李凱琦 陳 凱

(河南理工大學(xué)資源環(huán)境學(xué)院，河南焦作 454000)

水泥注漿材料屬于脆性材料，它的抗壓、抗彎強(qiáng)度低，抗沖強(qiáng)度差，脆性大，穩(wěn)定性差，結(jié)石率偏低，存在著嚴(yán)重的耐久性問題，作為一種結(jié)構(gòu)材料在應(yīng)用中受到很大限制。為了解決以上問題，因此研究和開發(fā)高性能注漿材料顯得尤為重要。本試驗(yàn)的目的是通過向普通硅酸鹽水泥中加入偏高嶺土、減水劑等摻合料，來制作高強(qiáng)度及耐久性優(yōu)良的普通硅酸鹽水泥注漿材料。

1 減水劑用量對(duì)水泥漿凝膠強(qiáng)度的影響

本試驗(yàn)選用的是聚羧酸系高效減水劑，按照固體量計(jì)算，摻量一般為0.1%～0.3%［1］，本次選用的是液體，摻入量初步定為0.1%～0.6%。其中，水泥∶偏高嶺土為85∶15，水用量為75%。

由于本組試驗(yàn)的目的是初步確定減水劑的最佳用量，這里測(cè)定各組試樣的3 d的強(qiáng)度，其中1號(hào)樣為基準(zhǔn)樣，2號(hào)、3號(hào)、4號(hào)、5號(hào)、6號(hào)和7號(hào)樣為添加不同量減水劑的水泥漿試樣。3 d強(qiáng)度的測(cè)定結(jié)果如表1所示。

表1 摻入不同量減水劑水泥漿試樣3 d的強(qiáng)度結(jié)果

從表1可以看出，在一定的范圍內(nèi)，隨著減水劑用量的增大，3 d的水泥漿凝膠強(qiáng)度也增大。另外，減水劑具有低引氣量的特點(diǎn)，并且使細(xì)小致密的氣泡均勻分布在注漿凝膠中，有利于增強(qiáng)混凝土強(qiáng)度［2］。從固結(jié)體強(qiáng)度考慮，本組試驗(yàn)中減水劑的用量為0.1%～0.6%。

2 減水劑用量對(duì)水泥漿的懸浮性的影響

按照配合比配制各組水泥漿，由于試驗(yàn)條件有限，本文采用比較簡(jiǎn)單的測(cè)析水率的方法來測(cè)定注漿材料的懸浮性。其懸浮性的測(cè)試結(jié)果如表2所示。

表2 摻入減水劑試樣懸浮性的測(cè)試結(jié)果

3 減水劑用量對(duì)水泥漿漿液粘度的影響

相對(duì)粘度是攪拌后靜止30 s的一定量體積泥漿從涂-4粘度計(jì)中流出100 mL所用的時(shí)間與水流出同體積所用的時(shí)間比。

通過測(cè)定，水的平均粘度為9.8 s。然后按照試樣配比配制水泥漿。注漿材料的相對(duì)粘度測(cè)定結(jié)果如表3所示。

表3 注漿材料的相對(duì)粘度

添加減水劑的漿液與基準(zhǔn)樣相比相對(duì)粘度都降低，并且隨著減水劑用量的增加，相對(duì)粘度降低幅度增大。在本試驗(yàn)中，從漿液的流動(dòng)性的角度考慮，減水劑的用量為0.3%～0.6%。

4 偏高嶺土用量與水泥漿凝膠強(qiáng)度的關(guān)系

本試驗(yàn)偏高嶺土的摻入量分別占凝膠材料質(zhì)量的0%，5%，10%，15%，20%，25%，本試驗(yàn)中減水劑的用量為每100 g凝膠材料添加0.4 mL。不同偏高嶺土摻入量的水泥漿的固結(jié)體3 d強(qiáng)度如圖1所示。由圖1可以看出，摻入偏高嶺土的高性能水泥漿注漿液的抗壓強(qiáng)度相對(duì)基準(zhǔn)樣的抗壓強(qiáng)度，都呈現(xiàn)增加的趨勢(shì)，并且摻入量為5%，10%和15%的增幅較大;當(dāng)偏高嶺土的摻入量大于15%時(shí)，高性能水泥漿固結(jié)體的抗壓強(qiáng)度略有下降。如果從固結(jié)體的抗壓強(qiáng)度單方面考慮，偏高嶺土的摻入量可以取5%，10%和15%。

圖1 不同偏高嶺土摻入量的水泥漿3 d的強(qiáng)度

圖2 偏高嶺土用量對(duì)相對(duì)粘度的影響

5 偏高嶺土用量對(duì)水泥漿相對(duì)粘度的影響

按照相對(duì)粘度的測(cè)定方法，結(jié)果如圖2所示。

從圖2可以看出，在一定范圍內(nèi)，水泥漿隨著偏高嶺土摻入量的增加，其相對(duì)粘度也呈現(xiàn)不同程度的增大。在本試驗(yàn)中是用相對(duì)粘度來表征流動(dòng)性，相對(duì)粘度越小，流動(dòng)性越大。為了保證高性能水泥注漿液的良好的流動(dòng)性，本試驗(yàn)暫時(shí)確定相對(duì)粘度小于1.30時(shí)符合標(biāo)準(zhǔn)，因此，偏高嶺土的摻入量可取5%，10%和15%。

6 偏高嶺土用量對(duì)水泥漿懸浮性的影響

不同偏高嶺土摻入量水泥漿的懸浮性測(cè)試結(jié)果如表4所示。

表4 不同偏高嶺土摻入量水泥漿的懸浮性測(cè)試結(jié)果

在一定范圍內(nèi)，隨著偏高嶺土摻入量的增加，水泥漿液的析水率呈下降趨勢(shì)，也就說明隨著偏高嶺土摻入量的增加，水泥漿液的懸浮性越好。由于偏高嶺土的摻入量小于5%時(shí)，水泥漿的懸浮性較差，所以偏高嶺土的摻入量為10%，15%，20%和25%。

7 結(jié)語

通過上述試驗(yàn)對(duì)比分析，得到以下結(jié)論：1)減水劑的用量為0.3% ～0.4%。但是，由于減水劑的價(jià)格較昂貴，市場(chǎng)價(jià)格為8 000元/t，因此本試驗(yàn)減水劑的最佳用量暫時(shí)確定為0.3%。2)偏高嶺土的摻入量為10%和15%效果較好。而摻入量為15%時(shí)固結(jié)體的抗壓強(qiáng)度比10%的略小;同時(shí)偏高嶺土的市場(chǎng)價(jià)為2 000元/t，是水泥價(jià)格的6倍～7倍，從水泥漿液的成本和固結(jié)體強(qiáng)度來考慮，本試驗(yàn)暫定偏高嶺土的最佳摻入量為10%。

［1］ 房滿滿，西曉林，林 東，等.聚羧酸系高效減水劑的研究現(xiàn)狀和應(yīng)用前景［J］.材料導(dǎo)報(bào)，2008，22(3)：78.

［2］ 鄭 剛，王汝敏，王宏軍，等.新型聚羧酸系高效減水劑PCS的實(shí)驗(yàn)研究［J］.材料導(dǎo)報(bào)，2006，20(3)：148.