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膨胀复合浆液的物理力学性能试验研究

马波 雷进生 涂保林 戴康 程爽

马波,雷进生,涂保林,等. 膨胀复合浆液的物理力学性能试验研究[J]. 水利水运工程学报,2020(3):92-98 doi:  10.12170/20190227002
引用本文: 马波,雷进生,涂保林,等. 膨胀复合浆液的物理力学性能试验研究[J]. 水利水运工程学报,2020(3):92-98 doi:  10.12170/20190227002
(MA Bo, LEI Jinsheng, TU Baolin, et al. Experimental study on physical and mechanical properties of expanded composite slurry[J]. Hydro-Science and Engineering, 2020(3): 92-98. (in Chinese)) doi:  10.12170/20190227002
Citation: (MA Bo, LEI Jinsheng, TU Baolin, et al. Experimental study on physical and mechanical properties of expanded composite slurry[J]. Hydro-Science and Engineering, 2020(3): 92-98. (in Chinese)) doi:  10.12170/20190227002

膨胀复合浆液的物理力学性能试验研究

doi: 10.12170/20190227002
基金项目: 国家自然科学基金资助项目(51709155,51279092)
详细信息
    作者简介:

    马 波(1990—),男,河南南阳人,硕士,主要从事地基与基础工程加固等领域的研究。 E-mail:mabo_1027@163.com

    通讯作者:

    雷进生(E-mail:Lei-jinsheng@163.com)

  • 中图分类号: TU592

Experimental study on physical and mechanical properties of expanded composite slurry

  • 摘要: 目前普通硅酸盐水泥浆液是水利工程中最常用的注浆加固材料,针对其存在流动性差、析水率高、结石率低、结石体强度低、抗渗性能差等问题,采用单因素控制变量法和正交试验法,对制备的不同配合比的水泥基膨胀复合浆液进行黏度、密度以及结石体力学性能试验。试验结果表明:掺加粉煤灰可以增加浆液的和易性和流动性;掺加膨润土可以提高浆液的结石率和稳定性,同时降低浆液的析水率;掺加粉煤灰和膨润土的浆液流动性和结石率性能都有所改善,但是前期结石体强度较低,而后期强度主要靠粉煤灰的水化作用进行补充;水泥浆液掺加适量的膨胀剂对结石体的膨胀影响较大,并且可以提高结石体的抗渗性能。合理选择和控制粉煤灰、膨润土和膨胀剂掺量,可以明显改善和提高注浆效果。
  • 图  1  不同配合比的膨胀复合浆液黏度及密度值

    Figure  1.  Viscosity and density of expanded composite slurry with different mixing ratios

    图  2  不同配合比的结石体随时间变化的自由膨胀率

    Figure  2.  Free expansion rates of stone bodies with different proportions varied with time

    表  1  水泥的化学成分和物理性能

    Table  1.   Chemical composition and physical properties of cement

    密度/
    (g·cm−3)
    MgO/%SO3/%Cl−1 /%烧失量/%比表面积/
    (m2·kg−1)
    初凝时间/
    min
    终凝时间/
    min
    强度/MPa
    3 d28 d
    2.9<3.5<5.0<0.06<5.031222130422.443.2
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    表  2  粉煤灰的化学成分和物理性能

    Table  2.   Chemical composition and physical properties of fly ash

    细度2.6 um
    方孔筛筛余/%
    烧失量/%Al2O3/%SiO2/%水/%Cl−1/%SO3/%CaO/%碱/%铁/%游离氧化钙/%密度/
    (g·cm−3
    堆积密度/
    (g·cm−3
    166.548.629.10.850.0152.15.61.20.950.852.551.12
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    表  3  膨胀剂的化学成分和物理性能

    Table  3.   Chemical composition and physical properties of expansive agent

    比表面积/
    (cm2· g-1)
    细度水/%MgO/%总碱量/%增强剂/%聚丙烯纤维/%Cl−1 /%凝结时间
    0.08 mm筛筛余/%1.25 mm筛筛余/%初凝/min终凝/min
    ≥2 500≤7.2≤0≤2.92≤1.8≤0.4780.30.2≤0.009≥155≤245
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    表  4  不同配合比膨胀复合浆液的黏度和密度

    Table  4.   Viscosity and density values of expanded composite slurry with different mixing ratios

    试验编号水固比膨润土掺量/%粉煤灰掺量/%膨胀剂掺量/%浆液黏度/s浆液密度/
    (g·cm−3)
    10.6203010几乎不流动1.50
    20.820301031.221.42
    31.020301021.651.36
    40.815301026.471.43
    50.820301027.531.44
    60.825301028.341.46
    70.820201033.781.46
    80.820301029.251.44
    90.820401031.091.43
    100.82030528.471.45
    110.820301028.721.44
    120.820301530.591.45
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    表  5  膨胀型复合浆液结石体抗折强度

    Table  5.   Fold resistance of expansive composite slurry stone body

    试验编号浆液组分7 d抗折强度/MPa14 d抗折强度/MPa28 d抗折强度/MPa
    水固比膨润土/%粉煤灰/%膨胀剂/%
    10.62030102.1332.5052.678
    20.82030100.6501.1531.675
    31.02030100.3970.6951.015
    40.81530100.9901.4952.425
    50.82030100.7851.4651.690
    60.82530100.6451.3231.600
    70.82020101.0451.8702.045
    80.82030100.6301.3171.475
    90.82040100.4851.0601.315
    100.8203050.8251.5032.090
    110.82030100.7201.4751.877
    120.82030150.5221.2651.555
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    表  6  膨胀型复合浆液结石体抗压强度

    Table  6.   Compressive strength of expansive composite slurry stone body

    试验编号浆液组分7 d抗压强度/MPa14 d抗压强度/MPa28 d抗压强度/MPa
    水固比膨润土/%粉煤灰/%膨胀剂/%
    10.62030106.258.3010.04
    20.82030102.933.124.21
    31.02030102.292.423.04
    40.81530103.684.315.54
    50.82030103.613.814.89
    60.82530103.533.634.32
    70.82020104.314.686.32
    80.82030103.083.334.86
    90.82040102.623.144.24
    100.8203053.603.874.82
    110.82030103.573.854.87
    120.82030152.173.384.66
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    表  7  膨胀型复合浆液结石体不同龄期的自由膨胀率

    Table  7.   Free expansion rates of expansive composite slurry stone body at different ages

    试验编号浆液组分自由膨胀率/%
    水固比膨润土/%粉煤灰/%膨胀剂/%1 d3 d7 d14 d21 d28 d
    10.6152050.042 40.051 60.053 60.085 60.086 80.087 6
    20.62030100.068 80.078 00.080 40.104 80.118 80.123 6
    30.62540150.099 60.149 20.153 60.187 20.198 00.200 4
    40.81530150.032 40.070 80.074 00.086 80.089 60.092 8
    50.8204050.024 40.036 40.047 20.050 00.051 60.052 4
    60.82520100.030 00.051 60.062 80.072 40.074 40.075 2
    71.01540100.021 20.028 40.036 40.049 60.050 40.051 2
    81.02020150.025 20.056 00.067 60.075 20.077 20.078 4
    91.0253050.020 40.027 20.034 80.044 80.044 00.046 0
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    表  8  不同配合比的膨胀复合浆液结石体的渗透系数

    Table  8.   Permeability coefficients of expanded composite slurry stone bodies with different proportions

    试验编号水固比膨润土掺量/%粉煤灰掺量/%膨胀剂掺量/%渗水时的压力/MPa搜集渗水量/mL搜集时间/s渗透系数/(10−8 cm·s−1)
    10.6152050.901.0003 600 0.184
    20.6203010未渗水///
    30.6254015未渗水///
    40.81530150.201.1801 800 1.957
    50.8204050.201.8501 800 3.069
    60.82520100.300.8101 800 0.896
    71.01540100.202.0651 800 3.425
    81.02020150.201.2901 200 3.210
    91.0253050.205.60060027.866
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出版历程
  • 收稿日期:  2019-01-01
  • 网络出版日期:  2020-06-15
  • 刊出日期:  2020-06-01

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