水泥基注浆材料析水时变特性量化试验研究

作者

张润畦徐斌尹尚先李树霞常永旺连会青曹敏
单位

华北科技学院河北省矿井灾害防治重点实验室中煤科工西安研究院（集团）有限公司吉林大学建筑工程学院中国矿业大学（北京）地球科学与测绘学院山西焦煤集团有限责任公司中国矿业大学（北京）能源与矿业学院
摘要

水泥基胶结性材料是注浆工程中最常见的注浆材料，这类材料存在明显的析水效应，获得析水厚度的量化公式有助于提高浆液扩散半径的计算精度。通过试验观察叶腊石粉掺量(0%～35%)、聚乙烯醇掺量(0%～8%)与粉煤灰掺量(0%～90%)3种掺合料在水泥基浆液中的析水过程，获得三者的析水率、结石率、最终析水时间与析水厚度变化情况，认定浆液的析水厚度变化存在一定规律的析水时变特性，并引入皮尔生长曲线模型与幂函数模型，对其进行量化。结果表明：3种掺合料都可以降低析水率，其中，叶腊石粉对水泥基注浆材料析水率的影响程度最大，其次为粉煤灰，最后为聚乙烯醇；3种掺合料都可以增加结石率；叶腊石粉可以有效缩短浆液的最终析水时间，聚乙烯醇在1.5%～8.0%掺量内可以缩短浆液的最终析水时间，粉煤灰在10%～60%掺量内可以缩短浆液的最终析水时间；3种掺合料掺量的变化曲线都呈现半“C”形；采用数学模型对析水厚度数据进行拟合分析，由拟合优度R2评判可知，幂函数模型优于皮尔生长曲线模型，析水厚度变化规律比较符合幂函数模型。研究成果可为改良注浆材料和完善非稳定浆液运移扩散理论提供重要的基础数据。
关键词

析水时变特性水泥基注浆材料掺合料半“C”形皮尔生长曲线模型幂函数模型析水厚度
基金项目(Foundation)

中央高校基本科研业务费项目(3142021004,3142020002)；河北省高等学校科学技术基金项目(QN2022208)；
文章目录

1 浆液析水特性试验
1.1 试验目的
1.2 试验装置、材料及属性
1)水泥
2)叶腊石粉(PRI)
3)聚乙烯醇(PVA)
4)粉煤灰(FA)
1.3 试验原理
1.4 试验方案
2 结果分析与讨论
2.1 析水率
2.2 结石率
2.3 最终析水时间
2.4 析水厚度
3 模型量化拟合
3.1 皮尔生长曲线模型
3.2 幂函数模型
3.3拟合效果评价
4 结论
引用格式

张润畦,徐斌,尹尚先,李树霞,常永旺,连会青,曹敏.水泥基注浆材料析水时变特性量化试验研究[J].煤田地质与勘探,2022,50(11):153-161.
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