粘土水泥浆材流变特性及其工程影响

摘要

粘土水泥浆材性能优越，已广泛应用于水利工程、矿山工程、垃圾填埋场等防渗堵漏及基础加固。目前对粘土水泥浆材的基本性能研究较多，但对其流变性能，尤其是流变对灌浆工程的影响研究较少。本文对粘土水泥浆材的流变特性展开较为细致的研究，主要研究内容及成果如下：
　　(1)利用Brookfield+R/S流变仪对粘土水泥系列浆材层流状态下的流变参数进行测试，研究水固比、粘土加量、温度等因素以及压滤作用对流变参数的影响;水固比小于等于1.0∶1的浆材为宾汉流体，水固比大于1.0∶1的为牛顿流体;粘土加量对流变参数的影响与水固比密切相关;浆材的流变参数随温度改变而变化。
　　(2)利用研发的压滤试验装置配合流变仪进行浆液在岩土体吸附作用下的浆材流变特性的循环测试，以及浆材在压滤效应前后期流变特性的变化;岩土体吸附作用下浆材的粘度以及屈服应力逐渐增大;粘土水泥浆材更易发生压滤效应，且压滤效应对粘土水泥浆材的影响较纯水泥浆小。考虑灌浆过程中岩土体对浆液的吸附作用，粘土水泥浆材的流型是有可能发生变化的。
　　(3)对粘土水泥浆材颗粒进行粒径分析，并引入相关公式，利用测得的流变参数进行计算论证。得出粘土颗粒粒径小于普通水泥颗粒，在浆材粒径可以进入裂隙的前提条件下，粘土水泥浆材的可灌性优于纯水泥浆材。
　　(4)进行灌浆试验，研究影响粘土水泥浆材流变特性的因素对可灌性的影响。揭示了水固比、粘土加量、灌浆压力等对可灌性的影响。比较分析现有的扩散模型，论证了粘土水泥浆材的扩散距离随流变性能的变而变化。对于牛顿流体，浆材粘度越小，扩散越远;对于宾汉流体，屈服应力对扩散距离影响较粘度大，且屈服应力越大，扩散距离越小。
　　浆材的材料力学性能研究已较充分，但其流变特性对工程的实际影响不甚明了，应努力研究并发现浆材的流变特性的工程影响，以影响为突破口来研制出更加适合灌浆的灌浆材料。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 研究背景

1．2 浆材流变性能

1．2．1 流变参数

1．2．2 浆体类型

1．3 国内外现状研究

1．3．1 不同种类浆材的流变特性

1．3．2 浆材流变特性对工程的影响

1．4 研究内容

1．5 技术路线

第二章 流变性能试验研究

2．1 流变试验

2．1．1 试验准备

2．1．2 设备及方法

2．2 试验方案

2．3 结果分析

2．3．1 析水率

2．2．2 流变模型

2．2．3 定剪切率下粘度变化

2．3．4 静置屈服应力

2．3．5 温度对流变参数的影响

2．4 小结

第三章 滤水条件下流变特性

3．1 概述

3．2 试验装置简介

3．2．1 滤过试验装置简介

3．2．1 滤水试验装置简介

3．3 实验方案及结果分析

3．3．1 滤水过程中浆材的流变特性

3．3．2 压滤前后浆材流变特性的变化

3．4 小结

第四章 浆材流变特性对灌浆工程的影响研究

4．1 概述

4．2 可灌性

4．2．1 灌浆材料粒径分析

4．2．2 灌浆材料可灌性

4．2．3 可灌性试验

4．3 对扩散距离的影响

4．3．1 数值计算方法

4．3．2 物模实验方法

4．3．3 粘土水泥浆材扩散距离

4．4 小结

第五章 结论与展望

5．1 结论

5．2 展望

参考文献

致谢

附录A (攻读学位期间发表论文题目)

附录B (在校期间参与项目)