【摘要】：本研究依托于國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目:“高放廢物深地質(zhì)處置中水泥基裂隙封閉材料的設(shè)計(jì)及服役行為研究”。主要研究深地質(zhì)處置工程中用于封閉天然屏障巖體間寬度約100μm裂隙的超細(xì)水泥灌漿材料,同時(shí)該超細(xì)水泥灌漿材料需具備高流態(tài)、高耐久性、優(yōu)良膨脹性以及低pH等性能。實(shí)驗(yàn)室將在外采購(gòu)的普通硅酸鹽水泥進(jìn)行二次粉磨,通過(guò)摻入助磨劑以及微研磨介質(zhì)等材料來(lái)制備超細(xì)硅酸鹽水泥。借助納米硅溶膠來(lái)調(diào)控灌漿材料的pH值,同時(shí)研究灌漿料的流變性能、力學(xué)性能、體積穩(wěn)定性等性能與水灰比、礦物摻合料、納米硅溶膠、減水劑和膨脹劑等調(diào)控材料的內(nèi)在關(guān)系,同時(shí)在室內(nèi)模擬灌漿材料的可灌性。探究出各種調(diào)控材料的最優(yōu)摻量以得出各摻量的最佳配比,從而制備出本項(xiàng)目所需要的硅溶膠改性超細(xì)水泥灌漿材料。本文主要針對(duì)以下幾個(gè)方面進(jìn)行了深入的探討:在普通硅酸鹽水泥中摻入微研磨介質(zhì)和不同種類的助磨劑進(jìn)行二次粉磨,以此得到超細(xì)硅酸鹽水泥。同時(shí)借助激光粒徑分布和SEM等微觀測(cè)試方法來(lái)判定不同種類助磨劑有怎樣的助磨效果。結(jié)果表明:摻入了0.06%丙三醇助磨劑的體系D9513.54μm滿足超細(xì)水泥D9520μm的要求,并且優(yōu)于其他兩種體系。由此得知丙三醇的添加量為0.06%時(shí),其助磨效果是最好的。研究超細(xì)硅酸鹽水泥各項(xiàng)性能指標(biāo)與水灰比、納米硅溶膠、礦物摻合料、減水劑以及MgO膨脹劑等調(diào)控材料的內(nèi)在關(guān)系。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:采用大水灰比雖然能使超細(xì)水泥灌漿材料的流變性能得到明顯地改善,但同時(shí)也會(huì)使?jié){體的穩(wěn)定性相應(yīng)地降低,本項(xiàng)目則采用1:1的水灰比;納米硅溶膠能顯著降低灌漿材料的pH值并在一定摻量范圍內(nèi)可提高灌漿材料結(jié)石的抗壓強(qiáng)度,但是對(duì)漿液的流動(dòng)性非常不利;摻入2%聚羧酸系減水劑作為一種表面活性劑有效提高了漿液的流變性能和力學(xué)性能,但卻降低了漿液的穩(wěn)定性;摻入6%膨脹劑MgO能補(bǔ)償灌漿材料體系的收縮,將體系的膨脹率有效地控制在所要求的范圍內(nèi)。采用10%粉煤灰、5%礦粉、6%膨脹劑MgO、2%聚羧酸系減水劑、14%和15%兩組納米硅溶膠設(shè)計(jì)制備硅溶膠改性超細(xì)水泥灌漿材料,并對(duì)其各項(xiàng)重要的性能指標(biāo)進(jìn)行了深入研究。實(shí)驗(yàn)表明:本研究所設(shè)計(jì)的硅溶膠改性超細(xì)水泥灌漿材料均具有良好的流變性能和可灌性,其pH值也都滿足項(xiàng)目的基本要求,并且灌漿材料抗壓強(qiáng)度穩(wěn)定增長(zhǎng)不倒縮,但是所設(shè)計(jì)的灌漿材料有一部分不滿足本研究對(duì)灌漿材料粘度小于50 mPa·s的要求。實(shí)驗(yàn)得出,在超細(xì)硅酸鹽水泥:粉煤灰:膨脹劑MgO:聚羧酸系減水劑:納米硅溶膠=76:10:6:2:14的條件下,所制備出的硅溶膠改性超細(xì)水泥灌漿材料易灌入隙寬為100μm的裂隙當(dāng)中,并且其pH值、流變性能、力學(xué)性能、體積穩(wěn)定性等性能指標(biāo)全都滿足本項(xiàng)目的要求。
【圖文】：

技術(shù)線路圖

粒徑分布寬且平均粒徑大的兩種水泥的比表面積有可能相等無(wú)法準(zhǔn)確地系統(tǒng)地表示出水泥顆粒的分散度。因此，，僅僅憑面積和篩余量?jī)蓚�(gè)指標(biāo)不能精確地估摸出水泥助磨劑的助磨析水泥粒徑分布的方法，才能更精確地顯示出助磨劑的助磨用激光測(cè)顆粒粒徑級(jí)配的方法來(lái)表示助磨劑的助磨效果。細(xì)水泥粉磨助磨劑對(duì)水泥粒徑分布的影響乙醇單異丙醇胺（TIPA）對(duì)水泥顆粒粒徑分布的影現(xiàn)成的普通硅酸鹽水泥與水泥助磨劑和微研磨介質(zhì)按一定 QM-4L 型行星式球磨機(jī)中粉磨一段時(shí)間， TIPA 的摻入質(zhì)量0.02%、0.04%、0.06%、0.08%、0.10%，待水泥研磨 2h 后，布（D20、D50、D90 以及 D95）的特征參數(shù)見(jiàn)表 3-1，水泥粒 3-1。
【學(xué)位授予單位】：武漢理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TQ172.1

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