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。     

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。     

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。     

CFB灰-钢渣微粉多源固废协同注浆材料特性研究

为促进道路工程绿色发展，提高工业固废资源化利用率，采用循环流化床锅炉脱硫粉煤灰(CFB灰)、钢渣微粉(SSS粉)、脱硫石膏3种工业固废制备CFB灰-钢渣微粉多源固废协同注浆材料。通过室内试验，系统研究了原材料配比与水固比对注浆材料工作与力学性能的影响，并开展XRD和SEM试验，分析其水化作用机理。研究结果表明：水固比相同时，随CFB灰掺量的增加，浆液流动度与结石率增大，密度、析水率和结石体单轴抗压强度减小；CFB灰掺量相同时，随水固比增大，浆液析水率增加，流动度、密度、结石率及结石体单轴抗压强度减小；浆液流动度与结石体单轴抗压强度受水固比、CFB灰掺量影响显著，而浆液密度、析水率与结石率变化范围不大；析水率最高为4.2%、结石率最低为95.8%,28 d抗压强度最大达1.46 MPa。综合考虑各工作与力学性能，建议CFB灰掺量、SSS粉掺量及水固比的范围宜分别为35%～55%、30%～55%、1∶1.3～1∶1.5。CFB灰、SSS粉与脱硫石膏在浆液水化反应过程中可以起互补作用；SSS粉中C₂S、C₃S快速水化提供Ca²⁺     

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。     

外加剂对可控水泥浆工作性能的影响

工程建设中不可避免地会遇到溶洞等问题,若处理不好,容易造成上部结构坍塌、沉降等,采用水泥注浆能够有效改善以上问题。常用的水泥类注浆材料泌水率高、凝结时间较长,可通过添加外加剂的方法解决。该文采用正交试验法,研究了各种外加剂对水泥浆扩展度、泌水率和凝胶时间的影响,得到以下结论:(1)缓凝剂对水泥浆前期扩展度的影响不明显,对水泥浆后期的扩展度有很显著的影响,随着缓凝剂掺量的增大,扩展度增大;(2)保水剂和缓凝剂对水泥浆的泌水率都有很显著的影响,随着保水剂掺量的增大,泌水率降低。随着缓凝剂掺量的增加,泌水率增大;(3)缓凝剂对于水泥浆的凝胶时间有非常显著的影响,随着缓凝剂掺量的增加,凝胶时间也会延长;(4)速凝剂和减水剂对水泥浆扩展度、泌水率和凝胶时间并无显著影响。且无论是0.8∶1或是1∶1的水灰比,最终都可以在试验中找出3个不同凝胶时间段、泌水率较小、流动性较好的添加剂配方。     

大掺量激活钢渣微粉-水泥稳定碎石性能及微观特性

为研究大掺量钢渣微粉-水泥稳定碎石的性能，采用自制复合激发剂激活钢渣微粉（ASSP），开展了不同胶凝材料剂量（质量分数4%、5%和6%）大掺量（质量分数100%、90%、70%、50%）ASSP-水泥稳定碎石的7 d无侧限抗压强度（UCS）与5%胶凝材料剂量不同龄期（7，28，90 d）的UCS和劈裂强度（SS）试验；在此基础上，进行了5%胶凝材料剂量100%和70%ASSP-水泥混合料的抗压与劈裂回弹模量、抗冻性、干缩与温缩以及SEM、XRD微观试验，并与对照组P·S·A32.5水泥稳定碎石混合料性能进行了对比分析。结果表明：随着胶凝材料剂量增加，ASSP-水泥混合料的UCS和SS均越大，且同剂量下，70%和50%ASSP-水泥混合料强度与对照组的相当；通过调整胶凝材料剂量，大掺量ASSP混合料7 d的UCS完全能满足不同公路等级基层、底基层的要求；各ASSP-水泥混合料不同龄期UCS和SS、抗压与劈裂回弹模量的变化规律与对照组一致，均随剂量和龄期的增加而增大，抗冻性均满足要求；随ASSP掺量的增大，混合料干缩系数越小，温缩系数越大，掺入适量ASSP能减少混合料的干缩开裂；不同ASSP掺量混合料的主要水化产物为C-S-H、AFt和CH等，ASSP混合料的早期水化慢，水化产物数量少；28 d后70%ASSP混合料的水化产物C-S-H、AFt特征峰值与对照组相当，SEM结果与此一致；7 d后100%ASSP混合料胶凝浆体形貌和界面过渡区中浆体与骨料间连接不紧密，ASSP-水泥的浆体形貌较好，混合料结构密实，孔隙和裂缝的数量明显减少，较好地解释了混合料的宏观力学性能。可见，将大掺量ASSP-水泥稳定碎石用作路面基层完全是可行的，该研究为此类材料的推广应用提供了参考。     

基于正交试验的复合外加剂对水泥稳定碎石混合料性能的影响分析

水泥稳定碎石基层的干缩裂缝问题成为制约道路使用寿命的最主要因素，单一的外加剂可以改善其抗裂性能，但会影响其强度，影响整体性能。本文通过复合掺加保水剂、乳胶粉、橡胶粉三种外加剂，采用正交试验极差分析法，分析其对无侧限抗压强度和干缩系数的影响。通过试验分析可知，复合掺配后，可以大大降低外加剂对无侧限抗压强度的影响，三种外加剂无侧限抗压强度影响主次顺序为保水剂>橡胶粉>乳胶粉，对各影响因素进行综合比选，得出最优组合为A2B3C1，即保水剂掺量为0.4%，乳胶粉掺量为3%，橡胶粉掺量为1%时，复合外掺改性的水稳再生混合料无侧限抗压强度最好。对干缩系数分析可知，随着外掺剂的增加，干缩性能会得到相应的改善，三种外加剂对混合料抗干燥收缩性能影响主次顺序为保水剂>橡胶粉>乳胶粉，得出最优组合为A3B2C3，即保水剂掺量为0.6%，乳胶粉掺量为2%，橡胶粉掺量为3%。综合考虑无侧限抗压强度和干缩系数的要求，复合外掺改性后材料的无侧限抗压强度最大时的最优外加剂掺配比作为混合料外加剂的方案，即保水剂掺量为0.4%，乳胶粉掺量为3%，橡胶粉掺量为1%。     

赤泥掺量对水泥稳定碎石基层性能影响

为大规模利用拜耳法赤泥，将其作为砂石应用到公路基层，研究其掺量对水泥稳定碎石赤泥基层性能的影响。结果表明：最佳含水量随着赤泥掺量的增大而增大，最大干密度随着赤泥掺量的增大而降低，7 d和28 d无侧限抗压强度随着赤泥掺量的增加先增大后降低；综合考虑后选定配比：水泥∶碎石∶赤泥为5∶60∶35。1 km的水泥稳定碎石赤泥基层比相同水泥掺量的水泥稳定碎石基层节省造价839 544.5元。因此，赤泥可作为砂石在公路基层中大规模应用。     

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。     

煤矿斜井盾构施工壁后同步注浆的双浆液特性研究

以鄂尔多斯市台格庙煤矿盾构斜井为工程背景,对煤矿盾构斜井施工壁后同步注浆的双浆液特性进行试验研究,试验内容包括:流动度、泌水率、凝胶时间和抗压强度的测定。通过分析水灰比和水玻璃用量变化时的双浆液基本性能变化规律,得到适用于台格庙矿区盾构斜井施工壁后采用的水泥-水玻璃双浆液配合比。结果表明:当水玻璃用量不变时,随着水灰比的减小,双浆液的抗压强度逐渐增大,凝胶时间逐渐减小,流动度逐渐增大;当水灰比不变时,随着水玻璃用量的增多,双浆液的凝胶时间逐渐增大,抗压强度先增大后减小。     

再生废旧混凝土骨料水泥稳定碎石路用性能试验及应用研究

针对废旧混凝土再生回填路基稳定碎石进行分析研究,以不同再生骨料掺量（0 %,25 %,50 %,75 %,100 %）和不同水泥剂量（3 %,4 %,5 %,6 %）为基础进行试验,以最大干密度、最佳含水率和无侧限抗压强度为指标优选了5 %水泥剂量作为再生水泥稳定碎石基础配比参数。分析了不同再生骨料掺量下再生水泥稳定碎石材料的劈裂强度、干缩系数、温缩系数及冻融强度损失率。以25 %再生骨料为基础进行了实际的再生废旧混凝土水泥稳定碎石道路基层应用,道路强度和弯沉值检测均达到普通道路使用要求。     

新型酸性水玻璃注浆材料的研究与应用

针对城市地铁穿越砂层时注浆预加固的材料问题,研究磷酸-水玻璃注浆材料的凝胶时间、凝胶形态和砂土固结体强度的影响因素以及工程应用材料配比,设计磷酸-水玻璃注浆材料室内凝胶性能试验和砂土固结体强度试验,并与传统的硫酸-水玻璃注浆材料进行系统性对比,最后根据室内试验选择合适的材料配比进行现场注浆试验。试验结果表明:1)磷酸-水玻璃混合液中,当磷酸的掺量增大时,磷酸与水玻璃的体积比增大,混合液的pH值减小,凝胶时间增大,存在一一对应的关系;2)磷酸-水玻璃混合液的pH值是磷酸-水玻璃浆液凝胶时间和凝胶形态的决定性因素;3)磷酸-水玻璃浆液中磷酸质量分数、水玻璃波美度和混合液体积比分别变化时,加固体抗压强度稍有变化,影响较小。     

考虑尺寸效应和端部效应下的水泥稳定材料的强度试验

影响水泥稳定碎石材料强度高低的因素很多,有级配的影响、水泥剂量的影响等,在本文中着重就水泥稳定碎石材料7 d无侧限抗压强度的尺寸效应和端部效应进行研究,以考察水泥稳定碎石材料试验试件尺寸因素和试件端部因素对于强度的影响程度,进而提出合理的强度试验方法,以对现有试验方法进行改进。     

振动成型法水泥稳定碎石最优级配的设计

采用灰色关联分析方法,对不同级配的水泥稳定碎石混合料的无侧限抗压强度、劈裂强度、抗压回弹模量、抗弯拉回弹模量、干缩抗裂系数、温缩抗裂系数等路用性能指标进行综合评价分析,进而确定最优的混合料级配,为水泥稳定碎石的级配设计提供依据。     

矿物掺合料对复合注浆材料性能优化研究

针对水泥混凝土路面板底脱空等病害,系统研究了硅灰、粉煤灰等矿物掺合料,减水剂掺量和乳化沥青掺量等对复合注浆材料性能的影响,研发的复合注浆材料初始流动度不大于20 s,30 min流动度不高于30 s,与水泥稳定材料相比,复合注浆材料固结体7 d无侧限抗压强度略低,但挠度和水稳定性显著提高。     

盾构隧道壁后注浆中“定时浆”试验研究

我国盾构隧道广泛使用凝结时间较长的单液浆，但由于注入后不能及时凝结常常引发管片上浮、浆液流失等工程问题。针对这些问题提出“定时浆”的概念。通过在单液硬性浆中添加氯化铝溶液与水玻璃，基于浆液的胶结时间、流动度、28 d强度等指标研究了“定时浆”的配方。结果表明： 1）通过先加入氯化铝溶液再加入水玻璃的方法，可以实现浆液“定时”凝结； 2）在硬性浆中掺加0.50%~0.75%的氯化铝溶液、1.00%~1.25%的水玻璃，可以达到良好的定时效果； 3）通过简单的注浆设备改造可以形成“双液单注”的定时注浆工艺。     

改性水玻璃固化硫酸盐渍土的试验研究

水玻璃是目前广泛使用的化学灌浆材料,对岩土体有明显的固化效果。为了提高水玻璃的固化效果,对温度改性水玻璃溶液固化硫酸盐渍土与复合改性水玻璃固化硫酸盐渍土进行了试验研究,并通过无侧限抗压强度试验、X射线衍射试验以及电镜扫描试验,分析探讨了温度改性水玻璃与复合改性水玻璃固化盐渍土的机制。结果表明,温度改性与复合改性后,水玻璃的固化效果有明显的提升。     

水泥稳定钢渣碎石基层材料路用性能研究

通过室内浸水膨胀率试验、CBR试验及无侧限抗压强度试验,设计了60 %钢渣掺量的水泥稳定钢渣碎石材料配合比,对比研究了水泥稳定钢渣碎石与水泥稳定碎石路用性能。结果表明:粗型C级配钢渣碎石材料承载力和体积稳定性最好,4 %水泥掺量的稳定钢渣碎石抗压强度满足基层强度设计要求;水泥稳定钢渣碎石养生前期力学强度增长速率大于后期强度增长速率,室内标准养生试件抗压强度较现场养生试件强度提高了17 %,16 %;干缩观测时间≥28天,水泥稳定钢渣碎石干缩性基本消失;冲刷时间>60分钟,水泥稳定钢渣碎石累计冲刷量曲线减缓,质量损失显著减小。     

磨细矿渣改性超细水泥修补微裂缝的性能

针对目前存在的水泥混凝土路面裂缝无机修补材料的界面粘结强度低,且水泥路面早期裂缝一般为细小的微裂缝的问题,采用颗粒较小的超细水泥、磨细矿渣(GGBFS)及其他外加剂制备了水泥混凝土路面裂缝灌浆材料,对该类材料的力学性能和界面粘结性能进行研究,并通过微观试验分析揭示了材料宏观性能的改性机理。研究表明:磨细矿渣能通过微粒填充作用使超细水泥浆体的微观结构变得更密实,提高材料稳定期的力学强度;适量的磨细矿渣能改善灌浆材料的粘结界面微观结构,增加界面粘结强度。