碱激发碳酸盐矿-矿渣复合灌浆材料性能与模拟灌浆试验的研究

摘要

碱激发碳酸盐矿灌浆材料是一种利用工业废弃天然资源、低材耗、低能耗、污染小的生态灌浆材料，符合我国建材行业可持续发展的目标。已有研究表明，通过复合掺加高炉矿渣，可较大幅度提高该材料的力学性能，但会使凝胶时间急剧缩短；通过适量掺加缓凝剂，可有效延长碱激发碳酸盐矿-矿渣复合灌浆材料的凝胶时间。 本文对碱激发碳酸盐矿-矿渣复合灌浆材料的性能开展了如下深入系统的研究： 1．研究了碱激发碳酸盐矿-矿渣复合灌浆材料浆液的流变性能，分析了硅酸钠溶液模数及浓度、矿渣和缓凝剂掺量对浆液流变性能的影响。结果表明：碱激发碳酸盐矿-矿渣复合灌浆材料可归入宾汉姆流体，随着硅酸钠溶液浓度增大、模数减小和矿渣掺量增加，其浆液的屈服值和塑性粘度增大；掺加缓凝剂可显著改善浆液的流变性能。 2．在试验研究中引入水泥浆Marsh时间与Mini扩展度试验方法，以表征浆液的表观粘度和屈服应力，并结合传统的凝胶时间试验方法，研究了不同配方浆液的工作性能。结果表明：硅酸钠溶液浓度与矿渣掺量对浆液工作性能的影响相似，硅酸钠溶液浓度与矿渣掺量增大，浆液凝胶时间缩短，Marsh时间延长，扩展度减小，即浆液的表观粘度和屈服应力增大，并随时间延长而进一步增大，浆液保持良好流动性的时间缩短；硅酸钠溶液模数或缓凝剂掺量增加时，浆液凝胶时间延长，且保持良好流动性的时间增加，但初始表观粘度和屈服应力变化不大。 3．探讨了采用简单分段Marsh时间替代流变仪测试浆液流变性能的方法。结果表明，简单分段Marsh时间所得到的流变回归方程基本接近于用流变仪测试所得到的流变回归方程。 4．研究了碱激发碳酸盐矿-矿渣复合灌浆材料标准固砂体的强度及抗水渗透性能，并结合微观结构进行了分析。结果表明，该材料标准固砂体强度较高，且具有良好的抗渗性能。当矿渣掺量是30％时，该材料标准固砂体的3天和28天抗压强度可达17.2MPa和22.5MPa，28天渗透系数比抗渗标号为S<'16>和S<,18>的高抗渗标号混凝土的渗透系数小一个数量级。 5．进行了实验室模拟灌浆试验，获得实验室条件下灌浆工艺参数如下：最大灌浆压力2.0～6.0Mpa，保压3～5分钟；灌浆材料的优选参数是：硅酸钠溶液模数1.6，硅酸钠溶液浓度35％，矿渣掺量30％，缓凝剂掺量4.5％；各原料的最优质量配比为：碳酸盐矿粉：矿渣粉：硅酸钠溶液：缓凝剂(固体)=70:30:80:30x4.5％=1:0.43:1.14:0.0193。

目录

文摘

英文文摘

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第一章绪论

第二章碱激发碳酸盐矿-矿渣复合灌浆材料流变性能研究

第三章碱激发碳酸盐矿-矿渣复合灌浆材料工作性能研究

第四章用Marsh时间表征碱激发碳酸盐矿-矿渣复合灌浆材料流变性能探讨

第五章碱激发碳酸盐矿-矿渣复合灌浆材料强度及抗渗性能研究

第六意碱激发碳酸盐矿-矿渣复合灌浆材料模拟灌浆试验研究

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的学术论文

致谢