文档介绍：膨润土—水泥浆材的试验研究及应用
摘 要:为实现注浆堵水和加固同步进行的难题,以膨润土和硅酸盐水泥为主要原料,对“膨润土—水泥—早强减水剂—水玻璃”浆液的固化反应加固机理进行了可行性分析,并针对浆液的渗透性、粘度、凝胶时间以及膨润土—水泥浆材的试验研究及应用
摘 要:为实现注浆堵水和加固同步进行的难题,以膨润土和硅酸盐水泥为主要原料,对“膨润土—水泥—早强减水剂—水玻璃”浆液的固化反应加固机理进行了可行性分析,并针对浆液的渗透性、粘度、凝胶时间以及结石体的塑性强度、抗压强度、耐久性等因素进行了室内试验(正交试验、耐久性试验)研究,详细分析了浆液及结石体的物理化学特征,给出了浆材的最佳配比及相应的性能指标。通过地面注浆试验,验证了浆材对堵水加固的可行性,并取得了良好的治理效果。该类浆液与水泥类及一些常见的化学类浆材相比,具有价廉、储存方便、且无毒无污染的优点。
关键词:正交试验;耐久性试验;堵水加固;注浆材料
DOI:.37-1222/
注浆作为一种既可以封堵涌(突)水又能加固地层的技术方法,在公路隧道,城市地铁,矿山水害防治等领域得到了广泛的应用[1-3]。目前,用于堵水加固的注浆材料主要有水泥浆和化学浆两大类[4-9],其中,化学浆由于材料成本高,后期抗压强度低,且具有一定的毒性,对地下水产生一定的污染,未得到普遍采用;而水泥浆液虽然成本低、来源丰富且结石体强度高,但是其凝胶时间长且不易控制、结石率低、抗冲刷能力弱等缺陷,在防渗堵水工程(尤其是对动水条件下注浆堵水工程)应用中受到了限制。为此,本文借鉴已有注浆材料的特点,以膨润土和硅酸盐水泥为基料,同时掺入早强减水剂和水玻璃为添加剂,研制出适宜注浆堵水和加固的浆材,并对其性能进行了分析与讨论。
1 浆材性能的试验研究与分析
浆材配比试验及分析
黏度、凝胶时间、塑性强度、抗压强度是反映注浆堵水加固效果的4个重要指标。利用钠基膨潤土(SB)、(PC)、早强减水剂(HWA)和水玻璃(SS)作基料加入固化浆液中,在借助以往研究成果的基础上,采用正交试验法设计浆材配比试验,试验方案及结果见表1。
从极差分析结果可以看出:根据浆液凝胶时间的长短,其影响因素水平依次为水泥>原浆粘度>水玻璃>早强减水剂,凝胶时间最短的浆材组合为A3B3C3D3;从配制浆液的黏度来看,浆液黏度最小的浆材组合为A1B1C1D1,此时浆液的流动性更好;从浆液固结后3天塑性强度和7天抗压强度分析,最好的浆材组合均为A1B3C3D2,即SB:PC:HWA:SS=20:15::3时结石体的抵抗外界剪切稀释能力的最强。综合分析认为,配方A3B3C3D3浆液虽然凝胶时间短,但浆液黏度大,不利于浆液流动和渗透;配方A1B1C1D1浆液虽然黏度小,但凝胶时间长,且塑性强度和抗压强度弱,极易被水流冲刷带走;配方A1B3C3D2浆液不仅具有凝胶时间短、初始粘度小,而且结石体塑性强度和抗压强度均较高,适用于各种情况下的注浆堵水加固工程。因此,膨润土—水泥浆液的最佳配比为SB:PC:HWA:SS=20:15::3。
2 工程应用
安庆市某煤矿在东部运输大巷石门掘进