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。     

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。     

水玻璃离析实验研究

结合新建渝怀铁路圆梁山隧道高压富水区段对普通水泥-水玻璃双液浆堵水材料的大量应用，介绍了测试水玻璃离析的实验方法。并通过实验研究，根据水玻璃的离析随时间的变化关系，确定水玻璃的离析程度，提出相应的解决措施，从而保证水玻璃在工程中保持良好的施工性能，确保工程的安全、顺利、优质施工：同时该研究成果对以后类似工程大量注浆施工中水玻璃的应用提供了依据。     

通车条件下路基加固的水泥-水玻璃注浆参数研究

路基注浆既要满足注浆量要求又要使浆液尽快形成强度而满足通车条件，为此，引入水泥－水玻璃双液浆理论解决上述问题。通过调节水泥－水玻璃浆液配比及注浆工艺，保证注浆量和浆液扩散半径，将每根袖阀管分4段注浆，下面3段注纯水泥浆，最上面靠近地表段注10 %的双液浆，确保靠近地表处的浆液在交通解封时尽快形成强度。检测结果表明，路基注浆加固效果良好。调整后的注浆方案既保证了注浆量、浆液扩散半径，又保证了浆体在较短时间内形成强度，满足交通及时解封条件。     

水玻璃模数对偏高岭土基地聚合物物理力学性能的影响

研究以水玻璃(即Na_2SiO_3溶液)为主的碱激发剂对偏高岭土为原料制备的地聚合物物理力学性能的影响。研究结果表明:随着水玻璃模数的逐渐提高,偏高岭土基地聚合物的抗折及抗压强度呈现先升高后下降的趋势;当水玻璃模数为1.30时,地聚合物达到最大抗折和抗压强度;地聚合物浆体流动性随水玻璃模数的增大呈现先增加后减少最后趋于平稳的趋势,模数为1.00时,浆体流动性最好;凝结时间则随模数的增大而逐渐增长。根据实际要求来选择配制激发剂的模数,达到既不浪费原材料又能满足力学性能要求的目的。此外,不同的水玻璃模数对地聚合物的密度并无明显影响。     

水玻璃对粉煤灰矿渣地聚合物强度的影响及激发机理

通过力学性能测试研究了水玻璃掺量和模数对粉煤灰矿渣地聚合物抗压强度的影响.根据水玻璃的胶团结构和地聚合物的微观形貌特征,分析了SiO2/Na2 O对强度的影响规律和水玻璃胶团在地聚合物中的聚合反应过程.结果表明:当水玻璃掺量大于等于20％,水玻璃模数由0.5增加到2.0时,地聚合物的抗压强度呈先增后减的趋势;当水玻璃的...     

海底隧道注浆材料试验研究及工程应用

通过试验,分析了普通硅酸盐水泥～水玻璃和矿渣硅酸盐水泥～水玻璃浆液的基本性能。利用正交试验设计方法,以抗压强度为主要指标,对浆液的配比进行了优化设计。通过对两种浆液材料同龄期试块抗压强度的对比发现,矿渣硅酸盐水泥的抗海水腐蚀性能明显好于普通硅酸盐水泥。将优化配比后的浆液用于青岛胶州湾服务隧道地表注浆加固,收到了良好的效果。     

海底隧道注浆材料试验研究及工程应用

通过试验分析了普通硅酸盐水泥—水玻璃和矿渣硅酸盐水泥—水玻璃浆液的基本性能。利用正交试验设计方法,以抗压强度为主要指标,对浆液的配比进行了优化设计。通过对两种浆液材料同龄期试块抗压强度的对比发现,矿渣硅酸盐水泥的抗海水腐蚀性能明显好于普通硅酸盐水泥。将优化配比后的浆液用于青岛胶州湾服务隧道地表注浆加固,收到了良好的效果。     

固废基硫铝酸盐水泥固化低液限粉土的试验研究

为探究固废基硫铝酸盐水泥对低液限粉土的固化规律和效果,开展无侧限抗压强度、劈裂强度、CBR、XRD、TGA和SEM等试验,研究复掺不同比例硫铝酸盐水泥和普通硅酸盐水泥的固化剂对固化土力学性能的影响及其微观机理。研究结果表明:相对于普通硅酸盐水泥,固废基硫铝酸盐水泥水化产物中钙矾石含量较高,水化硅酸钙含量较少。单掺掺量为6%的固废基硫铝酸盐水泥固化土,其无侧限抗压强度前期增长较快,后期增长相对缓慢,28 d强度可以达到0.83 MPa;确定胶凝材料掺量为6%,将固废基硫铝酸盐水泥和普通硅酸盐水泥进行复掺时,随普通硅酸盐水泥占胶凝材料比例的增加,固化土抗压强度和劈裂强度逐渐提高,膨胀量逐渐降低。当普通硅酸盐水泥比例由60%上升到70%时,固化土强度提高最为显著,两种水泥的互补性发挥得最好,CBR可达235%,28 d强度可达2.25 MPa。     

东沙特大桥主桥43号墩基础空洞施工处理

结合东沙特大桥主桥43号辅墩基础空洞施工处理措施,介绍双液（普通硅酸盐水泥浆及水玻璃）旋喷注浆的施工工艺。     

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。     

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。     

一种泥质软岩隧道纳米硅溶胶－铝酸盐水泥复合浆材设计及性能优化分析

针对泥质软岩隧道注浆加固需求以及常用单一浆材性能存在的弊端，将纳米硅溶胶和铝酸盐水泥作为主剂，按照硅溶胶∶水∶铝酸盐水泥为100 mL∶100 mL∶120 g的基本配比组成复合注浆材料进行研究。初期研究发现，简单将纳米硅溶胶与铝酸盐水泥复合会导致结石率低且结石体存在裂缝等问题。针对结石率问题，选取硅酸钠和硅酸盐水泥，研究各自掺量对结石率、3 d抗压强度和凝胶时间的影响规律，在满足结石率达到100%的前提下，以3 d抗压强度为主、凝胶时间为辅，综合得出硅酸钠为提高结石率的优选外加剂，推荐掺量为铝酸盐水泥的1%。然后，将硅酸钠掺量1%作为常规配比用于后续试验。针对开裂问题，选取硅灰、氧化镁、氧化钙和可再分散乳胶粉，研究各自掺量对裂缝、3 d抗压强度和凝胶时间的影响规律。在满足裂缝得到完全治理的前提下，以3 d抗压强度和凝胶时间为参考依据，得出氧化镁为防治开裂的优选外加剂，推荐掺量为铝酸盐水泥的0.6%。最后，基于界面过渡区理论，评估优化浆材对滇中引水香炉山隧洞泥岩的加固效果。结果表明，岩-浆界面过渡区宽度平均仅88.6 μm，显微硬度下降幅度较小，岩-浆结合处微结构较紧固。     

三灰稳定砂砾力学性能研究

以石灰、粉煤灰、普通硅酸盐水泥和石灰、粉煤灰、硫铝酸盐水泥稳定砂砾为研究对象,通过无侧限抗压强度试验及劈裂拉伸强度试验研究稳定砂砾力学性能。结果表明:在相同的无机结合材料掺量下,养护早期石灰、粉煤灰、硫铝酸盐水泥稳定砂砾的无侧限抗压强度和劈裂拉伸强度均较大,随着养护龄期的增长,两类稳定砂砾的强度趋于接近;相同养护龄期稳定砂砾的强度随无机结合材料掺量的增加而增大;当无机结合材料掺量相同,水泥掺量越多,稳定砂砾强度越高。     

离子土壤固化剂固化红黏土强度特性

为研究液态离子型土壤固化剂加固红黏土的强度特性，采用美国Road Bond公司生产的液态离子型土壤固化剂对浙江金华地区的红黏土进行加固。在试验确定的最佳离子土壤固化剂掺量0.014%条件下，通过在试样土中加入不同掺量水泥、石灰，成型2种不同压实度（96%、98%）试件，分别进行固化土混合料的抗压回弹模量、抗压强度、劈裂强度和冻融强度试验，分析离子土壤固化剂加固红黏土的强度变化规律，并铺筑试验路进行验证。研究结果表明：红黏土中加入离子土壤固化剂后，其塑性指数有所降低，形成更为密实结构，固化剂、水泥或石灰的掺入都能增加混合料的抗压回弹模量，且在其他条件相同的情况下，掺入石灰对抗压回弹模量的增强效果优于水泥；各配合比混合料的7 d无侧限抗压强度受压实度影响较为显著，98%压实度固化效果优于96%压实度，固化剂、水泥、石灰的掺入均可较好提升试件的劈裂强度，随着水泥掺量的增加，其冻融抗压强度损失BDR也随之提高，其抗冻性能越好。结合现场试验路的情况，建议在实际工程中严格控制其压实度。     

搅拌方式对水泥稳定碎石混合料抗压强度的影响

为了提高水泥稳定碎石混合料的搅拌均匀性,改善抗压强度,采用正交试验的方法,对水泥质量比（用量,下文同）为4%的悬浮密实型混合料,通过分析振动搅拌条件下不同位置混合料的7 d无侧限抗压强度及其变异系数,确定搅拌时间、湿拌时间、振动频率和搅拌速度的合理取值与匹配,并在此基础上对3%、4%和5%水泥用量的悬浮密实型和骨架密实型混合料,开展振动搅拌与普通搅拌的对比试验,分析振动搅拌对水泥稳定碎石混合料抗压强度的影响。结果表明：在振动搅拌条件下,搅拌时间对混合料抗压强度的影响最大,振动频率和搅拌速度次之,湿拌时间的影响最小,并且随着各搅拌参数取值的增大,抗压强度增加且变异系数降低;在选用合理搅拌参数的基础上,振动搅拌能够显著提升混合料的强度指标,但随着水泥用量增加,振动搅拌混合料的强度提高率降低;与普通强制搅拌相比,振动搅拌悬浮密实型混合料的强度平均提高20.7%,骨架密实型混合料的强度平均提高16.1%,强度变异系数降低约40%;在相同的水泥用量下,振动搅拌和普通强制搅拌的骨架密实型混合料强度都明显高于悬浮密实型,但振动搅拌对悬浮密实型混合料更为敏感,强度提升幅度更大。     

粉煤灰水泥粉体颗粒堆积密度对其性能的影响

将纯硅酸盐水泥、粉煤灰按不同的粉磨时间和匹配处理成若干个不同颗粒群分布的试样,粉煤灰和水泥以各种颗粒群匹配(粉煤灰掺量均为40%)制成一系列粉煤灰硅酸盐水泥,进行胶砂强度、流动度检验。采用灰色关联分析方法研究粉煤灰水泥颗粒群堆积密度对粉煤灰水泥强度与流动度的影响。系统深入地研究了堆积密实程度与水泥胶砂性能的关系,为粉煤灰的有效利用提供理论依据。     

固化剂稳定磷石膏路基填料的工程特性研究

为提高磷石膏路基填料的强度和水稳定性,降低有害物质溶出,采用甲基硅酸钠、硅酸钠和乳化剂制备磷石膏固化剂（CA）,并将质量比为0.5%、1.0%、1.5%和2.0%的CA加入到磷石膏中制备CA稳定磷石膏混合料（CASP）,研究了CA掺量对CASP的力学性质（加州承载比CBR、回弹模量、无侧限抗压强度和剪切强度）、水稳定性（泡水软化系数和接触角）与有害物质溶出量的影响规律,并结合扫描电镜试验揭示了CASP的强度形成与水稳定性增强机理。结果表明：CA中的硅酸钠与磷石膏可生成硅酸钙凝胶与硫酸钠晶体,前者的胶凝作用和后者的填充作用提高了磷石膏的强度和密实度,CASP的CBR、回弹模量、无侧限抗压强度和剪切强度随着CA掺量的增加而大幅提升;由CA中的甲基硅酸钠所生成的聚硅氧烷憎水膜,改变了磷石膏颗粒表面的亲疏水性质,降低了磷石膏孔隙,改善了磷石膏的水稳定性,CASP的泡水软化系数随着CA掺量的增加而变大,掺2.0%CA的CASP与水分的接触角为91.4°;浸水11 d后掺1.0%CA的CASP可满足高速公路的路床填料CBR不小于8%和路基回弹模量不低于40 MPa的技术要求;通过硅酸钙凝胶的物理吸附和化学结合,以及憎水膜的填充固封,CA显著降低了磷石膏砷、铬、铅、氟离子和磷酸根的溶出量,掺0.5%CA的CASP浸出液中砷、铬和铅含量分别满足地下水Ⅰ级、Ⅱ级和Ⅳ级标准。     

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。