高穩定性水泥漿注漿材料制備研究

毛盼盼,丁清珍,李 慧

（中國礦業大學（北京）化學與環境工程學院,北京 100083）

高穩定性水泥漿注漿材料制備研究

毛盼盼,丁清珍,李 慧

（中國礦業大學（北京）化學與環境工程學院,北京 100083）

本文通過在水灰比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，測其流動性和強度，來制備出與所給樣品（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，最終得出結論：在偏高嶺土為14%，減水劑為0.5%配比時，水灰比為0.75的水泥基注漿材料達到所給樣品的性能。

偏高嶺土；減水劑；注漿

隨著國內外外加劑的迅速發展,灌漿料的發展也日新月異。除常規產品外,各種高端產品注漿材料日趨發展。礦用懸浮劑[1]作為一種灌漿材料添加劑價格貴，成本高，尋找一種達到其性能而又成本低廉替代品是制備高穩定性水泥注漿的關鍵。作為礦用懸浮劑的替代品偏高嶺土是以高嶺土為原料,在適當溫度下(600～900 ℃) 經脫水形成的無水硅酸鋁(Al2O3· 2SiO2,AS2) 。由于偏高嶺土的分子排列是不規則的,呈現熱力學介穩狀態,在適當激發下具有膠凝性，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，測其流動性和強度，最終制備出與所給樣品性能相近的注漿材料。

1 實驗

1.1 原料

本試驗是在高穩定性水泥漿中，用減水劑和偏高嶺土代替礦用懸浮劑。實驗原料:普通硅酸鹽水泥，實驗室用自來水，礦用懸浮劑（山西某礦產固態粉末），聚羧酸高效減水劑，偏高嶺土（河南焦作煜坤礦業有限公司產）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 主要儀器設備

電動攪拌器，恩格拉粘度計，孔徑0.25 mm的篩子，250ml量筒，水泥試塊壓力試驗機。

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，在實驗室測水泥漿性能發現：水泥漿相對粘度為1.36，3，7，28天后膠凝強度為3.738KN，5.432KN，7.588KN。

經驗表明減水劑適宜量[3]為0.1%-0.5%，本實驗加入0.4%的減水劑，通過對比不同含量偏高嶺土的水泥漿性能，研究偏高嶺土對水泥漿性能的影響。實驗結果表明在一定范圍內，隨偏高嶺土取代水泥的量增加，3天，7天，28天后水泥漿膠凝強度降低。原因是偏高嶺土火性遠高于礦渣和粉煤灰，和硅灰相近理論上能顯著增強水泥基的強度，但由于減水劑量的作用，反而沒有達到預期效果，所以本實驗的重點是找到一個減水劑和偏高嶺土的最佳量。

2 減水劑用量的確定

根據前人經驗，偏高嶺土適宜量[4]為10%-15%，本實驗加入15%的偏高嶺土，通過對比不同含量減水劑的水泥漿性能，研究減水劑對水泥漿性能的影響，確定減水劑的最佳用量。

試驗用相同150g偏高嶺土，普通硅酸鹽水泥850g，實驗室用自來水750ml，但減水劑從0ml，1ml，2ml，3ml，4ml，5ml，6ml不同并依次記為0號，1號，2號，3號，4號，5號，6號試樣。

實驗結果分析比較原試樣與七組減水劑變化試樣強度，懸浮性最終刻度，試樣相對粘度發現符合強度要求的有試樣5號和6號。符合懸浮性要求的有試樣0號，1號，2號，3號，4號，5號。六組試樣相對粘度均符合要求。最終得出

在減水劑為0.5%時，水泥漿強度，流動性，相對粘度均滿足要求，所以在本次試驗中，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%通過對比不同含量偏高嶺土的水泥漿性能，研究偏高嶺土對水泥漿性能的影響，確定偏高嶺土的最佳用量。

通過測得實驗樣的性能指標（懸浮性，流動性，相對粘度）和原試樣的性能指標對比分析可知在偏高嶺土摻量為5%以下時，懸浮性過差；在偏高嶺土摻量在20%以上時，強度過低。所以我們把偏高嶺土摻量選擇在5%-20%之間。選定1號、2號、3號、4號、5號，6號、7號為按一定比例偏高嶺土取代水泥的試驗試樣。試樣配料如下：實驗室用相同自來水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，2號，3號，4號，5號，6號，7號實驗組。

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

以上實驗分析可以得出，當減水劑為0.5%，偏高嶺土為14%時，水灰比為0.75的水泥漿注漿材料三方面性能達到最好。所以本次制備實驗選取原料為，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

純水泥漿強度，原試樣，制備樣品取代號1,2,3.原料配比見下表

代號 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

經過對1，2，3試驗品3天，7天，28天強度檢測，流動性檢測和懸浮性檢測，結果為得出即制備樣品強度大于原樣品強度，大于純水泥漿膠凝強度。符合要求，制備樣品流動性大于純水泥漿流動性，大于原樣品流動性。符合要求。

制備樣品懸浮性好于原樣品流動性，好于純水泥漿流動性。符合要求。

5 結論

（1）水泥漿相對粘度隨偏高嶺土摻量的增加有增大趨勢，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天膠凝強度隨著偏高嶺土摻量的增加而先升高再減小；當減水劑量一定時，偏高嶺土摻量為14%的強度符合要求。

（2）水泥漿相對粘度隨減水劑用量的增加而逐漸減少，變化趨勢明顯，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，水灰比為0.75的注漿材料水泥漿取得最佳的力學性能。

[1]鄧崗，胡江，偏高嶺土在水泥混凝土中的應用研究現狀[J].建材發展導向,2010(04).

[2]李明，王立久.偏高嶺土的研究現狀及展望[Z].大連理工大學土木系,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.