水泥膨潤土泥漿固結(jié)體滲透性與微觀結(jié)構(gòu)關(guān)系

作為一種垂直防滲墻體材料,水泥-膨潤土泥漿已在歐美等一些國家被廣泛應(yīng)用于垃圾填埋場的垂直防滲系統(tǒng)中,而國內(nèi)對此類墻體材料的研究和應(yīng)用較少。通過對不同配合比的水泥-膨潤土泥漿固結(jié)體進行滲透試驗,研究了原材料對泥漿固結(jié)體滲透性能的影響以及滲透性隨齡期變化的情況。試驗結(jié)果表明,水泥和膨潤土對固結(jié)體滲透系數(shù)的影響相互依賴,只有在水泥用量達到一定程度后,增加膨潤土用量才能有效地降低固結(jié)體的滲透性能;隨著齡期的增加,水泥-膨潤土泥漿固結(jié)體的滲透系數(shù)明顯降低。

將不同配合比的水泥-膨潤土泥漿養(yǎng)護到一定齡期,對硬化后泥漿固結(jié)體的無側(cè)限抗壓強度、變形模量以及極限應(yīng)變等力學性能進行了試驗研究,得到了原材料對固結(jié)體力學性能的影響規(guī)律以及無側(cè)限抗壓強度與變形模量之間的關(guān)系。結(jié)果表明,固結(jié)體的無側(cè)限抗壓強度主要受水泥影響;極限應(yīng)變隨水泥用量增加而減小,隨膨潤土用量增加而增大;變形模量隨水泥用量增加而增大,但膨潤土對變形模量的影響比較復(fù)雜;固結(jié)體的無側(cè)限抗壓強度和變形模量隨養(yǎng)護齡期的增長而增加。

為了研究co2腐蝕水泥石的機理,并開發(fā)出適合某氣田群固井水泥石的緩蝕劑,室內(nèi)合成并篩選了符合防co2腐蝕水泥石原理的緩蝕劑pc-cb86l。實驗從水泥石孔隙結(jié)構(gòu)影響因素、養(yǎng)護溫度、養(yǎng)護壓力以及養(yǎng)護時間都對水泥石的腐蝕產(chǎn)生影響及對比pva水泥石、膠乳水泥石和非滲透性聚合物膠乳水泥石的滲透性,研究發(fā)現(xiàn)該非滲透緩蝕劑與膠乳水泥漿體系具有良好的相容性,加有pc-cb86l非滲透劑的水泥漿體系滲透率降低率達到98.94%,水泥石與pva聚乙烯醇水泥漿制備的水泥石比較,開始產(chǎn)生滲透現(xiàn)象的初始壓力達到6倍,體現(xiàn)出非滲透膠乳聚合物水泥石具有較強的抗co2和h2s等腐蝕能力,具有防氣竄和抗腐蝕的功能,滿足某氣田群開發(fā)的固井作業(yè)要求。

以不同水泥摻量的水泥黏土為研究對象,進行核磁共振試驗研究水泥摻量對微觀孔隙分布的影響,進行變水頭滲透試驗研究水泥摻量對滲透性的影響,在此基礎(chǔ)上調(diào)查水泥摻量對滲透性影響的微觀機制。研究發(fā)現(xiàn):水泥土的滲透系數(shù)隨水泥摻量的增大而減小,其中在低水泥摻量(4%~12%)范圍內(nèi)急劇減小,在高水泥摻量(15%~25%)范圍內(nèi)呈現(xiàn)相對緩慢減小趨勢；水泥土t2分布曲線均呈現(xiàn)三峰分布,三峰分別對應(yīng)于小孔、中孔、大孔,隨著水泥摻量增加,t2分布曲線總面積呈現(xiàn)減小趨勢,其中在低水泥摻量范圍內(nèi),第2峰、第3峰峰面積減小明顯,在高水泥摻量范圍內(nèi),第1峰峰面積顯著減小。分析可知,在水泥摻量較低時,水泥水化作用優(yōu)先堵塞大孔和中孔,導(dǎo)致滲透系數(shù)隨水泥摻量增加而顯著減?。辉谒鄵搅枯^高時,水泥摻量的增加主要減少小孔隙面積,大孔和中孔面積變化不大,此時增加水泥摻量對減小水泥土滲透系數(shù)的效果相對較差。

介紹了利用圖像處理技術(shù)對土體進行微觀結(jié)構(gòu)定量分析方法,討論了表征結(jié)構(gòu)單元體和孔隙大小、形態(tài)及定向性等結(jié)構(gòu)要素的定量評價指標。通過對加入水泥固化后軟土的微觀結(jié)構(gòu)圖像分析,論證了水泥土的微觀結(jié)構(gòu)特征定量分析方法,得出了以此來分析評價土體微觀結(jié)構(gòu)特征的方法。

j就是指聚合物，s水泥；即js就是聚合物水泥防水涂 料，以又稱js復(fù)合防水涂料（“js”為“聚合物水泥”的拼音字頭），是一種以聚丙烯酸酯乳 液、乙烯-醋酸乙烯酯共聚乳液等聚合物乳液與各種添加劑組成的有機液料，和水泥、石英 砂、輕重質(zhì)碳酸鈣等無機填料及各種添加劑所組成的無機粉料通過合理配比、復(fù)合制成的一 種雙組份、水性建筑防水涂料。 2材料簡介 js防水乳膠為綠色環(huán)保材料，它不污染環(huán)境、性能穩(wěn)定、耐老化性優(yōu)良、防水壽命長； 使用安全、施工方便，操作簡單，可在無明水的潮濕基面直接施工；粘結(jié)力強，材料與水泥 基面粘結(jié)強度可達0.5mpa以上，對大多數(shù)材料具有較好的粘結(jié)性能；材料彈性好、延伸 率可達200%，因此抗裂性、抗凍性和低溫柔性優(yōu)良；施工性好，不起泡，成膜效果好、固 化快；施工簡單，刷涂、滾涂、刮抹施工均可。 js防水乳膠基本色為白色，具有明顯的熱反射功能

為了促進外摻mgo混凝土的推廣應(yīng)用,以壓汞法和掃描電鏡為檢測手段,對壓蒸后的外摻mgo水泥基材料的微觀結(jié)構(gòu)進行研究.研究結(jié)果表明,無論是哪種水泥基材料,摻入適量mgo后試件的孔隙結(jié)構(gòu)均有所改善.但當mgo摻量超過極限摻量后,試件的孔隙結(jié)構(gòu)劣化,微觀結(jié)構(gòu)出現(xiàn)裂紋.mgo水泥砂漿試件中摻入粉煤灰后孔隙結(jié)構(gòu)得以優(yōu)化,微觀結(jié)構(gòu)更加致密.粉煤灰的摻入不會改變mgo水泥基材料的膨脹變形規(guī)律,mgo摻量超過極限摻量后,結(jié)構(gòu)仍然會因為mgo膨脹過大而破壞.

土的滲透性——滲透：由于土體本身具有連續(xù)的孔隙，如果存在水位差的作用，水就會透過土體孔隙而發(fā)生孔隙內(nèi)的流動?！　⊥辆哂斜凰高^的性能稱為土的滲透性?！　⊥恋膯栴}是指由于水的滲透引起土體內(nèi)部應(yīng)力狀態(tài)的變化或土體、地基本身的結(jié)構(gòu)、強度等狀態(tài)的變...

針對曹妃甸工業(yè)區(qū)近海風電工程,以濱海淤泥質(zhì)軟土為研究對象,應(yīng)用sem-eds-xrd技術(shù)進行微觀結(jié)構(gòu)研究,結(jié)合宏觀固結(jié)特性試驗,確定濱海軟土微觀物理結(jié)構(gòu)與宏觀結(jié)構(gòu)強度關(guān)系。通過室內(nèi)試驗與理論分析表明,微觀結(jié)構(gòu)及礦物元素組成反映了該淤泥質(zhì)軟土具有典型海相軟土特性；基于原狀土與重塑土的固結(jié)特性壓縮曲線,推算濱海軟土先期固結(jié)壓力及結(jié)構(gòu)屈服壓力,確定了該濱海軟土結(jié)構(gòu)強度；揭示了微觀結(jié)構(gòu)與宏觀力學性質(zhì)的緊密聯(lián)系。

土的滲透性與滲透問題——達西定律　　滲透系數(shù)及其確定方法　　滲透力與滲透變形　　滲流工程問題與處理措施

對防砂用水泥漿進行了研究,得出最佳實驗配方:zsj-10加量為7.5%,水灰比為0.6,石英砂為水泥質(zhì)量15%,促凝劑0.5%,降失水劑3.1%,試驗溫度為50℃,候凝時間72h。在此配方下形成的水泥石其抗壓強度達到6mpa～8mpa,經(jīng)一定處理后滲透率達到0.6μm2～0.8μm2。在模擬地層環(huán)境下耐堿、油、鹽水的侵蝕能力較強。由掃描電鏡照片可以看出,該水泥漿體系所形成的水泥石具有良好的滲透率和防砂能力。

為開辟建筑垃圾廢磚再生利用新途徑,將建筑垃圾廢磚磨細成粉,即建筑垃圾磚粉(cwbp),與其他工業(yè)廢渣復(fù)合形成建筑垃圾復(fù)合粉體材料(cwcpm).借助xrd,dsc-tg,sem及mip微觀測試手段,研究了cwbp與cwcpm對水泥基材料水化產(chǎn)物數(shù)量、微觀形貌及其孔結(jié)構(gòu)的影響.研究結(jié)果表明:cwbp顆粒級配及形貌較差,活性較低;cwcpm可充分發(fā)揮各組成材料間的疊加效應(yīng),粒徑較小的顆?？商畛溆谒囝w粒間,有利于膠凝體系形成緊密堆積結(jié)構(gòu);cwcpm的二次水化反應(yīng)降低了取向性較強、穩(wěn)定性較差的ca(oh)2含量,改善了水泥基材料內(nèi)部微觀形貌,細化了混凝土孔結(jié)構(gòu),可有效改善混凝土孔徑分布.

混凝土滲透性和耐久性關(guān)系研究

采用點陣壓入技術(shù)在不同壓入荷載和保載時間下測試硬化水泥凈漿的彈性模量、壓痕硬度和微觀徐變,用掃描電子顯微鏡分析壓痕影響區(qū)域的微觀結(jié)構(gòu)組成,并分析微觀結(jié)構(gòu)組成對微觀徐變及力學性質(zhì)的影響。結(jié)果表明:對于0.5n和1.5n的壓入荷載,壓痕影響區(qū)域包含孔隙相、水化產(chǎn)物相和未水化水泥顆粒相,可反映硬化水泥凈漿混合相的微觀結(jié)構(gòu)組成和微觀徐變及力學性能;保載時間和最大荷載會影響硬化水泥凈漿力學性能的測試,保載時間越長,則彈性模量和壓痕硬度越小,其原因與硬化水泥凈漿的徐變性質(zhì)有關(guān),但是減小幅度不大;當最大荷載由0.5n增大至1.5n,力學性能略微增大;采用1.5n、180s包含5×5壓入點陣的試驗制度可得到成熟硬化水泥凈漿的微觀徐變性質(zhì);接觸徐變函數(shù)具有對數(shù)型函數(shù)的特征,保載時間越長,接觸徐變函數(shù)越大,這與接觸壓痕半徑隨保載時間增長而增大有關(guān),但最大荷載對接觸徐變函數(shù)幾乎無影響。對于0.3水灰比的硬化水泥凈漿,徐變模量和特征時間分別為158~201gpa和0.43~0.59s。

在基坑施工中,地下水的危害是工程中要考慮的一個重要因素,為保證工程的質(zhì)量和施工的安全,基坑中往往要修建止水帷幕來提供一個良好的作業(yè)環(huán)境。本文以廣州東塔基坑止水帷幕為例,采用水泥土攪拌樁的防滲措施,通過柔性壁三軸滲透儀分別對開挖地層中所涉及的粉質(zhì)黏土和分化泥巖進行室內(nèi)滲透試驗。結(jié)果表明,經(jīng)固化處理后,土體的抗?jié)B性明顯提高,在水泥、脫硫石膏和粉煤灰摻入量為14%,2%,2%時效果相對更好。此外,兩種土質(zhì)的差異對水泥土滲透性的影響隨著養(yǎng)護齡期和水泥摻入量的增加越來越小。

在季節(jié)凍土區(qū),周期性的凍融作用改變土體的內(nèi)部結(jié)構(gòu),導(dǎo)致土體的滲透性發(fā)生變化。黃土滲透性變化的原因可以歸結(jié)為兩類:1黃土孔隙孔徑大小的變化。2黃土顆粒粒徑大小的變化.因為分形理論能夠很好地估算土體的結(jié)構(gòu)特征,所以本文基于分形理論探究凍融循環(huán)后黃土滲透性變化的原因。對經(jīng)歷過凍融循環(huán)的原狀黃土和重塑黃土進行顆粒質(zhì)量-粒徑分布和孔隙體積-孔徑分布分形計算,結(jié)果顯示:原狀黃土和重塑黃土的顆粒質(zhì)量-粒徑分形維數(shù)與滲透系數(shù)的擬合度r2分別為0.7509和0.8222,高于孔隙體積-孔徑分形維數(shù)與滲透系數(shù)的擬合度0.467和0.4576。顆粒質(zhì)量-粒徑分形維數(shù)與滲透系數(shù)的擬合度比孔隙體積-孔徑分形維數(shù)高,說明土顆粒粒徑對滲透性的影響大于孔隙孔徑,即土體滲透性與土顆粒粒徑大小有高度相關(guān)性,而與孔隙孔徑的關(guān)系弱于顆粒粒徑。

試驗測試了混凝土在常壓狀態(tài)下,不同水泥粒度和水膠比對混凝土滲透性的影響。指出在一定氣干條件下,水泥粒度越細,水膠比越低,混凝土在毛細孔壓力作用下的滲透性越大。尤其是摻入了超細礦渣的水泥混凝土,這種滲透性的增大更為明顯。

基于nel方法對橡膠顆粒水泥混凝土的滲透性進行了研究。研究結(jié)果表明:橡膠與水泥混凝土界面的粘結(jié)力較強,橡膠混凝土的抗?jié)B性有所提高,大粒徑橡膠對混凝土內(nèi)部毛細孔的阻斷作用優(yōu)于較小粒徑橡膠。隨著橡膠摻量的增大,混凝土的抗?jié)B性先增大后降低,橡膠合理摻量為混凝土中砂體積的10%。

滲透性水泥主要用于油氣井的防砂和堵水作業(yè)。采用滲透性水泥進行防砂、堵水施工后,滲透性水泥石將受到地層水的腐蝕和油流的沖刷,這將對水泥石的滲透率和抗壓強度造成極大影響,使?jié)B透性水泥的防砂、堵水有效期縮短。以微細水泥、石英砂為基本材料,增滲劑a、分散劑sxy和降失水劑hs2a等為外加劑,配制出了一種適合油氣井防砂、堵水的滲透性水泥漿。該滲透性水泥最關(guān)鍵的組分是鈍化鋁粉和多種高分子的復(fù)配物———增滲劑a。增滲劑a能改善水泥石內(nèi)部的孔隙結(jié)構(gòu),使水泥石包含大量連通性孔隙,從而提高了水泥石的滲透率。室內(nèi)模擬試驗結(jié)果表明,該滲透性水泥的性能良好,能滿足注水泥施工要求,能夠耐堿、油、鹽水的侵蝕,水泥石能抵抗5mpa壓差內(nèi)的油流沖刷。

向混凝土摻入一定比例的聚乙烯醇纖維、硅烷乳液,制成內(nèi)摻硅烷整體防水增強水泥基試件。通過四點彎曲試驗測定試件在不同彎曲應(yīng)力水平下的抗水滲透性能、抗氯離子滲透性能。結(jié)果表明,試件的抗?jié)B透性能隨著彎曲應(yīng)力水平的提高而降低;提高試件的養(yǎng)護時間可提高其抗?jié)B透性能;在應(yīng)力水平相同、養(yǎng)護時間相同條件下,內(nèi)摻硅烷試件的水分侵入總量、毛細吸收系數(shù)、氯離子侵入量均有較大幅度的降低;其中28天養(yǎng)護期試件在彎曲應(yīng)力達到極限應(yīng)力的30%時,內(nèi)摻硅烷試件的毛細吸水系數(shù)比空白試件降低41.3倍。

采用x-射線衍射(x-raydiffraction,xrd)、熱重-差熱掃描分析(tg-dsc)、掃描電子顯微鏡(scanningelectronmicroscope,sem)等方法對不同水化齡期摻4%速凝劑水泥凈漿微觀結(jié)構(gòu)進行分析。結(jié)果表明:速凝劑的摻入顯著影響水泥水化進程。在水泥-速凝劑-水體系中,naalo2及na2co3令石膏緩凝作用失效,鋁酸三鈣快速水化生成水化鋁酸鈣晶體,并與鈣礬石及鈉長石晶體形成相互攀附的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)對水泥顆粒產(chǎn)生"橋連"作用而實現(xiàn)速凝。同時,大量水化熱促進水泥熟料礦物水化速率加快,凈漿密實度快速增加。同時,隨著水化齡期延長,凈漿物相組成、鈣礬石及氫氧化鈣含量發(fā)生顯著變化。

利用環(huán)氧樹脂微膠囊制備自修復(fù)水泥砂漿,研究微膠囊摻量3%和6%的情況下水泥砂漿的強度修復(fù)率,并利用微觀結(jié)構(gòu)分析在同一摻量下試樣損傷發(fā)生時和修復(fù)后的結(jié)果,結(jié)合壓汞法、氮吸附法和微觀ct測定微膠囊水泥基材料的孔結(jié)構(gòu)特性,同時通過分析自修復(fù)砂漿的孔尺寸分布模型,從模型得到的孔結(jié)構(gòu)參數(shù)分析砂漿的修復(fù)效果。結(jié)果表明：在微膠囊摻量從3%～6%的砂漿范圍內(nèi),修復(fù)率逐漸提高;在相同摻量的情況下,由氮吸附法測的結(jié)果表明損傷試樣的累積孔體積小于修復(fù)后的;壓汞測試的結(jié)果得出修復(fù)后的累積孔體積大于損傷的;xct處理結(jié)果表明試樣損傷的累積孔體積大于修復(fù)后的,并且從預(yù)測模型得到的孔結(jié)構(gòu)參數(shù)表明修復(fù)后試樣的孔結(jié)構(gòu)得到一定的改善。