复掺钢渣与矿渣的水泥-水玻璃双液注浆材料研究

为解决传统注浆材料耗费水泥量极大的问题,需研制出工作性能好和经济环保的注浆材料。通过对比不同体系双液注浆材料的性能,优选出复掺钢渣与矿渣的水泥-水玻璃双液注浆材料,并研究钢渣与矿渣的掺量、水玻璃的体积掺量及水灰质量比等对双液注浆材料工作性能、胶凝性能和抗压强度等的影响规律。研究结果表明： 当钢渣与矿渣的掺量为60%,水玻璃的体积掺量为 20%~30%、水灰质量比为0.7~1.0时,所制备的浆液凝胶时间可控,流动度在300 mm以上,3 d的抗压强度在13 MPa以上。     

水泥混凝土路面板底补强材料的流动性能

针对传统水泥混凝土路面板底补强材料在压力施工条件下易产生离析等流动性不佳问题,本研究以矿渣粉为胶凝材料,水玻璃为激发剂,结合高效减水剂、缓凝剂和细集料制备矿渣基补强材料,并测试其流动度,研究了其流动性能,经过筛选提出了最佳原材料组成和比例。结果表明,聚羧酸系减水剂对改善补强材料工作性能最为明显,且最佳掺量为矿渣粉质量的1.2%;MgCl2缓凝剂最有利于补强材料流动性能的提高,且补强材料的初始流动度和30min流动度先随MgCl2掺量的增加而增加,然后随MgCl2掺量的增加而降低,最佳掺量为矿渣粉质量的1.0%;水胶比(W/B)为0.34时,补强材料拥有最好的流动性能。     

CFB灰渣注浆充填材料的设计与关键性能研究

采用循环流化床发电飞灰与炉渣(简称CFB灰渣)制备注浆充填材料可有效改善传统水泥粉煤灰类注浆充填材料存在的泌水、脱空、收缩开裂等问题。通过探讨CFB飞灰与炉渣比例(简称灰渣比)、水固比、水泥掺量对CFB灰渣注浆充填材料的流动性与力学性能的影响规律,对比研究了CFB灰渣注浆充填材料与水泥粉煤灰注浆充填材料的泌水率、结石率和膨胀率等关键性能,并利用SEM、XRD等微观测试手段揭示了其强度形成与微膨胀机理。结果显示:灰渣比30∶70、水固比1∶2.4、水泥掺量15%时,CFB注浆充填材料相对于水泥粉煤灰类注浆充填材料具有良好的流动性、抗压强度、较小泌水率、较大结石率和显著的微膨胀特性。研究为CFB灰渣注浆充填材料的设计提供了理论基础。     

路基和基层加固注浆材料的研究和应用

选用快硬硫铝酸盐水泥作为注浆材料基体,开展了缓凝剂品种、掺量和矿物外加剂掺量对注浆材料性能影响的研究,确定了路基加固用注浆材料和基层加固用注浆材料的最优配比：缓凝剂宜选用NMS,掺量为2‰;路基加固用注浆材料中1号矿物外加剂掺量为5％;基层加固用注浆材料中1号矿物外加剂掺量为20％。所制备的路基加同用和基层加固用注浆材料能较好地解决传统注浆材料凝结时间不易控制、强度稳定性差等问题,且实际工程应用效果良好。     

盾构隧道大掺量粉煤灰同步注浆材料优化设计

 通过掺加粉煤灰、膨润土、高效减水剂等措施，对盾构法同步注浆用水泥砂浆配合比进行优化设计，探讨了粉煤灰掺量、减水剂种类和掺量、水胶比、胶砂比等与流动度、结石体3d、14d、28d抗压强度、凝结时间之间的关系，得到具有高工作性的大掺量粉煤灰同步注浆材料。     

高抗渗注浆材料在水下地铁隧道地层加固中的研究与应用

为探讨高抗渗注浆材料在水下地铁隧道地层加固中的应用,采用普通水泥浆液掺加无碱速凝剂和高效减水剂的形式制备高抗渗注浆材料,通过室内试验分析普通水泥浆液在不同外加剂掺量条件下的浆液性能,以凝结时间、流动度和抗渗性能为主要指标对浆液的配比进行设计。室内试验结果表明,水灰比在0.65~1.0,调整浆液配合比,浆液流动度可达到230~270 mm,初凝时间小于2 h,抗渗等级大于P8,满足施工要求。在厦门地铁3号线五缘湾站—会展中心站区间斜井暗挖隧道现场2个循环注浆试验中,确定了3种注浆配比的应用条件,通过加固体强度和抗渗性2项指标实验分析,验证了高抗渗注浆材料具有良好的抗渗及加固地层效果。     

矿物掺合料对硫铝酸盐水泥基双液注浆料性能的影响

采用粉煤灰、矿粉和硅灰分别取代硫铝酸盐水泥基双液注浆料,对比分析了它们对注浆料的凝结时间和抗压强度的影响。试验结果表明:按0%、10%、20%、30%的质量比例分别取代注浆料时,随着取代量的增加,初凝时间缩短,终凝时间延长;在掺量小于10%时,掺加矿粉可以增大硫铝酸盐水泥基双液注浆料的抗压强度,掺量大于10%时,掺加矿粉会减小抗压强度,对于粉煤灰和硅灰,除粉煤灰在掺量小于10%时可以略微增大1d抗压强度以外,其余掺量均使抗压强度减小,这对矿物掺合料在硫铝酸盐水泥基双液注浆材料中的应用具有一定的参考价值。     

水泥基灌浆材料的流动性能研究

为了掌握水胶比、粉煤灰、减水剂、膨胀剂和胶砂比对水泥基灌浆材料流动性能的影响及其最佳配比,通过调整水胶比、粉煤灰、减水剂、膨胀剂和胶砂比的掺量和配比,并引入正交试验来分析对灌浆材料流动度的影响,结果表明:减水剂对水泥基灌浆材料初始流动度和30min流动度影响最为显著,粉煤灰对其初始流动度影响较小,膨胀剂对其30min流动度影响较小。水胶比、粉煤灰、减水剂、膨胀剂和胶砂比的最佳配比为水胶比0.31、粉煤灰20%、减水剂0.8%、膨胀剂6%、胶砂比1.1。     

半柔性路面水泥基灌浆材料流动性能研究

半柔性路面是将一定流动度的水泥基灌浆材料灌注于母体沥青混合料中形成的一种刚柔兼备的新型路面,水泥基材的流动性能直接影响该路面的灌注效果。笔者基于半柔性路面材料水泥基材"灌注率"计算公式,分析了水泥基材流动度与灌注率之间的关系;其次分析了水胶比、砂胶比、粉煤灰、膨胀剂等因素对水泥基材流动性能的影响规律,提出各因素推荐掺量及范围。结果表明:随水泥基材水胶比不断增大,流动度显著减小,且水胶比在0.45~0.55时,流动度满足10~14s的要求;膨胀剂降低了水泥基材的流动性能;粉煤灰的"滚珠效应",增强了水泥基材的流动性能,尤其水胶比为0.45时,粉煤灰对流动性能影响较为明显;水胶比为0.55时,砂对水泥基材流动度的影响不显著,水胶比为0.45、0.50时,流动度随砂胶比的增大呈"先略降,后显著增大"的趋势,最佳砂胶比为0.1。     

公路下伏采空区泡沫轻质土新型注浆材料施工性能试验研究

对采空区注浆处治常用的水泥粉煤灰浆液进行发泡改性,制成泡沫轻质土新型注浆材料,通过室内试验研究其施工性能及其影响因素。结果表明:在同一固相比条件下,浆液流动度随着水固比的减小而减小。新材料流动性随泡沫溶液掺量的增加而减小;随着水固比的减小和泡沫溶液掺量的增加,新材料的分离率逐渐减小;在相同固相比情况下,泡沫轻质土凝结时间随着水固比（水灰比）的减小而相应地缩短。水固比（水灰比）对泡沫轻质土的凝结时间有显著影响;提出了满足施工要求的公路下伏采空区泡沫轻质土新型注浆材料的配比范围。     

不同地层盾构泥砂对制备同步注浆材料性能影响研究

为找到工程废弃泥砂有效再利用的方法,通过对不同性质盾构泥砂制备同步注浆材料性能的分析,研究了不同颗粒组成、不同塑性指数的盾构泥砂对制备的同步注浆材料工作性能、力学性能及抗水分散性能的影响。结果表明： 黏粒含量为10%~30%、含砂量为40%~70%的盾构泥砂制备的同步注浆材料的流动性、稳定性、力学性能与抗水分散性能均能达到设计要求,对不处于上述范围的盾构泥砂提出了矫正方法。所制备的同步注浆材料应用于武汉地铁工程,应用结果表明： 盾构掘进轴线精度控制在5 cm以内,管片上浮和地表沉降都小于3 cm,注浆效果良好。     

隧道二衬空洞复配水泥灌浆材料性能研究

为解决水泥基灌浆料早期强度不足，工作性能较差的技术难点，探究了复配水泥灌浆料的性能。结果表明:灌浆材料流动性与复配P·O42.5R水泥或复配P·O42.5水泥的掺量成反比，在相同掺量下，P·O42.5R水泥有更大的早期强度。通过在2种水泥中掺入不同替代率的硫铝酸盐水泥，发现:硫铝酸盐水泥不利于浆体流动，但有利于提高浆体容重和膨胀率，并且能明显地提高浆体早期强度，在复配水泥灌浆料中，应优先选用P·O42.5R水泥，硫铝酸盐水泥的适宜掺量宜为9 %。     

盾构隧道快硬高性能同步注浆材料研究

为满足某些特殊盾构工况(地下水流大、断面水压高、冲刷力强)注浆工程及抢修、补注工程的顺利施工,需研制具有快硬、抗水分散性和稳定性好等特点的高性能同步注浆材料。以42.5快硬硫铝酸盐水泥(R.SAC42.5)、粉煤灰(FA)、矿渣微粉(SL)和砂作为基体材料,采用聚羧酸减水剂(PC)-膨润土(BE)-三乙醇胺早强剂(TEA)的复合保水、稳定、早强外加组分,优选配合比为R.SAC42.5∶FA∶SL∶BE∶砂∶水∶PC∶TEA=1∶3∶1∶0.5∶10∶2.25∶0.03∶0.08%,制备出初始流动度为210 mm、泌水率为0.14%、浆液pH值为9.6、1 d抗压强度为2.5 MPa的盾构隧道快硬高性能同步注浆材料。     

渗透结晶型材料添加剂对水泥浆液性能影响试验

为获得可用于治理隧道渗漏水的高性能水泥浆液，选取具有优良防水抗渗性能的水泥基渗透结晶型防水涂料Penetron，将其以添加剂的形式加入到水泥浆液中，添加量为水泥总质量的0.6%～1.6%。参照规范使用维卡仪、旋转黏度仪等仪器对水泥浆液黏度、凝结时间和结石率进行研究，使用自行设计的渗透系数测定仪研究注浆体抗渗性能，通过抗压强度试验研究标准养护和全水域养护条件下浆液结石体、注浆体的力学性能，通过SEM扫描试验对添加Penetron的浆液结石体微观结构进行分析。结果表明：Penetron对水泥浆液黏度和凝结时间无负面影响，随着添加量的增多，浆液结石率显著提高，当添加量为1.6%时，浆液结石率可达98.7%；Penetron可改变注浆体内部孔隙结构，有效降低水泥浆液渗透系数，提高注浆体抗渗性能，当添加量从0%增加至1.6%时，注浆体渗透系数从5.03×10^-7 m·s^-1降低至3.40×10^-8 m·s^-1；Penetron的加入还可提高水泥浆液固结体的抗压强度，标准养护28 d，添加量为1.6%的注浆体抗压强度为5.36 MPa；在添加有Penetron的浆液结石体高倍SEM扫描图像中可见树枝状结晶体存在，且结晶体数量随Penetron添加量的增加而增多。根据试验结果和Penetron在水泥浆液中的作用机理分析，证明该材料可作为水泥浆液添加剂使用，当添加量为水泥总质量的1.4%～1.6%时，可获得用于治理隧道渗漏水的高性能注浆材料。     

高性能同步注浆材料专用外加剂的研制

为利用盾构泥砂成功制备出高性能同步注浆材料,采用膨润土、凹凸棒黏土、羟丙基甲基纤维素、羟乙基纤维素、FDN减水剂、聚羧酸减水剂与葡萄糖酸钠进行复配,优选配方组成,研制出高性能同步注浆材料专用外加剂HMA。结果表明,掺加HMA配制出的同步注浆材料工作性能好,初始流动度可达210 mm,流动度经时损失极小,能有效防止管片上浮,稠度值为10 cm左右,泌水率几乎为0,抗水分散效果好,28 d水陆强度比可达0.90以上。说明HMA外加剂非常适合用来配制高性能同步注浆材料。     

水泥基复合注浆材料在云桂铁路岩溶地基加固工程中应用研究

以云桂铁路DK638+665~+685段路基岩溶整治为背景，采用对照试验方法，对复掺速凝剂（SA）、减水剂（SP）和高吸水性树脂（SAP）的泵送性能和工程适用性进行了对比评价。结果表明:SA，SP，SAP实现了对水泥浆液的不同泵送期的定量控制，与普通水泥浆液相比，具有稳定性强、材料流失小等优点，与水泥-水玻璃浆液（C-S）相比，可以有效提升体积稳定性和后期强度。基于试验成果，提出了岩溶路基三序孔注浆液材料选择原则，同时对复合注浆施工工艺进行了探讨，提出“托底-渗透”复合注浆新模式；最后，从压水试验和取芯试验结果得出了复合注浆治理效果良好的结论。     

聚羧酸减水剂对微膨胀水泥基灌浆材料工作性能的影响研究

针对控制聚羧酸盐系高性能减水剂的种类和掺量，通过灌浆材料的扩展度、容重、膨胀率、早期强度及保水性进行对比试验，研究了不同型号、掺量的聚羧酸盐系减水剂对灌浆材料工作性能的影响，并验证了其力学性能和膨胀率是否符合要求。结果显示:在掺量为3.7‰~4.0‰时，各型减水剂能明显改善微膨胀水泥基灌浆材料的流动性、保水性，提高其早期强度，同时此种灌浆材料能产生微膨胀。