現(xiàn)如今,全國隧道與地下工程建設面臨“構造復雜、地質環(huán)境多變、災害頻發(fā)”的嚴峻考驗,施工中遭遇的突水災害治理堪稱世界級工程難題,現(xiàn)階段注漿材料在注漿前期工作性、后期耐久性兩個方面存在一定缺陷。為了解決此類問題,本文主要研究影響C-S材料性能的主要因素,通過控制一級粉煤灰摻量、A液(水泥凈漿)水灰比、A液B液體積比、磷酸氫二鈉摻量等變量對C-S雙液注漿材料進行一系列的改良。首先采用正交實驗選取最優(yōu)的改性C-S材料配方;其次在實驗室條件下將改性C-S材料與普通注漿材料在流變性能、抗水溶蝕性等性能進行對比,并通過宏觀和微觀兩個手段進行分析;最后利用固-流藕合模型進行注漿模擬,研究分析改性C-S材料與普通注漿材料的注漿性能,并提出符合改性C-S材料的注漿方程。主要研究成果如下:(1)C-S材料中A液(水泥凈漿)根據(jù)析水率、流動度兩個條件綜合考慮:水灰比越大,A液析水率越大,注漿效果越差;水灰比越大,水泥顆粒越分散,早期水泥顆粒之間水化后連接較少,水泥早期水化速度減慢,從而流動度越大。綜合考慮,C-S材料的A液(水泥凈漿)水灰比應控制在0.7-1.3之間。(2)A液的水灰比、A液與B液之間的體積比、一級粉煤灰摻量、NaH_2PO_4摻量都會影響C-S材料的凝結時間,其中NaH_2PO_4在某種程度上能夠很好地控制C-S材料的凝結時間。提高A液的水灰比可以提高C-S材料的流動度,粉煤灰的加入可以很好地改善C-S材料的流動度。降低A液的水灰比、降低一級粉煤灰摻量、降低NaH_2PO_4摻量可以降低C-S材料早期的析水率。(3)通過正交實驗確定了改性C-S材料的配方,利用實驗室條件將改性C-S材料、普通C-S材料、單液材料進行性能對比。通過XRD、SEM等微觀手段重點分析在抗水溶蝕性能方面改性C-S性能優(yōu)于傳統(tǒng)C-S材料的原因。最終得出改性C-S材料在流變性能、抗水溶蝕性能方面優(yōu)于傳統(tǒng)注漿材料。(4)利用固-流耦合地層模型進行注漿模擬,模擬發(fā)現(xiàn)在相同注漿量的條件下,改性C-S材料的注漿有效擴散半徑要大于傳統(tǒng)注漿材料的有效擴散半徑,注漿效果較好;并通過流變力學對注漿公式進行推導,根據(jù)現(xiàn)場試驗對公式進行修正,得出了能反應實際注漿情況的注漿方程。
【學位單位】：重慶交通大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2018
【中圖分類】：TU52
【部分圖文】：

圖 2-1 激光粒度分析儀表 2.5 珞璜一級煤灰的粒徑分布體積平均徑[4,3]:10.09um 面積平均徑[3,2]:2.832um長度平均徑[2,1]:0.927um 比表面積(SSA):0.784m^2/g累積% 粒徑μm 區(qū)間% 累積% 粒徑μm0 2.671-3.290 5.18 34.02 75.07-92.0 3.290-4.053 5.67 39.69 92.47-1130 4.053-4.993 6.29 45.98 113.9-1400.01 4.993-6.150 6.58 52.56 140.3-1720.2 6.150-7.576 6.59 59.15 172.8-212

圖 3.1 不同水灰比析水率情況1.4 析水率數(shù)據(jù)分析根據(jù)表 3.2 的數(shù)據(jù)，利用析水率率計算公式 3.1 計算析水率率，計算結制成圖 3.2。100%-12 Hhh 式中， ——析水率率1h——靜置 3h 后離析水面高度（mm）2h——靜置 24h 后水泥漿膨脹面高度（mm）H ——最初填灌水泥漿面高度（mm）

20圖 3.2 不同水灰比的析水率由圖 3.1、圖 3.2 可以明顯觀測到不同水灰比下，水泥凈漿的析水率情況：① 水泥漿體水灰比越大，析水率現(xiàn)象越為嚴重，水泥凈漿的析水率主要有水泥顆粒的下沉導致；② 分析上述情況可以得到水灰比為 0.4 及水灰比更小的水泥凈漿基本不產(chǎn)生析水率；水灰比為 0.4~0.7 時，開始出現(xiàn)少量析水率；水灰比為 0.7~1.0時，析水率率在 15%以內；水灰比為 1.0~1.3 時，析水率率增大明顯； 水灰比為 1.3~5.0 時，析水率率趨于穩(wěn)定增長狀態(tài)。③ 曲線在水灰比為 1.3 時出現(xiàn)明顯的拐點。3.1.5 析水率原因及分析結論（1）析水率原因水泥的凝結時間、細度、比表面積與顆粒分布都會影響水泥的析水率性能。水泥的凝結時間越長，所配制的混凝土凝結時間越長，且凝結時間的延長幅度比水泥凈漿成倍地增長
【參考文獻】

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本文編號：2837241