的含量密切相关;复合浆材与煤样具有良好的黏结性,固结体强度高、加固效果明显。

全风化花岗岩地层单-双液浆加固试验研究

针对全风化花岗岩注浆治理工程中的浆液选型及注浆参数调控问题,通过注浆模拟试验,对水泥浆液和水泥-水玻璃浆液(C-S浆液)2种浆液的加固效果进行对比分析研究。研究结果表明,单-双液浆在地层中均以劈裂扩散为主,但扩散模式具有显著差异:水泥浆液呈直线式和放射式2种,其主控因素为水灰比;而C-S浆液的扩散模式主要为放射式和网络式,扩散模式受水灰比和注浆压力双因素影响。2种浆液注入地层后,加固体试样抗压强度、抗崩解性均显著增高,根据对加固效果的作用关系可将水灰比分为注浆压力作用区(水灰比为0.80～1.13)和C-S浆液优势区(水灰比为1.13～1.50),水泥浆液多适用于深部高压加固区,C-S浆液多适用于浅部低压加固区。在满足注浆工程要求前提下,C-S浆液加固体压缩可变形性和残余强度比水泥浆液加固体的高,加固地层更为稳定。通过工程现场验证,研究成果对类似地层的注浆加固治理具有一定的参考和借鉴意义。

土体劈裂注浆加固主控因素模拟试验

为了分析注浆挤密及浆脉骨架对注浆加固效果的影响,确定注浆加固主控因素,提出注浆挤密系数及浆脉骨架系数和其计算方法,设计土体劈裂注浆加固三维模拟试验系统,开展土体注浆加固模拟试验.采用凝固时间显著不同的水泥浆液及水泥-水玻璃浆液分别对土体进行注浆加固,形成不同空间分布状态的浆脉骨架;通过测定注浆压力、土压力、土体密度及浆脉空间分布特征确定注浆挤密系数及浆脉骨架系数;监测隧道收敛变形以评价注浆加固效果,定性分析注浆挤密及浆脉骨架作用对注浆加固效果的影响.研究结果表明,水泥-水玻璃浆液注浆挤密程度大于水泥浆液,水泥-水玻璃浆液骨架作用小于水泥浆液;注浆挤密作用对于注浆加固效果的影响程度大于浆脉骨架作用,注浆挤密作用是影响土体劈裂注浆加固效果的主控因素.

粉煤灰制备聚硅酸铝铁絮凝剂及对煤泥水的处理

为提高煤泥水的处理效果,利用粉煤灰制备了聚硅酸铝铁絮凝剂,采用正交试验设计对聚硅酸铝铁絮凝剂制备过程中的3个主要影响因素:n(Si)∶n(Al)(物质的量比)、n(Si)∶n(Fe)和熟化温度进行了研究。结果表明:n(Si)∶n(Al)=1.0∶0.5,n(Si)∶n(Fe)=1.0∶0.5,熟化温度为60℃,熟化时间2 h为最佳工艺条件。利用以上最佳工艺条件制备的聚硅酸铝铁絮凝剂对煤泥水进行了絮凝试验,当煤泥水质量浓度为8 g/L,体积为250 mL,聚硅酸铝铁添加量为1.3 mL时,其透光率可达73.9%,絮凝效果最佳。

水泥-水玻璃浆液裂隙注浆扩散的室内试验研究

动水环境中的注浆扩散规律对指导突涌水治理注浆设计与施工具有重要意义。通过开展水泥-水玻璃(C-S)浆液单一平板裂隙动水注浆模型试验,揭示了基于试验条件下的C-S浆液裂隙动水注浆扩散过程的非对称椭圆(AE)扩散规律,提出浆水速比的概念并用其拟合AE扩散控制参数随时间的变化曲线,分析了浆水速比对浆液扩散范围的影响,最终建立了描述浆液扩散迹线的瞬态方程。研究结果表明:浆液扩散迹线可以采用随时间变化的非对称椭圆进行描述;逆水扩散距离和扩散开度与浆水速比正相关而浆液顺水扩散距离与浆水速比负相关。并据此对裂隙动水注浆设计提出了建议,希望对实际注浆工程提供一定借鉴。

耐温抗盐聚合物水泥降失水剂的合成与性能评价

通过用无机盐硅酸钠对AM/AMPS二元共聚物进行改性,并对合成条件进行优选,制备出了一种耐温抗盐油井水泥降失水剂SDJS。SDJS抗温达150℃,抗盐达饱和,SDJS掺量为0.4%时,就能在任何含盐浓度下将失水量控制在100mL以下,其饱和盐水水泥浆24h抗压强度达14MPa,掺有SDJS的半饱和盐水水泥浆在120℃、60MPa下的增压稠化曲线成直角,过渡时间短,而且SDJS与其它外加剂的配伍性好,因此它可用于深井、盐膏层固井。该剂的合成工艺简单,合成条件易于控制,原料来源丰富、成本低,经济效益好。

水溶性植物胶改性水泥–水玻璃封堵材料试验研究

中国西南地区岩溶地区发育,岩溶动水灾害对地下工程建设造成极大影响,为了解决水泥–水玻璃封堵材料浆液留存率低等问题,通过水溶性植物胶对传统水泥–水玻璃浆液进行改性处理,并从凝结时间、抗压强度、浆液留存率、黏度时变性、水化过程及微观结构角度进行分析,系统研究了水溶性植物胶对水泥–水玻璃封堵材料性能的影响机理。试验结果表明:①水溶性植物胶可提高浆液动水抗分散性能,其中,瓜尔豆胶掺量为0.8%时水泥–水玻璃浆液留存率最高为96.4%;②通过不同水溶性植物胶的改性,水泥–水玻璃浆液的凝结时间可调,增加了浆液的使用范围;③瓜尔豆胶提高浆液结石体早期强度,但降低其后期强度,黄原胶和黄原胶–瓜尔豆胶均降低浆液结石体的抗压强度;④水溶性植物胶可抑制水泥–水玻璃浆液的水化过程,通过水溶性植物胶的高黏度特性及其活性基团与水泥中阳离子之间的络合作用来提高其动水抗分散性能;⑤水溶性植物胶改性水泥–水玻璃浆液成功应用于岩溶地区石灰石矿山涌水工程,有效地解决了岩溶管道高流速、高流量突涌水问题。

外加剂对水泥-水玻璃浆液凝固特性的影响

水泥-水玻璃浆液是一种适用范围广泛的注浆材料,本文在其化学反应机理及两种外加剂作用机理分析的基础上,对氯化铝溶液及磷酸氢二钠两种不同外加剂对该浆液凝固特性的影响进行了对比试验研究。试验包括凝胶时间、结石率、抗压强度、浸出液pH值的测定及耐久性试验,实验结果表明,相对于磷酸氢二钠,氯化铝溶液对水泥-水玻璃浆液的缓凝效果更佳,浆液结实率及抗压强度也更大,同时其浆液结石体的耐久性能更加优越,且随着养护龄期的延长,其浸出液由碱性逐渐接近中性。

林南仓矿新风井井筒注浆堵水技术研究

针对林南仓矿新风井井底水窝及马头门涌水过程复杂、裂隙复杂、水量大、水压大等治理难点,采用帷幕注浆技术进行注浆堵水,即开辟导水通道,将涌水进行疏导,拉低水位,降低水压;然后自上而下分层分段进行注浆,依次封堵上部和下部裂隙,最终形成有效帷幕。结果表明,治理后马头门顶板基本没有了淋水现象、井窝内出水点全部封堵,水量由2.8m3/min降至0.1m^3/min,效果显著,从而达到了节能减排,节支增效的目的。

聚硅硫酸铁混凝处理煤泥水试验研究

研究了新型无机高分子混凝剂──聚硅硫酸铁对高岭土模拟水样、洗煤水、矿井水的混凝除浊效果。结果表明，聚硅硫酸铁中的铁与二氧化硅摩尔比值对混凝性能有重要影响，宜控制在１．０，聚硅硫酸铁对煤泥水具有良好的混凝除浊效果。

夯筑土遗址中基于PS-(F+C)浆液的木锚杆锚固性能

基于室内物理模型试验和原位锚固试验,对基于高模数硅酸钾溶液-（粉煤灰＋粉土）（PS-（F＋C））浆液的木锚杆锚固系统在夯土介质中进行了拉拔测试与杆体-浆体界面应变监测,研究了该锚固系统的锚固性能与破坏模式、杆体-浆体界面剪应力分布与传递特征。结果表明：该锚固系统室内试验极限锚固力（24～38 k N）远大于现场试验值（2.5～8 k N）;锚固系统具有低弹性强塑性特征,表现出极强的延性;在荷载进程中杆体-浆体界面的应力分布与传递特征具有多峰值分布、高值往往出现在锚固末端、压应力出现等特征,表明该锚固系统兼有拉力型和压力型全长黏结性锚固系统的特点;该系统适合于夯筑土遗址锚固,与遗址具有良好的物理力学兼容性。

硅酸钠溶液流变特性及其对土聚新拌物性能的影响

采用旋转黏度计、流变仪研究了硅酸钠溶液模数、质量分数及温度对硅酸钠溶液及土聚新拌物流变性能的影响;探讨了硅酸钠溶液超声改性对土聚新拌物工作性能的改善效果.结果表明:常温(18～25℃)下,硅酸钠溶液黏度在其模数为2.2时出现最小值,但随着温度的升高,模数对溶液黏度的影响逐渐减弱.当硅酸钠溶液处于真溶液区域(模数<1.8)时,土聚新拌物黏度随硅酸钠溶液模数增大变化不大;当硅酸钠溶液处于水玻璃SiO_2聚合区域(模数>2.2)时,土聚新拌物黏度随硅酸钠溶液模数增大急剧增加.硅酸钠溶液质量分数越高,硅酸钠溶液和土聚新拌物的黏度均越大.在硅酸钠溶液温度为30℃时,土聚新拌物的黏度达到最低值.硅酸钠溶液超声改性可改善其黏度,增大土聚新拌物的扩展度,并提高土聚物的抗压强度.

多源低活性混凝土废浆再生利用的研究进展

混凝土废浆(Concrete Slurry Waste,CSW)是混凝土搅拌站中特有的富含硅酸盐类矿物的未硬化废弃物,因成分复杂、高含水、毒害性、腐蚀性等特点,其再生利用一直受到极大的限制。综述当前对CSW的大宗再生利用的研究成果,包括:再生为水泥混凝土制品用粗、细骨料、填料、胶材(湿法研磨技术)和外掺剂,作为水泥熟料生产用原料,基于碳化技术和冷粘结造粒技术制备新型砼制品和轻型骨料以及与单、双组分碱激发胶材的复合再生应用。指出CSW未来高效再生利用的主要研究方向:CSW低能耗预处理技术与活性激发技术,碳化技术,重金属的长期浸出行为和耐久性研究。

纤维水镁石增强硅酸钙板的研究

研究了以纤维水镁石增强的硅酸钙板的配料方案、生产工艺等。结果表明 ,采用无垫板流浆工艺及合适的工艺参数,可以制得性能符合ZBQ3205-84 ,不燃性达到GB5464《建筑材料不燃性试验方法》各项要求的无石棉硅酸钙板。并且可以利用粉煤灰、电石渣等工业废渣 ,产品环境相容性高。

水溶蚀作用下水泥-水玻璃双液浆力学性能衰减机理研究

双液浆在富水环境中长期服役极易受到水溶蚀作用而力学性能大幅衰减。本文研究了配合比参数、养护制度对双液浆力学性能的影响,并结合多种微观分析手段,揭示了富水环境下双液浆性能衰减的作用机制。结果表明:10%、15%(质量分数)低含水率砂层中养护有利于早期强度发展,但后期强度逐渐衰减,而25%(质量分数)高含水率砂层中试块早期强度相比15%(质量分数)含水率砂层中试块降低了23.5%,但后期水溶蚀作用被大幅削弱,220 d抗压强度较90 d增加了15%;标准养护条件加速双液浆力学性能的劣化,试块强度分别较水中养护、绝湿养护降低了80.6%和91.0%;双液浆力学性能发展主要受水化反应及水溶蚀作用控制,早期阶段由水化反应主导,后期阶段由水溶蚀作用主导,力学性能的演变本质是两种效应相互叠加的结果;在富水环境中长期养护,基体外侧水化产物不断向外迁移溶出,在试块外层形成多孔结构包覆层,并成为内部结构中钠、硅酸根离子及水化产物的迁移通道,导致力学性能持续劣化。

影响新拌高铝浇注料浆体触变性的因素

以特级高铝矾土细粉为原料 ,纯铝酸钙水泥为结合剂 ,三聚磷酸钠或六偏磷酸钠为添加剂 ,配制了高铝浇注料浆体 ,并采用旋转粘度计测量了新拌浆体的剪切应力 ,定量地计算了其触变性的大小。结果表明 :水泥品种、添加剂的种类及其加入量对浆体的流变性均有较大影响 ,添加剂加入量过多或过少 ,浆体的触变性均较大 ,流变性较差。

水泥-水玻璃注浆在围堰防渗漏浆处理中的应用

漏浆是围堰防渗注浆过程中常遇到的工程现象,采取合理有效的方法解决漏浆问题对注浆效果具有重要的工程意义。针对引黄工程某围堰防渗注浆过程中的大量漏浆问题,对现场工程情况及漏浆原因进行了分析,提出采用水泥-水玻璃双液注浆的解决方案。在分析水泥-水玻璃浆液凝结硬化机理基础上,主要从注浆材料、注浆方法、注浆压力、注浆结束条件及封孔等方面对其注浆技术的现场应用情况进行了分析。检查孔压水试验表明,通过水泥-水玻璃注浆处理后,漏浆地层透水率大幅减小,满足工程设计要求,达到漏浆封堵效果。

料浆法制备Na/K混合型硅酸盐涂层及其耐水性能

为了探究不同因素对硅酸盐涂层耐水性能的影响程度,以Na_2SiO_3和K2SiO_3混合溶液为基料,以氟硅酸钠(Na_2SiF_6)为固化剂,采用料浆法在304不锈钢基体表面喷涂制备了Na/K混合型硅酸盐涂层。以耐水时间和吸水率作为评判指标,分别研究了基料体系、Na_2SiF_6质量分数和固化温度对涂层耐水性能的影响机理,使用扫描电子显微镜(SEM)对涂层的微观形貌进行表征。结果表明:基料质量分数对涂层耐水性能的影响程度最大,其次为Na_2SiF_6质量分数和固化温度;提高硅酸盐涂层耐水性能的关键在于促进硅酸凝胶,形成硅氧键相互交联的网络结构;基料质量分数为30%,Na_2SiF_6质量分数为2%,固化温度为80℃时,所制备的硅酸盐涂层吸水率为6.8%,表现出优异的耐水性能。

水泥—水玻璃双液浆在井矿堵水施工中的应用

介绍了水泥—水玻璃双液浆浆材的组成,分析了水泥—水玻璃双液浆的化学特性及配合比,通过具体实例探讨了水泥—水玻璃双液浆在井矿堵水施工中的应用,得出了堵水效果非常明显的结论。