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水泥作为应用最为广泛的粒状浆材,因为其来源广、价格低,使用方便,在注浆工程中成为主体材料。但普通水泥作为灌浆材料普遍存在颗粒较粗,水灰比较低时,流动性差,水灰比高时,凝结时间长,粘度随时间变化慢,不能完全满足灌浆的要求。同时,普通水泥灌浆材料属于脆性材料,其抗拉强度低、抗裂性能差、脆性破坏的弱点,从水泥基材料本身来克服这些弱点非常困难,而最为有效的方法是采用复合的手段,采用在水泥基中掺入乱向短切碳纤维是可以克服此缺陷的,在此基础上添加助剂1#、2#、3#使之成为碳纤维增强型粘度时变浆材,在保持粘度时变浆材的特性下,具有更加良好的力学性能。
本论文的研究正是基于上述基础,设计不同碳纤维掺量下的正交试验,对浆液物理性能进行测试和对浆液结石的力学性能进行测试,以及运用高科技设备,对浆液结石微观结构进行研究,研究内容及所获成果如下:
1)在前人研究的基础上,总结概括了SJP-1粘度时变浆材的水化机理。
2)对SJP-1粘度时变浆材基本物理性能进行测试得出:SJP-1粘度时变浆材的初始流动度低,可泵时间可调节,凝结时间可以控制。通过测试,得出了助剂2#和3#加量对浆液的流动性能的影响规律。
3)碳纤维增强型粘度时变浆材是新型增强材料与传统水泥材料的复合体。分析了碳纤维和试验所需材料的性能,在此基础上设计碳纤维增强型粘度时变浆液的试验。
4)针对碳纤维增强型水泥基浆材,通过正交试验,得到了碳纤维增强浆液结石的最佳掺量,并对添加了碳纤维浆液结石的抗压强度和抗折强度进行测试。碳纤维增强型粘度时变浆材以普通水泥浆液为基材,在此基础上添加助剂和碳纤维,使最终配制浆材具有普通水泥浆液所不具有的可泵时间可控、凝结时间(初凝和终凝)较短、抗折强度高、抗冻性能好的特殊性能。并可根据不同地质条件调整浆液配合比,以满足不同结构岩土体的加固要求。
5)针对碳纤维增强型粘度时变浆材,进行了相关的抗压强度测试、抗折强度测试、以及冻融抗压测试和冻融循环质量损失的测试。测试结果表明:短切碳纤维能增强浆液结石的抗折强度,同时可以提高浆液结石的抗冻性能。磨碎碳纤维可以增强浆液结石的抗压强度。
6)通过X衍射试验结果,得出添加了助剂1#、2#、3#的SJP-1粘度时变浆液在水化后的产物和纯水泥浆液水化产物没有区别,但各水化产物的量发生改变。通过SEM形貌图像,对水化产物进行了进一步的论证。通过测试结果,并分析了碳纤维对浆液结石抗折强度的提高机理。
7)碳纤维在水泥浆液中的分散情况通过SEM形貌图像也可以清楚的显示出来,碳纤维分散不均匀,则容易在浆液结石中产生集束现象。
8) SJP-1粘度时变浆材在水利水电工程中的应用效果显著,同时其在地基处理工程中的应用也收到了很好的效果。
本论文的研究正是基于上述基础,设计不同碳纤维掺量下的正交试验,对浆液物理性能进行测试和对浆液结石的力学性能进行测试,以及运用高科技设备,对浆液结石微观结构进行研究,研究内容及所获成果如下:
1)在前人研究的基础上,总结概括了SJP-1粘度时变浆材的水化机理。
2)对SJP-1粘度时变浆材基本物理性能进行测试得出:SJP-1粘度时变浆材的初始流动度低,可泵时间可调节,凝结时间可以控制。通过测试,得出了助剂2#和3#加量对浆液的流动性能的影响规律。
3)碳纤维增强型粘度时变浆材是新型增强材料与传统水泥材料的复合体。分析了碳纤维和试验所需材料的性能,在此基础上设计碳纤维增强型粘度时变浆液的试验。
4)针对碳纤维增强型水泥基浆材,通过正交试验,得到了碳纤维增强浆液结石的最佳掺量,并对添加了碳纤维浆液结石的抗压强度和抗折强度进行测试。碳纤维增强型粘度时变浆材以普通水泥浆液为基材,在此基础上添加助剂和碳纤维,使最终配制浆材具有普通水泥浆液所不具有的可泵时间可控、凝结时间(初凝和终凝)较短、抗折强度高、抗冻性能好的特殊性能。并可根据不同地质条件调整浆液配合比,以满足不同结构岩土体的加固要求。
5)针对碳纤维增强型粘度时变浆材,进行了相关的抗压强度测试、抗折强度测试、以及冻融抗压测试和冻融循环质量损失的测试。测试结果表明:短切碳纤维能增强浆液结石的抗折强度,同时可以提高浆液结石的抗冻性能。磨碎碳纤维可以增强浆液结石的抗压强度。
6)通过X衍射试验结果,得出添加了助剂1#、2#、3#的SJP-1粘度时变浆液在水化后的产物和纯水泥浆液水化产物没有区别,但各水化产物的量发生改变。通过SEM形貌图像,对水化产物进行了进一步的论证。通过测试结果,并分析了碳纤维对浆液结石抗折强度的提高机理。
7)碳纤维在水泥浆液中的分散情况通过SEM形貌图像也可以清楚的显示出来,碳纤维分散不均匀,则容易在浆液结石中产生集束现象。
8) SJP-1粘度时变浆材在水利水电工程中的应用效果显著,同时其在地基处理工程中的应用也收到了很好的效果。