聚丙烯酰胺粉煤灰水泥红黏土强度特性

利用内蒙古阴山北麓的红黏土,配制单掺聚丙烯酰胺和复掺聚丙烯酰胺及粉煤灰的水泥红黏土,通过无侧限抗压强度和微观试验研究其强度特性。通过室内试验表明,不同配合比均会对水泥红黏土的力学特性产生影响,伴随着聚丙烯酰胺掺量的增加,其强度均呈现先增加后降低的趋势。通过超景深三维显微镜、扫描电子显微镜和X射线衍射试验,对聚丙烯酰胺粉煤灰水泥红黏土的微观孔隙分布、微观形貌结构以及固化机理进行分析,从微观层面对其结构的整体致密性、缝隙发育情况进行判定,得出聚丙烯酰胺粉煤灰水泥红黏土固化机理主要是由水泥水化反应、红黏土与水化产物相互作用、PAM促进效应和粉煤灰促进效应4个方面形成。

水泥红黏土力学性能试验研究

针对红黏土这种特殊土质,研究了水泥掺量、龄期、Ca(OH)2掺量等对水泥红黏土无侧限抗压强度的影响。结果表明:水泥红黏土的无侧限抗压强度随着龄期的延长而增强;水泥土无侧限抗压强度随着水泥掺量的增加逐渐增强,15%的水泥掺量为最优掺量;Ca(OH)2对水泥红黏土无侧限抗压强度影响较大,随着Ca(OH)2掺量的增加强度增强。

复合低掺量水泥红黏土早期无侧限抗压强度试验

选取粉煤灰废弃物及价格低廉的聚丙烯纤维作为外掺剂,与内蒙古自治区中西部地区的红黏土一起制成一种特殊的水泥土。通过正交试验,研究水泥掺量、粉煤灰掺量、聚丙烯纤维掺量及混合体含水率对水泥土7d早期无侧限抗压强度的影响;然后利用电镜试验,从微观方面证明浆体的合理层理结构与纤维的固结加筋作用。结果表明,在一定的范围内,水泥掺量对其影响最大,其次为粉煤灰掺量,聚丙烯纤维掺量和混合体含水率的影响则较小,且最优配合(质量分数)比为水泥10%,粉煤灰16%,聚丙烯纤维0.12%,混合体含水率18%。第9组强度高于第1组。并对第9组(水泥掺量10%,粉煤灰掺量16%,纤维掺量0.10%,含水率16%)试块进行应力-应变曲线拟合,得出曲线上升段满足三次多项式方程,下降段满足二次多项式方程。

水泥-红黏土注浆堵水性能试验及现场应用研究

为解决纯水泥浆注浆成本高、结石率低及凝结时间长等问题,对水泥-红黏土注浆材料进行研究。通过试验,分析水固比和红黏土掺量对浆液析水率、结石率、流动度、黏度及凝结时间的影响规律。结果表明,水固比一定时,浆液中红黏土掺量与析水率呈负相关,与结石率呈正相关;纯水泥浆液中掺入红黏土,流动度减弱,掺入红黏土可有效降低浆液凝结时间,浆液凝结时间与红黏土掺量呈负相关。浆液水固比为0.8,红黏土掺量为50%时,效果较优,初始黏度低,流动度接近纯水泥浆液,与传统水泥浆液相比,凝结固化时间低,析水率低,结石率达95%以上;通过现场工业试验,单孔每米注浆可节省水泥量约213 kg,大大减少水泥用量,降低注浆成本,检查孔检测注浆后透水率为3.52 Lu,防渗堵水效果较好,对地下水进行有效拦截,保证矿山安全可持续开采。

水泥改良高液限红黏土抗拉强度试验研究

为揭示水泥改良高液限红黏土拉伸强度的影响因素,以长沙市某高液限红黏土为研究对象,使用单柱拉伸仪器和改良后的拉伸夹具开展直接拉伸试验,探讨不同水泥掺量(A)、初始含水率(w)、初始干密度(ρd)、养护时间(t)和拉伸速率(ν)条件下水泥改良高液限红黏土抗拉强度的演化规律。研究表明:水泥改良红黏土的抗拉强度总体上随水泥掺量的增加而增加,但在掺量达到6%之后增长趋势减缓;随初始含水率的增加,抗拉强度呈现出先增大后减小的趋势,且在最佳含水率附近处达到峰值;同时,抗拉强度与初始干密度、养护龄期呈正相关关系;拉伸速率越大试件的抗拉强度越大。建立了水泥改良红黏土抗拉强度关于水泥掺量、养护龄期、拉伸速率等影响因素之间的非线性关系式,拟合效果理想。综合考虑各因素对水泥改良红黏土抗拉强度的影响,从技术经济角度考虑,建议长沙地区红黏土水泥改良最佳掺量为6%。

西南矿区千米级盲竖井分段预注浆堵水技术

为了解决我国西南矿区千米级盲竖井治水难题,基于分段预注浆技术的设计与研究工作,对毛坪矿河西竖井井筒进行预注浆设计与治理工作。选用来源广、堵水性能良好的红黏土水泥浆液,采用地面制浆、井下注浆相分离的方式,对直径5.5 m的盲竖井周边富水白云岩地层进行了预注浆治理。预注浆实施完成后,通过分析注浆叠加效应及单位注浆量累计频率,验证了预注浆效果良好,且压水试验测得井筒注浆段剩余涌水量为4.62 m^3/h(≤10 m^3/h),满足施工标准要求,解决了毛坪矿千米级盲竖井的水害难题。