水玻璃对水泥粉煤灰浆液注浆性能的影响试验研究

水玻璃对水泥粉煤灰浆液注浆性能的影响试验研究摘要:水玻璃是一种常见的速凝剂,在岩土工程中得到广泛应用。使用水泥与粉煤灰浆液进行注浆施工,具有节约成本、低碳环保的重要意义。本文在室内试验的基础上,研究不同掺入量的水玻璃对水泥—粉煤灰浆液在抗压强度、凝结时间、流动度等方面的影响。研究结果证明,水玻璃掺入量在3%时,才能使浆液的注浆性能达到最佳状态。

关键词:水玻璃水泥—粉煤灰注浆性能

xperimental Research of Sodium Silicate Effects on Cement - Fly Ash Slurry Grouting Quality

Abstract:The sodium silicate is a common liquid accelerator widely used in geotechnical engineering. Using cement and fly ash slurry in grouting construction can be cost-saving and environmental. In this paper, on the basis of the laboratory experiment, how the sodium silicate affects cement - fly ash slurry on the compressive strength, setting time, fluidity, and other aspects has been studied. The findings show that 3% sodium silicate makes the slurry grouting achieve the best performance.

Key words:sodium silicate; cement - fly ash; grouting performance 粉煤灰水泥浆液充填注浆是在一定压力下,通过钻孔将浆液注入到采空区冒落带中,利用水泥、粉煤灰之间发生的一系列物理化学反

应,形成具有一定强度、水稳性及整体性的结石体,使采空区得到半充填或完全充填,达到减沉和密闭目的。水玻璃作为一种常见的速凝剂,常用于控制水泥浆液的流动性,凝结时间等。本文在大量试验的基础上,研究不同含量水玻璃对注浆材料性能的影响,以供注浆工程参考。

1 试验工作概况

根据注浆工程对充填材料的要求,按照相应的技术标准,开展粉煤灰与水泥配合比为2:8时,水、水玻璃和固体材料不同比例的系列配比试验,包括浆液抗压强度、凝结时间、流动度等试验,其中抗压强度值取龄期为28天时的浆液结石体的试验结果。试验全程在温度20℃±2℃,相对湿度不低于50%的室内进行。

试验所用原料主要包括水泥、粉煤灰、水和水玻璃。其中水泥为普通硅酸盐水泥,煤灰为为国家标准二级粉煤灰,水玻璃为一般市售中模数水玻璃。

2 抗压强度试验

取一定量的水泥与粉煤灰为2:8比例的固体颗粒物,分别加入相当于其重量的0.6、0.7、0.8、1.0倍的水(水灰比),均匀搅拌后形成混合浆液,然后在混合浆液中再加入0%～5%的水玻璃,进行搅拌后立即进行试模。

根据《建筑砂浆基本性能试验方法标准》(JGJ/T70-2009),试样成

型采用70.7mm×70.7mm×70.7mm试模,浇铸5天后脱模,试件拆模后放入温度为(20±2)℃,相对湿度为90%以上的标准养护室中养护。取龄期为28d时三块试样的抗压强度平均值作为实验结果。如图1所示。

从图中可以看出,不同水灰比时,当水玻璃的含量为1%时,抗压强度略有降低或升高,随着水玻璃含量的增加,抗压强度也在逐渐增加,水玻璃含量为5%时达到最大值。相同水玻璃时,水的掺入量越低,其抗压强度值越高,本试验中,当水灰比为0.6:1时,其抗压强度最大。

3 流动度试验

根据《混凝土外加剂应用技术规范》(GB50119),测定浆液的流动度。将拌好的浆液迅速注入截锥圆模内,用刮刀刮平,将截锥圆模按垂

直方向提起,同时开启秒表计时,至30s用直尺量取流淌浆液互相垂直的两个方向的最大直径,取平均值作为浆液初始流动度。

从图2所示的试验结果可以看出,不同水灰比时,随着水玻璃含量的提高,流动度一般也随之增大,当水玻璃使用量为5%的时候,浆液的流动度最低。但是,当水灰比为1:1时出现异常,流动度在3%时达到最小,随后又迅速升高,在5%时的流动度与1%时相当。

4 凝结时间试验

凝结时间我国国标规定采用标准法维卡仪测定。从水泥全部加入水中起,至试针沉入标准稠度净浆中距底板之间的距离为4mm±1mm 时所经历的时间为初凝时间;从水泥全部加入水中起,至试针沉入净浆试体0.5mm时所经历的时间为终凝时间。

从试验结果如图3和图4所示的试验结果可以看出,不同水灰比时,浆液的初凝时间和终凝时间均表现为随水玻璃含量的增加而减小,但当水灰比为0.7:1时,同等条件下浆液的凝结时间最长。

5 结语

(1)水玻璃的加入一般对抗压强度起增强作用,但水玻璃为1%时,有时会起到降低强度的作用,因此建议使用3%或5%的水玻璃使用量。

(2)水玻璃加入后,注浆的流动度一般会降低,当大于3%后,流动度过低不适用于注浆施工。因此建议使用0.6:1.0～0.8:1.0水灰比,配合水玻璃进行控制。

(3)随着水玻璃量的增加,凝结时间显著降低,建议根据施工需要配合不同含量水玻璃的使用控制凝结时间。

(4)使用3%掺入量的水玻璃既能够提高浆液结石体的强度,又能够满足流动度的要求,建议在水泥:粉煤灰=2:8时使用。

参考文献

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