聚羧酸超塑化剂的制备及性能研究

为实现混凝土中水泥等材料的高效分散,以乙烯基丁基聚氧乙烯、丙烯酸等大单体为主要材料,添加金属氧化物助剂、烯丙基磺酸钠小分子单体以及H_(2)O_(2)引发剂等材料制备聚羧酸超塑化剂(VPCE)。从丙烯酸用量、引发剂成分、反应温度以及小分子单体种类等方面优化聚羧酸超塑化剂的制备方案。研究表明,VPCE的最优制备方案为:单体烯丙基磺酸钠、丙烯酸、乙烯基丁基聚氧乙烯的合理用量分别为2.50、9.88、90.00 g,最优引发体系为H_(2)O_(2)/ZnO,用量分别为1.50、0.01 g,最优反应温度为20℃,引发剂最佳滴加时间为45 min。最优方案制备的聚羧酸超塑化剂,水泥净浆的流动度可达到283 mm。

煤矿连采连充胶结充填体监测技术研究

为了对煤矿连采连充开采胶结充填体状态进行监测,基于连采连充工艺特点和充填体特性,提出了充填体状态监测的5项基本内容,主要包括液位监测、受力监测、强度监测、温度监测和应力监测,研究了各项监测内容的监测技术和监测方案。结果表明,液位监测采用浮标式液位监测技术适应性较好;受力监测采用挡墙压力计进行监测,量程约为150 kPa;强度监测通过实验室测试充填体的强度,并展望了原位强度测试技术;温度监测采用温度传感器来实现;应力监测采用千帕级和兆帕级双通道应力计进行监测。

沸石在中、低水平放射性废液水泥固化中的应用研究

对比研究了不同掺量(0、1%、3%、5%、7%)的斜发沸石和菱沸石对中、低水平放射性废液水泥固化体的流动度、抗压强度、抗浸泡性和抗浸出性的影响。结果表明:适量的斜发沸石或菱沸石均能有效提高水泥固化体的流动度、抗压强度和抗浸泡性;随着沸石掺量的增加,沸石对水泥固化体中^(90)Sr、^(137)Cs的吸附效果随之增强;斜发沸石对^(90)Sr的吸附效果优于菱沸石,而对^(137)Cs的吸附效果弱于菱沸石。

无底柱分段崩落法矿石残留体物理模拟实验研究

无底柱分段崩落法在地下金属矿床开采中广泛应用,损失贫化大是其主要问题之一,而矿石残留体的存在对放矿效果有着很大影响,直接影响开采过程中的损失和贫化,为了取得良好回采指标,需对矿石残留体的组成、空间位置和形态进行研究。针对目前矿石残留体研究缺乏完整揭露手段问题,首先,基于注液胶结提出一种能完整揭露放矿后散体内部矿石残留体的方法;其次,进行垂直走向进路布置方式的无底柱分段崩落法物理模型放矿实验,用所提方法对矿石残留体进行了完整揭露并用三维扫描仪进行了三维建模,在此基础上对矿体残留体的组成、空间位置和形态进行了揭示,同时研究了矿岩混杂部位及靠壁残留体随放矿的变化规律。所提方法弥补了传统放矿物理模拟实验的不足,在此基础上揭示的矿石残留体特征和规律,更利于指导开采措施制定。

液相快冷和固相快冷处理对硬质合金显微组织与物理力学性能的影响

对WC-13%Co硬质合金进行了高温(1350℃及以上)液相快冷和固相淬火(1100℃及以下)快冷技术处理,研究了两种处理方式对硬质合金显微组织和物理力学性能的影响。结果表明:相较烧结态,合金经快冷处理后显微组织形貌无明显变化,而液相快冷处理和固相快冷处理后的晶粒度分别提升28.13%和18.75%。物理力学性能方面,快冷处理相较烧结态发生一定变化,与固相快冷处理相比,液相快冷处理后的物理力学性能变化显著,相比烧结态钴磁和矫顽磁力分别下降4.5%和1.0kA/m,维氏硬度、裂纹长度和钴相中W的固溶度分别增加0.98 GPa、33.3μm和6%。发生显著变化的主要原因是在液相快冷处理后黏结相Co中W的固溶度大幅增加,对合金有显著的强化作用。

聚合物水泥防水涂料的制备及其性能研究

以丙烯酸乳液为基体液料,水泥、重钙及河砂为粉料,配以多种助剂制备了聚合物水泥防水涂料,探究了不同液粉比对聚合物水泥防水涂料拉伸性能、低温柔性、耐水性及粘结强度的影响,并确定了最优液粉比;经过浸水处理、碱处理、热处理对最优液粉比配方涂层的耐久性进行探究。试验结果表明:当涂料液粉比为1:1.2时制备的聚合物水泥防水涂料性能最佳,在此配比下进行浸水处理、碱处理及热处理后,聚合物水泥防水涂料的拉伸性能及粘结强度均符合GB/T 23445—2009《聚合物水泥防水涂料》中Ⅱ型产品的性能要求,表现出良好的耐久性。

水泥增强固化海相粘土的含水率影响及强度测试研究

针对粘性土初始含水率较低时水泥固化土的拌合质量,通过室内试验研究了水泥固化海相粘土中初始含水率与混合质量之间的关系。结果表明,在初始含水率(w 0)小于粘土的液限(w L)的情况下测试其强度,发现强度在w 0为0.925w L时达到峰值,在w 0为0.85w L时下降;在w 0为0.775w L时相比于w 0为0.925w L时强度有增有减,变得不稳定。使用初始含水率为1.0 w L和1.2w L的强度得到的强度估算公式,随着w 0变得小于w L,固化土的强度降低超过估算强度,认为是粘土初始含水率降低后,水泥掺入引起的强度增加,流动性下降,降低了混合料的质量,以致强度没有充分发挥。

磷酸镁水泥掺合料的研究进展

考虑添加掺合料能使磷酸镁水泥有更强的可操作性及更好的性能,结合国内外对磷酸镁水泥掺合料的研究现状,论述了可与磷酸镁水泥混合以形成复合磷酸镁水泥的掺合料种类,总结阐述了流动性、初凝时间、抗压强度、水化热、冲击韧性等性能要求,指出了复合磷酸镁水泥在实际工程应用中存在的问题以及未来磷酸镁水泥掺合料种类尚待深入的研究方向。

磷酸镁水泥加固低液限粉土的pH和电导率响应与孔隙特征研究

为了探究磷酸镁水泥(Magnesium phosphate cement,MPC)对黄河淤积低液限粉土的加固问题,本试验研究不同MPC占干土的掺量、镁磷比(m(M/P))及硼酸与氧化镁比(m(BA/M))对粉土初始pH、电导率的响应;探究选定m(M/P)、m(BA/M)下不同龄期和不同MPC掺量固化土的无侧限抗压强度、pH、电导率与水化产物的变化规律,并基于CT扫描技术重构了三种不同MPC掺量下固化土的孔隙网络模型,结合XRD物相分析,揭示其固化机理。结果表明:随着MPC掺量的增加,m(M/P)较小时固化土的初始pH逐渐减小,而m(M/P)较大时pH先增大后减小。MPC掺量和m(M/P)一定时,随着m(BA/M)的增加,pH在m(BA/M)为某一值(2%)时降为最低,随后逐渐增大。考虑到低液限粉土的低用水量与促进后期水化需求,选择偏酸性配比(m(M/P)=1,m(BA/M)=2%)与低于15%MPC掺量较为合适。pH随着龄期和MPC掺量的增加而增加,电导率变化规律则与pH相反,二者呈负指数的关系,且能定性地表征水化情况。力学试验结果表明MPC能使粉土强度大幅提升,龄期与MPC掺量的增加均使固化土的强度增长。XRD与CT扫描结果表明,MPC固化机制为各龄期均出现的鸟粪石和MgO胶结在土粒之间形成交互结构,且随着MPC的掺量增加,土颗粒间的粘结更加紧密,形成的土骨架提升了宏观力学强度,同时扩大孔隙空间,增加了孔隙率,增强了孔隙间的连通性,导致渗透性增大,因此工程应用时可通过改善孔隙结构进一步提升固化性能。

基于前馈解耦的固井水泥浆密度控制仿真研究

由于固井水泥浆液位控制和密度控制系统存在大惯性、长时滞和强耦合等问题,传统的PID控制方法难以取得良好的控制效果。提出了一种基于前馈解耦的液位和密度控制策略。首先依据流量守恒和质量守恒原理,采用机理建模法构建了固井水泥混浆系统的数学模型;然后利用数学模型计算水泥混浆系统在稳态工作点的相对增益矩阵,得到了液位密度控制过程的最佳变量配对方式和耦合程度,进一步设计了水泥浆液位和密度控制的前馈解耦控制器;最后基于Matlab/Simulink软件对PID控制和PID前馈解耦控制方法进行了仿真模拟。结果表明:相较于传统PID方法,PID前馈解耦方法能有效补偿液位控制与密度控制的耦合作用,液位控制的超调量减少了26.1%,调节时间从123.503 s减少到32.090 s,密度控制调节时间从62.620 s减少到20.542 s。前馈解耦控制器能较好地提高系统稳定性和缩短响应时间,改善系统控制性能,对于提升固井作业质量和效率具有重要意义。

煤层气废弃井封堵管柱三维非线性流固耦合振动特性分析

【目的】煤层气废弃井中水泥塞封堵质量是防止井内污染物泄漏的关键。现行煤层气废弃井处置标准中的注水泥塞方式为简单的泥浆泵注,该方法形成的水泥塞存在水泥颗粒团聚、气泡和微孔隙等问题,导致水泥塞强度降低,易失去密封性能。【方法】针对该问题,将振动技术应用于煤层气废弃井封堵作业中,通过专用工具带动管柱振动,依靠振动能量的传递,改变水泥浆流性以提高水泥塞封堵质量。基于Euler-Bernoulli梁理论及Hamilton变分原理,充分考虑非线性因素,建立了封堵作业中管柱-水泥浆系统三维非线性耦合振动控制模型,采用Lagrange函数和三次Hermite插值函数对管柱系统进行离散,利用Newmark-β法计算并分析了管柱在水泥浆条件下的振动特性;并搭建了机械振动试验测试平台,通过正交试验,研究了振动频率、振动时间以及振动幅值三因素在不同参数组合条件下对水泥石力学性能的影响,得到了最佳振动参数,并进一步研究了单因素对水泥石力学性能的影响规律。【结果和结论】结果表明:(1)考虑纵横耦合效应后,管柱自身由线性结构变为非线性结构,加载使其振动固有频率明显增大,并与振型一起实时变化,在一定时间后变化呈现周期性。(2)管柱长度与振动固有频率成反比,管柱越长其振动固有频率的变化量越小。(3)管柱-水泥浆耦合效应对振动固有频率的影响显著,在水泥浆存在的情况下,管柱系统的振动固有频率均降低,随着水泥浆密度的增加,管柱振动的固有频率降低。(4)机械振动可以使水泥浆体系更加均匀致密,表现为水泥石强度得到极大提升,当振动频率为15 Hz、振动时间为5 min,振动幅值为3 mm时,相比于未振动工况,水泥抗压强度提高38.45%、抗拉强度提高24.14%,胶结强度最大提高52.9%。研究结果可指导封堵工具振动参数的设计,为现场施工参数的确定提供参考,提高水泥浆性能以提高封堵质量,具有工程指导意义。

双液灌浆在某水电站防渗帷幕工程中的应用

某大型水电站水垫塘廊道防渗灌浆工程中出现灌浆孔无压无回的异常问题,通过孔内摄像、岩芯分析、示踪法等方法确定灌浆孔内存在渗漏通道。结合工程实际并参考同类案例,拟采用水泥-水玻璃双液灌浆进行防渗堵漏。现场生产性试验表明:水泥水灰质量比选用1.0、水玻璃选用模数3.2及浓度40°Be′、水玻璃掺量为水泥浆的8%,选用单液式、自下而上、孔口封闭、纯压式灌浆工艺,对地质异常孔具有较好的防渗堵漏效果,能够明显降低廊道渗流量,可为类似工程提供技术参考。

邻苯二酚对液体无碱速凝剂性能的影响研究

以硫酸铝为主要组分的液体无碱速凝剂,其碱含量低、早期和后期强度高,掺量大,针对该无碱速凝剂的性能特点,本文从水泥净浆凝结时间、各龄期胶砂强度、长期力学性能和相容性等方面,研究了邻苯二酚对液体无碱速凝剂性能的影响。结果表明:在液体无碱速凝剂中掺入0.25%~1%的邻苯二酚,可以显著缩短硅酸盐水泥的净浆凝结时间;当邻苯二酚掺量达到1%时,硅酸盐水泥净浆凝结时间由17min20s缩短至1min30s,速凝剂最佳掺量由9%下降至6%;当邻苯二酚在液体无碱速凝剂中的掺量达到1%时,相同速凝剂掺量下的硅酸盐水泥1d胶砂强度由12.9MPa下降至5.0MPa,速凝剂最佳掺量下的硅酸盐水泥1d胶砂强度由13.8MPa下降至6.5 MPa,并且水泥浆体的28d抗压强度比和90d抗压强度保留率呈先下降后回升的趋势;邻苯二酚与试验的基准水泥、海螺水泥、三盛水泥均具有较好的相容性。

矸石胶结充填二级搅拌机优化设计及仿真分析

针对连采连充矸石胶结充填系统在长城六矿的工程应用中,二级搅拌机的出浆口时常堵塞的问题,采用Fluent欧拉多相流模型和可实现性k-ε湍流模型,运用滑移网格法对搅拌机中的固液两相流进行了瞬态模拟,并根据输出结果分析了堵塞原因,确定了优化指标。在此基础上,分别研究了转速、叶片倾角、叶轮直径和叶轮数对搅拌效果的影响,发现:提高转速、在45°以内增大叶片倾角、适当增加叶轮直径和叶轮数有助于改善搅拌效果,缓解堵塞现象,最终将二级搅拌机的优化方案确定为转速75 r/min、叶片倾角34°、叶轮直径1.3 m和5层叶轮,有效降低了罐底固液两相流的密度,提高了出浆口处灰浆的流动性。

可储存液体化水泥技术

介绍了一种新型固井水泥浆——可储存液体化水泥。可储存液体化水泥是一种可在液体状态下稳定保存,并在需要时可凝结硬化的液体化水泥。该项技术可提前预制水泥浆,解决了传统固井水泥浆密度波动大的难题,实现水泥浆密度精确控制,满足路途遥远、现场施工极端困难条件下的固井需要。详细介绍了可储存液体化水泥的组成、性能、技术特点及应用领域。该水泥浆储存期间浆体稳定,储存期长,可达90 d以上。激活后的可储存液体化水泥在性能上与传统水泥浆性能相近,可满足40~180℃的水泥浆设计要求,水泥浆静胶凝强度过渡时间短,SPN性能系数低,有良好的防气窜性能。该水泥浆可在基地混配好,不用在现场进行混配,浆体配好后性能也会被“锁定”,会一直保持设计的性能。当水泥浆泵入井下后,才被激活,而后固化。

高密度水泥浆技术研究进展

随着油气田开发程度的提高,需要钻探的深井超深井越来越多,各个油田也经常遇到异常高压气层和高压盐水层,使用高性能高密度水泥浆体系可以平衡地层压力,保证作业安全和质量。本文分析了研发高性能高密度水泥浆面临的关键问题,介绍了高密度水泥浆关键技术研究进展,探讨了高密度水泥浆技术发展方向。

混凝土中无碱液体速凝剂与水泥及掺合料适应性的影响因素及影响规律

研究论述了无碱液体速凝剂的作用机理,对速凝剂的适应性做了定义,并详细阐述了影响无碱液体速凝剂与混凝土中水泥、掺合料的适应性因素及影响规律,主要包括水泥的矿物组成、石膏、可溶性碱、混合材、助磨剂、细度、新鲜程度和温度,以及矿物掺合料的种类等。研究内容对安全、高效应用无碱液体速凝剂具有一定的参考作用。

七味三七口服液联合新型可注射骨水泥螺钉对老年肱骨近端骨折患者的治疗效果分析

目的分析七味三七口服液联合新型可注射骨水泥螺钉对老年肱骨近端骨折患者的治疗效果。方法选取2018年5月至2020年12月四川省骨科医院收治的110例老年肱骨近端骨折患者。完全随机分为常规组和联合组,各55例。其中常规组给予新型可注射骨水泥螺钉手术治疗,联合组在常规组的基础上术前2 d开始加用七味三七口服液治疗14 d。比较2组患者肩关节功能、临床疗效、手术指标(骨折愈合时间、出血量、手术时长)及并发症发生情况。结果联合组Neer肩关节功能评分中活动范围项评分及Constant-Murley评分明显高于常规组,差异均有统计学意义(均P<0.05)。联合组总有效率高于常规组[90.9%(50/55)比76.4%(42/55)],差异有统计学意义(P<0.05)。联合组骨折愈合时间、出血量、手术时间短于/少于常规组,并发症发生率低于常规组[5.5%(3/55)比21.8%(12/55)],差异均有统计学意义(均P<0.05)。结论七味三七口服液联合新型可注射骨水泥螺钉治疗老年肱骨近端骨折可有效促进患者术后恢复,减少术中出血量,改善肩关节功能,减少并发症发生率,安全有效。

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。

充填料浆配比参数试验研究

本文通过测试全尾砂物化性能及粒径组成,确定其可作为充填骨料使用;进而开展充填料浆流动性试验研究,获得了充填浓度、砂灰比与充填料浆流动性能的关系,并据此确定了适宜充填料浆自流输送的浓度范围;在此基础上通过充填强度配比试验,掌握了不同试验条件下的充填体强度,并对试验数据进行对比分析,确定砂灰比是决定充填体强度的主要因素;另外,在相同灰砂比条件下,充填料浆浓度是决定充填体强度的主要因素。最后结合矿山生产实际情况,综合本文研究成果,推荐矿山一步骤回采充填工艺参数:充填浓度64%~66%、砂灰比为4;二步骤回采充填工艺参数:充填浓度64%~66%、砂灰比为8。