發(fā)布時(shí)間：2020-11-13 23:39

　　 隨著城市化的不斷深入,城市地下空間的開(kāi)發(fā)利用已成為國(guó)家建設(shè)的重點(diǎn)。對(duì)于一些處于復(fù)雜地層的地下工程,尤其是位于高含水量的軟粘土地層、高液化程度的砂層的地下工程,普通的水泥基注漿材料由于其抗水溶蝕性能差、早期強(qiáng)度低、易受地下水稀釋、易分層離析等缺陷,已經(jīng)不能很好的滿(mǎn)足人們對(duì)大型隧道工程的要求。新型注漿材料具有速凝、早強(qiáng)、結(jié)石率高、高固水、經(jīng)濟(jì)環(huán)保等特點(diǎn),可作為一種優(yōu)良的注漿材料。研究新型注漿材料原材料對(duì)新型注漿材料強(qiáng)度及微觀結(jié)構(gòu)的影響,將有助于了解新型注漿材料的作用機(jī)制,以便改善其強(qiáng)度特性,使其得以推廣使用。主要的研究?jī)?nèi)容和結(jié)論如下:通過(guò)試驗(yàn)分析了石灰、SiO_2、水灰比、養(yǎng)護(hù)齡期對(duì)新型注漿材料抗折強(qiáng)度和抗壓強(qiáng)度的影響。不同的石灰對(duì)不同水灰比的新型注漿材料的強(qiáng)度影響不同。水灰比1.0時(shí),新型注漿材料的強(qiáng)度隨著石灰中CaO含量的增加而增加,水灰比2.0時(shí)則呈相反趨勢(shì)。不同SiO_2對(duì)新型注漿材料強(qiáng)度影響不同。配比合理時(shí),微米SiO_2的加入使新型注漿材料的強(qiáng)度提高5%左右;而納米SiO_2的加入反而使材料強(qiáng)度值降低20%左右。新型注漿材料的強(qiáng)度隨著水灰比的增加而降低,水灰比增加0.5時(shí),強(qiáng)度降低約40%。隨著養(yǎng)護(hù)齡期的增加,新型注漿材料的抗壓強(qiáng)度持續(xù)增加,抗折強(qiáng)度則是先增加后降低。通過(guò)BET和MIP試驗(yàn)分析了石灰、SiO_2、水灰比和養(yǎng)護(hù)齡期對(duì)新型注漿材料孔結(jié)構(gòu)的影響。孔結(jié)構(gòu)試驗(yàn)結(jié)果表明新型注漿材料是一種多孔、較大孔材料。對(duì)于水灰比1.5和2.0的新型注漿材料,孔徑為0~200nm的孔的孔體積占14.61%~19.98%,孔徑為200~1000nm的孔的孔體積占61.55%~77.06%,孔徑為1000~10000nm的孔的孔體積占3.56%~20.09%,孔徑大于10000nm的孔的孔體積占2.57%~3.40%。孔結(jié)構(gòu)試驗(yàn)與強(qiáng)度試驗(yàn)相吻合,各影響因素對(duì)新型注漿材料的孔結(jié)構(gòu)的影響主要表現(xiàn)為強(qiáng)度低的新型注漿材料孔體積大,大孔徑孔多。通過(guò)TGA-DSC和SEM試驗(yàn),分析了石灰、SiO_2、水灰比、養(yǎng)護(hù)齡期對(duì)新型注漿材料水化產(chǎn)物(物相組成和微觀相貌)的影響。TGA-DSC獲得的曲線(xiàn)在90℃附近、230℃附近和660℃附近存在較明顯的3個(gè)吸熱峰,表明新型注漿材料的主要水化產(chǎn)物為鈣礬石、鋁膠和C-S-H/C-A-S-H凝膠,SEM-EDS分析獲得了相同的結(jié)論。當(dāng)以上各類(lèi)產(chǎn)物的數(shù)量較多時(shí),新型注漿材料的微觀結(jié)構(gòu)更為致密,宏觀強(qiáng)度特性更好。采用3D-XRM系統(tǒng)和三維可視化軟件對(duì)新型注漿材料進(jìn)行三維重構(gòu),獲得新型注漿材料的三維重構(gòu)模型,對(duì)各組成相進(jìn)行定量分析,為新型注漿材料微觀結(jié)構(gòu)的研究提供了可供參考的方法。對(duì)比了本文所用的三種不同的測(cè)孔方法獲得的結(jié)果,三種測(cè)孔方法各有優(yōu)勢(shì),BET更適合測(cè)試孔徑小于50nm的孔,3D-XRM在測(cè)試微米級(jí)別的孔上體現(xiàn)出優(yōu)越性,MIP則是能較為全面地展現(xiàn)新型注漿材料不同孔徑的孔分布。
【學(xué)位單位】：中國(guó)礦業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類(lèi)】：TU52;TU94
【部分圖文】：

CD階段：為材料的破壞階段。材料承載力達(dá)到峰值后，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)已經(jīng)完全破壞。應(yīng)力值開(kāi)始下降， 材料失去承載能力。圖1-1 高水速凝材料單軸抗壓應(yīng)力—應(yīng)變曲線(xiàn)Figure 1-1 Uniaxial compression stress-strain curve of high-water rapid-setting material孫恒虎[42]、胡華[86]等對(duì)不同齡期的高水速凝材料結(jié)石體進(jìn)行了單軸抗壓試驗(yàn)，得到了其單軸抗壓的應(yīng)力—應(yīng)變曲線(xiàn)。不同齡期的單軸抗壓應(yīng)力—應(yīng)變曲線(xiàn)的發(fā)展趨勢(shì)都基本符合以上所訴的四個(gè)階段，只是其發(fā)展階段的劃分與上述劃分稍有不同。何濤等[74]采用MTS力學(xué)試驗(yàn)系統(tǒng)，進(jìn)行了不同環(huán)境下（pH值）高水速凝材料結(jié)石體的單軸壓縮試驗(yàn)。在單軸壓縮下，高水速凝材料的材料屬性類(lèi)似某些軟弱巖石，屬?gòu)?塑蠕變性質(zhì)。試驗(yàn)結(jié)果表明，環(huán)境對(duì)高水速凝材料結(jié)石體的變形特性有顯著影響。高水速凝材料結(jié)石體在空氣環(huán)境以及水環(huán)境中受力時(shí)抵抗變形能力均變差。謝輝、劉長(zhǎng)武[85]通過(guò)單軸壓縮試驗(yàn)研究了含水率對(duì)高水速凝材料結(jié)石體變形特性的影響。研究結(jié)果表明高水速凝材料是一種彈塑性材料，水對(duì)結(jié)石體的變形破壞特點(diǎn)影響較明顯。橫向變形因擠壓出水而收縮，縱向變形量較大。含水率越低，鈣礬石分子微觀結(jié)構(gòu)越緊密

碩士學(xué)位論文8圖1-2 新型注漿材料三軸壓縮應(yīng)力—應(yīng)變曲線(xiàn)Figure 1-2 Triaxial compression stress-strain curve of new type of grouting material由圖1-2可以看出：a.三軸壓縮的開(kāi)始階段為彈性變形階段。該段曲線(xiàn)近似為直線(xiàn)，隨著應(yīng)力增加，應(yīng)變?cè)黾雍苄�，材料從開(kāi)始加載就直接進(jìn)入彈性階段，并在很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)保持彈性變形。b.第二階段為材料的屈服階段。該段曲線(xiàn)的特點(diǎn)是曲線(xiàn)逐漸上凸并彎曲，斜率逐漸變小。受壓變形逐漸增大，而荷載載值上升開(kāi)始變緩 。c.應(yīng)力開(kāi)始波動(dòng)并出現(xiàn)承載力最大值，該階段出現(xiàn)的上界即為新型注漿材料的峰值強(qiáng)度。由于圍壓的存在，,新型注漿材料結(jié)石體劈裂破壞后，雖然其變形很大但仍然具有較高的承載能力

能對(duì)水泥基材料至關(guān)重要，尤其是抗折故研究新型注漿材料的抗折強(qiáng)度及抗壓漿材料的抗折強(qiáng)度和抗壓強(qiáng)度，測(cè)試了的影響。同時(shí)，還采用了不同種類(lèi)的S對(duì)新型注漿材料強(qiáng)度特性的影響。驗(yàn)方案（Raw Materials and Ex高水灰比、速凝早強(qiáng)的特點(diǎn)。它是由甲鋁酸鈣水泥、添加劑A和水混合攪拌所。對(duì)試驗(yàn)所用材料進(jìn)行了XRF分析, X 射線(xiàn)熒光光譜儀，儀器型號(hào)為S8水泥、石膏以及兩種不同的石灰。試驗(yàn)取10g。
【參考文獻(xiàn)】

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1 蔣源;劉長(zhǎng)武;謝輝;李嘉峰;羅佩玉;;摻雜改性高水充填體主要物理力學(xué)參數(shù)測(cè)試分析[J];四川大學(xué)學(xué)報(bào)(工程科學(xué)版);2015年S1期

2 劉金虎;;超高水充填材料在巷道滅火中的應(yīng)用實(shí)踐[J];能源技術(shù)與管理;2015年02期

3 羅佩玉;劉長(zhǎng)武;謝輝;蔣源;;加荷速率與受力狀態(tài)對(duì)高水材料凝結(jié)體力學(xué)參數(shù)的影響[J];科學(xué)技術(shù)與工程;2015年12期

4 謝輝;劉長(zhǎng)武;;高水速凝材料結(jié)石體的原材料分析[J];科學(xué)技術(shù)與工程;2014年30期

5 齊博;董曉勇;高林海;;改性高水材料在沿空留巷中的探索與應(yīng)用[J];山東煤炭科技;2014年06期

6 何濤;劉長(zhǎng)武;葉定陽(yáng);王宇;;高水材料結(jié)石體抗壓強(qiáng)度環(huán)境效應(yīng)試驗(yàn)研究[J];四川大學(xué)學(xué)報(bào)(工程科學(xué)版);2014年S1期

7 管學(xué)茂;仲啟方;;超細(xì)水泥基注漿材料性能研究與工程應(yīng)用[J];煤礦安全;2013年06期

8 謝輝;劉長(zhǎng)武;;含水率對(duì)高水材料結(jié)石體變形特性的影響分析[J];四川大學(xué)學(xué)報(bào)(工程科學(xué)版);2013年S1期

9 吳德寶;萬(wàn)文;蔣鑫;;水泥-水玻璃基本性能研究[J];湖南工程學(xué)院學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2013年01期

10 鄭克仁;蔡峰良;周錫玲;;基于氮吸附的水泥-瀝青復(fù)合硬化體孔結(jié)構(gòu)分析[J];武漢理工大學(xué)學(xué)報(bào);2013年02期

本文編號(hào)：2882796