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。

不同掺量硅灰的地聚物注浆材料抗冻性研究

当前高速公路路面发生裂缝病害时,大多采用乳化沥青、热拌沥青混合料等进行表面填缝加以维修。本文通过正交实验确定了水平范围内的地聚物注浆材料最优配合比,并通过冻融试验对比不同硅灰掺量下地聚物注浆材料的抗冻性能。试验结果表明,随着硅灰掺量的增加,地聚物注浆材料质量损失率有所提升,但强度损失率先提升后减低,为保证综合路用性能,建议硅灰掺量不超过5%。

基于响应曲面法的煤矸石地聚物注浆材料配比优化

以机械活化的原状煤矸石、粉煤灰和水泥为主料,水玻璃、氢氧化钠和脱硫石膏为激发剂配体,制备煤矸石地聚物注浆材料(CGGM)。采用响应曲面法中的Box-Behnken设计,研究煤矸石粉掺量、水玻璃模数和掺量对CGGM流动性、凝结时间和抗压强度的影响并揭示强度形成机理,构建回归模型,探究各因素及它们之间交互作用的影响程度,获得综合性能最佳配比。结果表明:三因素对各响应值影响显著部分交互项影响显著,各因素与响应值呈二次多项式模型,各模型回归系数R 2皆大于0.99,模型合理性和拟合性好。煤矸石粉和粉煤灰的微集料效应对前期强度有一定贡献,随着龄期延长,二者在激发剂配体作用下发生了聚合反应,生成C-(N)-S-A-H凝胶等,故CGGM强度形成主要来自C-S-H、AFt和C-(N)-S-A-H。当煤矸石粉掺量40%、水玻璃模数和掺量分别为1.6和12.2%时,CGGM的各项性能基本满足矿井高承压水害治理要求。

基于响应曲面法的磷石膏地聚物注浆材料配比优化

以烘干球磨后的原状磷石膏、粉煤灰、矿渣粉为主要原料,生石灰作为激发剂,制备磷石膏地聚物注浆材料(PGGM)。采用响应曲面法中的Box-Behnken设计,探究磷石膏掺量、生石灰掺量、液固比对PGGM流动度、凝结时间和抗压强度的影响及揭示强度形成机理,构建回归模型,探究各因素及其之间交互作用的影响程度,获得性能最优配比。结果表明:三因素对各响应值影响显著,交互项存在部分显著,各因素与响应值呈二次多项式模型,各模型的回归系数R2皆大于0.99,表明模型合理且拟合性好。当磷石膏掺量为56.08%、生石灰掺量4.43%、液固比0.34时,PGGM各项性能基本满足固化软土的相关要求。

煤基固废地聚物注浆材料的制备及性能

以煤矸石、粉煤灰等为主体胶凝成分,以脱硫石膏和碱性激发剂等为配体,辅以少量外加剂,制备了煤基固废地聚物注浆材料.采用响应面法开展了25组试验,寻找各指标与各因子间的定量规律及各因子水平的最佳配比.结果表明:通过响应面法建立的回归模型与响应曲面很好地反映了改性剂对浆液性能的影响,且能对复掺改性剂的浆液配比进行优化;在改性剂的复合作用下,以大掺量煤基固废制备的地聚物注浆材料黏度低、流动性好,凝结时间、抗压强度及抗渗性能都满足矿井注浆材料的要求,工程应用效果良好.

近十年注浆材料的研究进展

研究了国内外注浆材料近十年的发展情况,对水泥类注浆材料、化学类注浆材料及其他注浆材料中主要的注浆材料进行了重点研究。主要研究了超细水泥注浆材料、水泥-水玻璃注浆材料、高聚物-水泥注浆材料、聚氨脂注浆材料、水玻璃注浆材料及环氧树脂注浆材料等。探讨了一些新兴的注浆材料,如微生物注浆材料、地聚物注浆材料。由于国内外对越环保越来越重视,总结注浆材料机理和性能的发展情况,还重点探讨了绿色注浆理念在各类注浆材料中的发展,并结合可持续发展理念对各类注浆材料的未来发展做了预测。