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复合水泥基-水玻璃双液注浆材料性能及微观特性研究

作　者: 豆海军
导　师: 夏柏如；杨宇友
学　校: 中国地质大学（北京）
专　业: 地质工程
关键词: 双液注浆材料水玻璃抗化学侵蚀性粉煤灰微观结构
分类号: TU578
类　型: 硕士论文
年　份: 2014年
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内容摘要

传统水泥-水玻璃双液注浆材料因凝胶时间短、早期抗压强度高等优点，被广泛应用于地下富水地层的加固堵漏中。然其结构稳定性和抗地下水侵蚀性能差，易被地下水中所含酸类、盐类等物质腐蚀破坏。本文在传统水泥-水玻璃双液注浆材料的基础上，综合利用工业废渣（粉煤灰、矿渣），提出一种新型复合水泥基-水玻璃双液注浆材料，对该注浆材料性能及微观特性进行研究。根据水泥-水玻璃双液注浆材料快速凝胶和碱激发硅铝质材料的特点，提出以水泥复合粉煤灰、矿渣形成A液，与水玻璃B液混合，得到复合水泥基-水玻璃双液注浆材料。主要研究结论如下：（1）系统研究了钠基膨润土和萘系减水剂掺量、水玻璃模数和掺量、粉料比例等浆液工作性能凝胶性能的影响规律。结果表明：钠基膨润土、萘系减水剂掺量分别为3%、1%时，浆液具有较好的稳定性和流动性；浆液凝胶时间在几十秒到几分钟可调，可通过改变水玻璃掺量、波美度、及粉料比例来改变浆液凝胶时间；水玻璃掺量控制在20%时，结石体抗压强度最大，增大水玻璃波美度或水泥、粉煤灰、矿渣三者混掺均可提高结石体抗压强度。（2）对比分析复合水泥基-水玻璃双液注浆材料和传统水泥-水玻璃双液注浆材料在酸性介质、碳酸盐、硫酸盐等腐蚀条件下的强度损失，得出前者具有较高的抗化学侵蚀性能。（3）采用XRD、SEM等微观测试手段，研究浆液的微观特性。结果表明：掺入粉煤灰、矿渣后，复合水泥基-水玻璃双液浆水化产物Ca(OH)2的含量降低，水化早期，微观结构较为松散，随着龄期的延长，微观结构明显得到改善，逐渐变得密实。与标准养护条件下相比，在腐蚀条件下养护，传统水泥-水玻璃双液浆中Ca(OH)2含量显著减少，微观结构变得松散，而复合水泥基-水玻璃双液浆Ca(OH)2变化较小，微观结构依然相当密实。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-8
目录  8-10
第1章绪论  10-27
  1.1 引言  10
  1.2 注浆材料国内外研究现状  10-13
    1.2.1 国外注浆材料研究现状  10-12
    1.2.2 国内注浆材料研究性状  12-13
  1.3 水泥-水玻璃双液注浆材料研究现状及存在问题  13-15
    1.3.1 水泥-水玻璃双液注浆材料研究现状  13-15
    1.3.2 存在的问题  15
  1.4 碱激发工业废渣研究现状及存在问题  15-17
    1.4.1 碱激发工业废渣研究现状  15-17
    1.4.2 存在的问题  17
  1.5 注浆材料发展趋势  17-18
  1.6 课题的提出  18-24
    1.6.1 课题的构思  18-19
    1.6.2 技术原理  19-23
    1.6.3 复合水泥基-水玻璃双液注浆材料的设计方法  23-24
  1.7 研究目的、内容与工作路线  24-27
    1.7.1 研究目的  24
    1.7.2 研究内容  24-25
    1.7.3 工作路线  25-27
第2章复合水泥基-水玻璃双液注浆材料的工作性能和胶凝性能  27-44
  2.1 试验原材料及试验方法  27-29
    2.1.1 原材料  27-28
    2.1.2 试验方法  28-29
  2.2 双液注浆材料密度及 PH 值  29-32
    2.2.1 双液注浆材料密度  30-31
    2.2.2 双液注浆材料 PH 值  31-32
  2.3 双液注浆材料工作性能  32-35
    2.3.1 稳定性  32-34
    2.3.2 流动性  34-35
  2.4 双液注浆材料胶凝性能  35-42
    2.4.1 凝胶时间  36-39
      2.4.1.1 水玻璃掺量对浆液凝胶时间的影响  36-37
      2.4.1.2 波美度对凝胶时间的影响  37-38
      2.4.1.3 粉料比例对凝胶时间的影响  38-39
    2.4.2 抗压强度  39-42
      2.4.2.1 水玻璃掺量对抗压强度的影响  39-40
      2.4.2.2 波美度对抗压强度的影响  40-41
      2.4.2.3 粉料比例对抗压强度的影响  41-42
  2.5 小结  42-44
第3章复合水泥基-水玻璃双液注浆材料抗化学侵蚀性能  44-53
  3.1 酸性侵蚀  44-47
  3.2 碳酸盐侵蚀  47-49
  3.3 硫酸盐侵蚀  49-52
  3.4 小结  52-53
第4章复合水泥基-水玻璃双液注浆材料微观特性分析  53-69
  4.1 XRD 与 SEM 简介  53-55
  4.2 XRD 和 SEM 分析  55-67
    4.2.1 XRD 分析  55-61
    4.2.2 SEM 分析  61-67
  4.3 小结  67-69
第5章结论与展望  69-71
  5.1 结论  69-70
  5.2 展望  70-71
致谢  71-72
参考文献  72-74

复合水泥基-水玻璃双液注浆材料性能及微观特性研究

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