高穩(wěn)定性水泥漿注漿材料制備研究

毛盼盼,丁清珍,李 慧

（中國礦業(yè)大學（北京）化學與環(huán)境工程學院,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

（中國礦業(yè)大學（北京）化學與環(huán)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(jié)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(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(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,在適當溫度下(600～900 ℃) 經(jīng)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(guī)則的,呈現(xiàn)熱力學介穩(wěn)狀態(tài),在適當激發(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(wěn)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(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(fā)現(xiàn)：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(jīng)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(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(jù)前人經(jīng)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(jié)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(fā)現(xiàn)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(jīng)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(jié)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(jié)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(xiàn)狀[J].建材發(fā)展導向,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.