粘土水泥浆材流变性能及其对灌浆的影响

粘土水泥浆材性能优越,已广泛应用于水利、矿山、垃圾填埋场等防渗堵漏及基础加固工程,浆材的流变性能对其可灌性和扩散距离有重要影响.利用Broolfield+ R/S流变仪对层流状态下不同配比的粘土水泥浆材的流变参数进行了试验研究,探讨水固比、粘土掺量、温度和岩土体吸附作用及压滤作用等因素对其流变性能的影响.结果表明:粘土掺量对水固比为0.6∶1与1∶1的浆材流变参数影响显著,对水固比为1.5∶1与2∶1的浆材影响微弱;同配比浆材在不同温度下有不同的流变模型.由于岩土体对浆材的吸附作用,浆材的粘度和屈服应力随时间逐渐增大;浆材在岩土体中的压滤效应对粘土水泥浆的流变特性影响较纯水泥浆小,但是同样空隙条件下,粘土水泥浆材更易发生压滤效应.浆材流变性能对其扩散距离的影响显著,粘土水泥浆材的扩散距离明显小于水泥浆材.     

三乙醇胺对水泥流变性能和水化的影响

采用标准稠度用水量、凝结时间、流变性能、力学强度、XRD、SEM等手段,研究不同掺量的三乙醇胺对水泥流变性能和水化的影响.掺0.15％ TEA后,水泥10 min和30 min的塑性粘度、屈服应力均降低,增加了水泥浆体的流动性,延长了水泥的凝结时间.掺0.20％ TEA对水泥具有促凝作用,促进了水泥的水化,10 min和30 min的塑性粘度、屈服应力均增大,降低了水泥浆体的流动性.随TEA掺量增加,减少了水泥标准稠度用水量,促进了水化产物AFt的生成,提高了水泥净浆强度.     

硅微粉对水泥浆体流变性能的影响

运用水化热测定仪、流变仪、以及Dinger-Funk紧密堆积等方法,研究了硅微粉掺入水泥中对复合浆体的流变性能的影响,比较了不同硅微粉掺量对复合浆体的早期水化放热、紧密堆积程度、屈服应力和塑性粘度的作用.结果显示:硅微粉取代水泥后,降低浆体水化热放热量,提高了体系紧密堆积程度;Bingham流体仍适用于硅微粉-水泥复合浆体,取代5%、10%、15%水泥的复合浆体,屈服应力和塑性粘度在0、60 min时都小于纯水泥浆体,并且取代10%水泥的复合浆体,其屈服应力和塑性粘度在0、60 min时都最小,流变性能最好.     

速凝剂与石灰石粉对水泥浆体性能的影响

通过不同掺量的速凝剂和石灰石粉对水泥浆体凝结时间、流动度、粘度、胶砂强度和水化进程的影响研究,探讨速凝剂与石灰石粉共同作用下对水泥浆体性能的影响。结果表明:石灰石粉能够提高水泥净浆的流动度和粘度,并且其流动度和粘度损失随着石灰石粉掺量的增加而增大。速凝剂掺量为5%时,石灰石粉掺量为5%,水泥的凝结时间进一步缩短,水泥胶砂3 d、7 d和28 d的抗压强度略有提高,当石灰石粉超过5%时,水泥的凝结时间随着石灰石粉掺量的增加反而延长,水泥的胶砂抗折、抗压强度随着石灰石粉掺量的增加而降低。水泥水化初始期和加速期的水化放热速率随着速凝剂掺量的增加而增加,掺加速凝剂后,水化加速期提前10 h,同时石灰石粉也能够提高水泥水化初始期和加速期的水化放热速率。掺加速凝剂后,水泥水化放热量反而降低了一半,但是加入石灰石粉后,水泥水化放热量增加。     

水泥-石灰石粉浆体流变经时行为研究

研究了水泥-石灰石粉浆体流变参数随水化时间的变化,采取RHEORIAB QC型旋转黏度计测定水泥-石灰石粉浆体流变,采用Herschel-Bulkley模型拟合浆体曲线得到相关流变参数,分别利用Roussel和Philippe提出的模型对水泥-石灰石粉浆体的动态屈服应力和稠度进行拟合。结果表明：水泥浆体动态屈服应力比石灰石粉浆体小,稠度比石灰石粉浆体大;水泥-石灰石粉浆体动态屈服应力、稠度随水化时间线性增大,随石灰石粉掺量增加,增大速率线性减小,其初始动态屈服应力线性增大,初始稠度按二次抛物线先增大后减小。     

铁尾矿粉、砂泥粉对水泥-减水剂体系工作性能的影响

为揭示铁尾矿粉和天然河砂中砂泥粉对水泥净浆体系的影响规律,分别测试了聚羧酸减水剂（ PCA）和萘系减水剂（ FDN）与两类粉体双掺后水泥浆动电电位和流变参数。结果表明：铁尾矿粉与砂泥粉对水泥-减水剂体系工作性能的影响存在显著差异。在PCA-水泥浆与铁尾矿粉或砂泥粉的双掺体系中,含铁尾矿粉水泥浆动电电位及塑性粘度变化率明显低于含砂泥粉水泥浆体系,铁尾矿粉对水泥浆流动性影响较小;采用FDN时,含砂泥粉的水泥浆体系流动性能优于掺铁尾矿粉的水泥浆体系;当水泥浆体系中粉体外掺量达到7％时,浆体塑性粘度显著增加,浆体体系流动性较差。     

磷铝酸盐水泥基灌浆材料流变性能及保水性能

采用低pH值水泥基材料固化高放射废弃物具有很好的优势,而水泥基灌浆材料的流变性能是评价高放废物深地质处置用灌浆材料的重要指标之一.探究了水灰比、外加剂对磷铝酸盐水泥流变性能以及保水性能的影响规律.结果表明:水灰比越大,浆体粘度越小,流动性能越好,但浆体越不稳定,越容易离析;而且MgO膨胀剂的掺入,增大了浆体的粘度,其中膨胀剂活性越高,浆体的流变性越差;羟丙基甲基纤维素醚以及钠基膨润土掺入改善水泥浆体保水性能,羟丙基甲基纤维素醚的保水效果优于钠基膨润土,当HPMC掺量大于0.3%,灌浆液不析水;掺加减水剂降低了浆体的粘度,且聚羧酸系减水剂的减水效果优于萘系减水剂,同时减水剂的掺入会使浆体的稳定性下降.     

低温烧粘土作水泥混合材的研究(一)

在水泥生产过程中加入混合材,既可降低水泥生产成本,又能减少环境污染,且能改善水泥性能。因此,如何提高水泥中混合材的掺量和开辟新的混合材品种关系到节能降耗和节约资源。烧粘土属人工火山灰质混合材,其综合利用已得到重视。作者用盐城地区的粘土,进行了低温煅烧粘土的火山灰活性和用作水泥混合材的试验研究。结果表明:（1）煅烧温度对烧粘土的火山灰活性有很大影响。经550℃～600℃温度煅烧的烧粘土,其火山活性最高;在无外加剂的情况下,掺入30％经550℃烧的烧粘土,其水泥与纯熟料水泥28d的抗压强度比为0.71。（2）烧粘土掺入量在15％～30％时,随烧粘土掺量的增加,水泥强度降幅较小,但掺量>30％时,水泥强度几乎成直线下降。     

炭粉对聚羧酸系减水剂与水泥相容性的影响

以炭粉模拟研究聚羧酸系减水剂对与水泥相容性的影响,测定了炭粉对水泥净浆流动性能、流变性能及吸附性能的影响,同时提出了炭粉对聚羧酸系减水剂的吸附模型。结果表明:(1)当炭粉含量为3%时,掺聚羧酸系减水剂的水泥浆体相容性不良;(2)炭粉可增大水泥净浆的粘度及屈服应力;(3)炭粉可使浆体由触变性立即转变为反触变性;(4)当减水剂平衡浓度≤3 g/L时,炭粉对减水剂的吸附为单分子层吸附,符合Langmuir吸附模型。     

外掺氧化镁膨胀剂对水泥净浆流变特性及胶砂强度的影响

研究了氧化镁膨胀剂在不同掺量下对水泥浆体流变特性和胶砂强度的影响规律。研究结果表明:外掺氧化镁膨胀剂,会降低水泥浆体流动度,增大浆体的剪切粘度,提高浆体的屈服应力和塑性粘度;掺氧化镁膨胀剂胶砂3d龄期的抗压强度稍低于不掺氧化镁膨胀剂的胶砂,7d、28d时抗压强度高于不掺氧化镁膨胀剂的胶砂,当掺量为6%时,抗压强度较不掺氧化镁膨胀剂的胶砂增加了10%左右;3d、7d龄期时掺氧化镁膨胀剂组的胶砂抗折强度要低于不掺氧化镁膨胀剂组,而28d龄期抗折强度明显高于不掺氧化镁膨胀剂组。     

利用红黏土弃渣制备岩溶区注浆材料配比及其性能研究

在岩溶地区进行灌注桩施工时,注浆法可有效改善混凝土易流失、断桩、桩身孔洞等问题,但传统注浆材料成本较高且性能过剩,而且施工现场往往存在大量弃渣需要妥善处理。鉴于此,提出利用红黏土弃渣为基材,以水泥、粉煤灰为主固化剂,辅以水玻璃,制备新型注浆材料。通过正交试验,探究各组分对浆液关键性能指标的影响,确定最佳配比,并对最优配比下浆液结石体的微观结构进行分析。结果表明:水土比是影响浆液性能的主控因素;水泥掺量对浆液结石体的强度影响最大;粉煤灰可以增加浆液结石率,并提高结石体的后期强度;水玻璃主要起到加速凝结的作用。推荐的最佳配比为水土比0.6(质量比),水泥掺量10%(质量分数),粉煤灰掺量12%(质量分数),水玻璃掺量1.1%(质量分数)。经综合分析,该浆液具有流动性好、填充性好、强度适中、造价低廉等特点,适合工程大规模使用。     

剪切速率和温度对低水胶比水泥浆流变性能的影响

水泥浆体的流变性能不仅与材料本身有关,还受环境及外部作用影响。本文针对水泥基材料实际工程中存在的主要外部影响因素,即剪切作用与环境温度,研究了两者对低水胶比水泥浆流变性能的耦合作用。结果表明:水泥浆体在剪切过程中的流变行为与所施加的预剪切有关,水泥浆体的屈服应力随预剪切速率的增大而减小,剪切增稠的程度随预剪切速率的增大而增大;温度升高,水泥颗粒对减水剂的吸附量增加,浆体在不同剪切速率下的平衡表观黏度减小;温度和剪切速率对水泥浆平衡表观黏度的影响具有耦合效应,剪切速率越高,温度的影响越小,反之亦然,并建立了不同温度和剪切速率下平衡表观黏度的数学关系。     

Pilot-Scale Demonstration of Deep Cone™ Paste Thickening Process for Phosphatic Clay/Sand Disposal

A pilot-scale Deep Cone? thickener (DCT) from Dorr-Oliver EIMCO has been employed at a phosphate mine in central Florida to investigate the effects of key operating parameters, including feed rate, sand addition rate, flocculant dosage, and bed depth on waste clay thickening performance. The pilot-scale field testing successfully demonstrated the simultaneous production of an underflow paste product and a clear overflow water stream. Typical overflow water recovery and underflow solids recovery were more than 88% and 98%, respectively with a residence time of about 2 hours. The highest clay content and total solids content in the paste were higher than 25% and 35%, respectively, when the flotation sand tailing was added to the clay slurry at a clay/sand ratio of 2:1 by weight.     

纳米Al2O3协同水性环氧树脂对水泥基锚固注浆材料改性研究

锚固注浆材料性能良好,可有效提高锚固结构的服役寿命。为解决传统水泥基锚固注浆材料在边坡工程中稳定性和力学性能不足的问题,采用纳米Al₂O₃、水性环氧树脂对水泥基锚固注浆材料进行改性获得复合改性水泥浆材。通过正交试验、扫描电镜和X射线衍射测试,研究不同水灰比及配合比下复合改性水泥浆材的基本性能和改性机制。结果表明,复合改性水泥浆材的流动度、凝结时间、抗压强度受水性环氧树脂掺量的影响均大于纳米Al₂O₃掺量,而漏斗黏度、析水率受纳米Al₂O₃掺量的影响大于水性环氧树脂掺量。复合改性水泥浆材具有稳定性高、析水率低、抗压强度高等特点,有效解决了传统水泥基锚固注浆材料存在的稳定性和力学性能不足的问题,且其最佳性能配合比为水灰比0.5、纳米Al₂O₃掺量5%(质量分数,下同)、水性环氧树脂20%、固化剂掺量2.0%。     

兰州地铁下穿黄河段同步注浆的浆液试验研究

针对兰州地铁下穿黄河砂卵石地层,在盾构掘进中能更好的控制同步注浆的浆液性能,通过对砂卵石地层同步注浆的浆液性能要求配制8组不同的配合比,试验测试:浆液密度、浆液流动度、浆液塌落度、稠度、凝结时间、水下浇注试验、抗水冲的分散试验、析水率以及试件的抗压强度,得到膨润土可以提高浆液的稳定性;黏土粉的加入,使注浆浆液的粘聚能力增大,提高了浆液整体性和抗水性,但是添加了黏土粉的浆液流动性明显降低;浆液的含水量和黏土粉的含量决定浆液凝结时间和流动性的主要因素.进而得到浆液的配合比为:水25%~30%、膨润土6%、水泥6%~7%、细沙35%~40%、黏土粉与粉煤灰20%~25%.为以后盾构穿越黄河砂卵石地层提供参考.     

超细粉体对水泥净浆流变行为影响研究

采用截锥圆模法测定不同掺量超细粉体水泥复合浆液的流动度.采用ZNN-D6B型旋转黏度计研究超细玻璃粉和偏高岭土两种超细粉体对水泥净浆流变行为的影响,得到了剪切速率-剪切应力(γ-τ)曲线和剪切速率-表观粘度(γ-μa)曲线,并分别采用宾汉姆模型和赫-巴模型对γ-τ流变曲线进行拟合,得到不同掺量超细玻璃粉-水泥(GP-C)复合浆液和偏高岭土-水泥(MK-C)复合浆液的动切力、塑性粘度、稠度系数和流性指数等流变参数.结果表明:超细粉体的加入降低了复合浆液的流动度.随着掺量的增加,两种复合浆液的宾汉动切力τ0、塑性粘度η、赫-巴动切力τy均逐渐增大,MK-C复合浆液的稠度系数K和流性指数n逐渐减小,GP-C复合浆液的稠度系数K呈现增大-减小-增大的趋势,而流性指数n呈现减小-增大-减小的趋势.所有样本表观粘度μa都随着剪切速率的增大而减小,呈现剪切稀释现象.     

乳胶粉掺量对纤维素醚改性水泥浆体流变性能的影响

采用Anton Paar MCR 302型流变仪研究了乳胶粉掺量对纤维素醚改性水泥浆体流变性能和触变性的影响。结果表明,掺入乳胶粉的纤维素醚改性水泥浆体表现为剪切稀化的流变特性,当剪切速率较小时,浆体黏度下降显著。乳胶粉掺量越大,浆体基于Herschel-Bulkey模型拟合得到的屈服应力和黏度系数均越大。并且乳胶粉能够增大浆体的触变滞后环面积和三段式触变测试的结构恢复率。掺入乳胶粉和纤维素醚的水泥浆体屈服应力和触变环面积呈正向线性关系。     

氧化石墨烯对新拌水泥浆体流变性的影响

随着纳米材料和技术不断发展,关于氧化石墨烯对水泥基材料改性作用的相关研究越来越受到重视。在此背景下,通过Anton Paar Rheolab QC型旋转黏度计研究了氧化石墨烯对新拌水泥浆体流变性的影响,并测试了浆体静态屈服应力、动态屈服应力和黏度系数以及触变环面积。结果表明:相同氧化石墨烯掺量下,随浆体静置时间延长,低剪切速率下浆体的静态屈服应力逐渐增大;随氧化石墨烯掺量增大,浆体结构建立参数、动态屈服应力和黏度系数先增大后减小,而触变滞后环面积则呈现相反的变化趋势。