高穩(wěn)定性水泥漿注漿材料制備研究

毛盼盼,丁清珍,李 慧

（中國(guó)礦業(yè)大學(xué)（北京）化學(xué)與環(huán)境工程學(xué)院,北京 100083）

高穩(wěn)定性水泥漿注漿材料制備研究

毛盼盼,丁清珍,李 慧

（中國(guó)礦業(yè)大學(xué)（北京）化學(xué)與環(huán)境工程學(xué)院,北京 100083）

本文通過(guò)在水灰比0.75水泥基中研究偏高嶺土用量，和減水劑的用量，觀察其懸浮性，測(cè)其流動(dòng)性和強(qiáng)度，來(lái)制備出與所給樣品（即加入定量懸浮劑的水泥基注漿材料），性能相近或者性能更好的注漿材料，最終得出結(jié)論：在偏高嶺土為14%，減水劑為0.5%配比時(shí)，水灰比為0.75的水泥基注漿材料達(dá)到所給樣品的性能。

偏高嶺土；減水劑；注漿

隨著國(guó)內(nèi)外外加劑的迅速發(fā)展,灌漿料的發(fā)展也日新月異。除常規(guī)產(chǎn)品外,各種高端產(chǎn)品注漿材料日趨發(fā)展。礦用懸浮劑[1]作為一種灌漿材料添加劑價(jià)格貴，成本高，尋找一種達(dá)到其性能而又成本低廉替代品是制備高穩(wěn)定性水泥注漿的關(guān)鍵。作為礦用懸浮劑的替代品偏高嶺土是以高嶺土為原料,在適當(dāng)溫度下(600～900 ℃) 經(jīng)脫水形成的無(wú)水硅酸鋁(Al2O3· 2SiO2,AS2) 。由于偏高嶺土的分子排列是不規(guī)則的,呈現(xiàn)熱力學(xué)介穩(wěn)狀態(tài),在適當(dāng)激發(fā)下具有膠凝性，具有很高的火山灰活性。其可用作礦物摻和劑[2]。

本文在水灰比0.75的水泥中研究偏高嶺土的用量，和減水劑的用量，觀察其懸浮性，測(cè)其流動(dòng)性和強(qiáng)度，最終制備出與所給樣品性能相近的注漿材料。

1 實(shí)驗(yàn)

1.1 原料

本試驗(yàn)是在高穩(wěn)定性水泥漿中，用減水劑和偏高嶺土代替礦用懸浮劑。實(shí)驗(yàn)原料:普通硅酸鹽水泥，實(shí)驗(yàn)室用自來(lái)水，礦用懸浮劑（山西某礦產(chǎn)固態(tài)粉末），聚羧酸高效減水劑，偏高嶺土（河南焦作煜坤礦業(yè)有限公司產(chǎn)）密度為2.6 g/cm3；顏色為白色。SiO2含量為46%-52%，Al2O3含量為38%-46%。

1.2 主要儀器設(shè)備

電動(dòng)攪拌器，恩格拉粘度計(jì)，孔徑0.25 mm的篩子，250ml量筒，水泥試塊壓力試驗(yàn)機(jī)。

1.3 原試樣的性能

選定水灰比為0.75，加入10%的礦用懸浮劑為原試樣，在實(shí)驗(yàn)室測(cè)水泥漿性能發(fā)現(xiàn)：水泥漿相對(duì)粘度為1.36，3，7，28天后膠凝強(qiáng)度為3.738KN，5.432KN，7.588KN。

經(jīng)驗(yàn)表明減水劑適宜量[3]為0.1%-0.5%，本實(shí)驗(yàn)加入0.4%的減水劑，通過(guò)對(duì)比不同含量偏高嶺土的水泥漿性能，研究偏高嶺土對(duì)水泥漿性能的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明在一定范圍內(nèi)，隨偏高嶺土取代水泥的量增加，3天，7天，28天后水泥漿膠凝強(qiáng)度降低。原因是偏高嶺土火性遠(yuǎn)高于礦渣和粉煤灰，和硅灰相近理論上能顯著增強(qiáng)水泥基的強(qiáng)度，但由于減水劑量的作用，反而沒(méi)有達(dá)到預(yù)期效果，所以本實(shí)驗(yàn)的重點(diǎn)是找到一個(gè)減水劑和偏高嶺土的最佳量。

2 減水劑用量的確定

根據(jù)前人經(jīng)驗(yàn)，偏高嶺土適宜量[4]為10%-15%，本實(shí)驗(yàn)加入15%的偏高嶺土，通過(guò)對(duì)比不同含量減水劑的水泥漿性能，研究減水劑對(duì)水泥漿性能的影響，確定減水劑的最佳用量。

試驗(yàn)用相同150g偏高嶺土，普通硅酸鹽水泥850g，實(shí)驗(yàn)室用自來(lái)水750ml，但減水劑從0ml，1ml，2ml，3ml，4ml，5ml，6ml不同并依次記為0號(hào)，1號(hào)，2號(hào)，3號(hào)，4號(hào)，5號(hào)，6號(hào)試樣。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析比較原試樣與七組減水劑變化試樣強(qiáng)度，懸浮性最終刻度，試樣相對(duì)粘度發(fā)現(xiàn)符合強(qiáng)度要求的有試樣5號(hào)和6號(hào)。符合懸浮性要求的有試樣0號(hào)，1號(hào)，2號(hào)，3號(hào)，4號(hào)，5號(hào)。六組試樣相對(duì)粘度均符合要求。最終得出

在減水劑為0.5%時(shí)，水泥漿強(qiáng)度，流動(dòng)性，相對(duì)粘度均滿足要求，所以在本次試驗(yàn)中，以減水劑為0.5%配制注漿材料

3 偏高嶺土用量的確定

在確定減水劑用量為0.5%通過(guò)對(duì)比不同含量偏高嶺土的水泥漿性能，研究偏高嶺土對(duì)水泥漿性能的影響，確定偏高嶺土的最佳用量。

通過(guò)測(cè)得實(shí)驗(yàn)樣的性能指標(biāo)（懸浮性，流動(dòng)性，相對(duì)粘度）和原試樣的性能指標(biāo)對(duì)比分析可知在偏高嶺土摻量為5%以下時(shí)，懸浮性過(guò)差；在偏高嶺土摻量在20%以上時(shí)，強(qiáng)度過(guò)低。所以我們把偏高嶺土摻量選擇在5%-20%之間。選定1號(hào)、2號(hào)、3號(hào)、4號(hào)、5號(hào)，6號(hào)、7號(hào)為按一定比例偏高嶺土取代水泥的試驗(yàn)試樣。試樣配料如下：實(shí)驗(yàn)室用相同自來(lái)水750ml，減水劑為5ml，但不同量普通硅酸鹽水泥和偏高嶺土混合并依次1號(hào)，2號(hào)，3號(hào)，4號(hào)，5號(hào)，6號(hào)，7號(hào)實(shí)驗(yàn)組。

分析七組實(shí)驗(yàn)28天后強(qiáng)度和懸浮性，可以看出減水劑增至0.5%后，水泥漿膠凝強(qiáng)度明顯增加，水泥漿懸浮性明顯變差。強(qiáng)度符合要求的有1組，2組，3組，4組，5組。

以上實(shí)驗(yàn)分析可以得出，當(dāng)減水劑為0.5%，偏高嶺土為14%時(shí)，水灰比為0.75的水泥漿注漿材料三方面性能達(dá)到最好。所以本次制備實(shí)驗(yàn)選取原料為，減水劑0.5%，偏高嶺土14%。

4 制備注漿材料水泥漿性能的檢測(cè)

純水泥漿強(qiáng)度，原試樣，制備樣品取代號(hào)1,2,3.原料配比見(jiàn)下表

代號(hào) 水泥g 水g 懸浮劑g 減水劑ml偏高嶺土g 1 1000 750 0 0 0 2 900 750 100 0 0 3 860 750 0 5 140

經(jīng)過(guò)對(duì)1，2，3試驗(yàn)品3天，7天，28天強(qiáng)度檢測(cè)，流動(dòng)性檢測(cè)和懸浮性檢測(cè)，結(jié)果為得出即制備樣品強(qiáng)度大于原樣品強(qiáng)度，大于純水泥漿膠凝強(qiáng)度。符合要求，制備樣品流動(dòng)性大于純水泥漿流動(dòng)性，大于原樣品流動(dòng)性。符合要求。

制備樣品懸浮性好于原樣品流動(dòng)性，好于純水泥漿流動(dòng)性。符合要求。

5 結(jié)論

（1）水泥漿相對(duì)粘度隨偏高嶺土摻量的增加有增大趨勢(shì)，但變化不明顯；懸浮性隨偏高嶺土摻量的增加而逐漸變好，3天，7天，28天膠凝強(qiáng)度隨著偏高嶺土摻量的增加而先升高再減??；當(dāng)減水劑量一定時(shí)，偏高嶺土摻量為14%的強(qiáng)度符合要求。

（2）水泥漿相對(duì)粘度隨減水劑用量的增加而逐漸減少，變化趨勢(shì)明顯，懸浮性隨減水劑用量的增加而逐漸變差；3天，7天，28天膠凝強(qiáng)度隨著減水劑用量的增多而逐漸增大。

（3）在偏高嶺土摻量為14%，減水劑用量為0.5%時(shí)，水灰比為0.75的注漿材料水泥漿取得最佳的力學(xué)性能。

[1]鄧崗，胡江，偏高嶺土在水泥混凝土中的應(yīng)用研究現(xiàn)狀[J].建材發(fā)展導(dǎo)向,2010(04).

[2]李明，王立久.偏高嶺土的研究現(xiàn)狀及展望[Z].大連理工大學(xué)土木系,遼寧大連.

[3]Bonneau O,Poulin C.Reactive Powder Concrete: from Theory to Practice.Concrete International，1996.

[4]Richard P，Marcel CheyrezyComposition ofReactive Powder Concrete.Cement and Concrete Research，1995.