1 水泥水玻璃注漿的化學(xué)原理 

水泥與水玻璃的主要化學(xué)反應(yīng)為: Ca(OH)2+NaO・nSiO2+mH2O→Ca・nSiO2・ mH2O+NaOH (1)水泥本身的凝結(jié)和硬化主要是水泥水化析出凝 膠性的膠體物質(zhì)所引起的,在硅酸三鈣的水化過程中產(chǎn)生氫氧化鈣: 3CaO・SiO2+nH2O=2CaO・SiO2・ (n-1)H2O+Ca(OH)2 (2)在混合液中水泥與水玻璃的反應(yīng)快,水泥本身的水解化學(xué)反應(yīng)要慢得多。根據(jù)這一原理做了水泥 水玻璃不同配比下的凝膠實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表1。實(shí)驗(yàn)中根據(jù)現(xiàn)場工程實(shí)際情況,采用了固定水灰比,只改變水玻璃漿液濃度及水泥漿液與水玻璃漿比例的方法。

2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果及數(shù)據(jù)分析 根據(jù)表1中的數(shù)據(jù)做出不同水泥漿與水玻璃體積比下的凝膠曲線。 從圖1及表1可以看出,水泥2水玻璃在不同濃      度(39～814Be′ )下的漿體初凝時(shí)間變化不是很大,從3s到91s變化;終凝時(shí)間從21s變化到19500s相差4個(gè)數(shù)量級(jí),這個(gè)變化是非常大的。過長的終凝時(shí)間,注漿時(shí)跑漿漏漿是非常嚴(yán)重的,并且施工效果也不好,這說明:①過稀的水玻璃的濃度達(dá)不到加速水泥固結(jié)的目的;②水玻璃濃度的變化對水泥的初  凝速度影響不大;③在一定水玻璃濃度范圍內(nèi),水泥的凝膠時(shí)間變化不大;④水泥凝膠時(shí)間的總趨勢是隨著水玻璃濃度變小而增大。  工程中的注漿體主要部分是人工充填的散體結(jié)構(gòu),如果終凝時(shí)間過長會(huì)造成材料浪費(fèi),并且達(dá)不到注漿的效果。但是散體注漿又要求一定的擴(kuò)散半徑,在玲瓏金礦巷道加固工程要求擴(kuò)散半徑大于1m小于10m。所以注漿中既要保證擴(kuò)散半徑又要不能擴(kuò)散太遠(yuǎn),這就要求水泥漿的初凝和終凝之間有一段合適的時(shí)間差。  在圖1中表現(xiàn)出不斷變稀的水玻璃濃度下,水泥漿終凝的時(shí)間拐點(diǎn)后是直線增大的,因此太稀濃度水玻璃不是工程所需要的,因而沒繼續(xù)做更稀水玻璃濃度下的水泥凝膠實(shí)驗(yàn)。

     從圖2(a)中可以看出,水泥漿與水玻璃體積比為1∶1情況下,水泥漿的終凝曲線在一定范圍內(nèi)變 化較小,在濃度為9Be′時(shí)出現(xiàn)較大的拐點(diǎn)。初凝 是 一條比較平直的曲線。同樣,從圖2(b)、 (c)可見,在水泥漿與水玻璃體積比分別為1∶0175和1∶0150情況下,在水玻璃濃度分別為11Be′和13Be′時(shí)終凝曲線出現(xiàn)變化較大的拐點(diǎn),突然急劇上升,而初凝是一條較平直的曲線。從圖2(d)可見,水泥漿的終凝是曲線呈U型變化,在水玻璃濃度為16Be′時(shí)出現(xiàn)較大    斜率,波動(dòng)后直線上升,而且速度變化數(shù)量級(jí)差別巨大,而初凝仍是一條平直的曲線。 從以上分析可以看出,在不同的水泥漿與水玻璃體積比下,漿液的初凝時(shí)間變化不大,呈水平直線,而水泥的終凝時(shí)間是變化很大的,在不同體積比下都會(huì)出現(xiàn)一個(gè)拐點(diǎn)呈直線上升趨勢。在滿足質(zhì)量情況下,從經(jīng)濟(jì)角度看,在拐點(diǎn)位置附近選擇注漿配比對施工是最經(jīng)濟(jì)、最有利的  根據(jù)以上分析及要求,綜合考慮,取水灰比為1∶1,水玻璃濃度為16Be′,水泥漿與水玻璃體積比 為1∶0125,是最佳的。其原因如下: (1)在水玻璃濃度為16Be′時(shí)是水泥終凝時(shí)間變化曲線的一個(gè)拐點(diǎn),并且不同的水泥與水玻璃體積比下,此濃度下的初凝與終凝的時(shí)間差都比較理想。 (2)該濃度下可以彌補(bǔ)施工中工人在現(xiàn)場稀釋水泥漿的誤差,水泥漿稍濃或稍稀都不會(huì)使水泥漿的凝膠差(初凝與終凝的時(shí)間差)變化很大。 (3)該濃度條件下水玻璃凝膠差正合適,初凝3s,終凝300s,這樣水泥的擴(kuò)散半徑可以很好地控制 在一定范圍內(nèi),而不至過小或過大;并且可操作性好,在施工進(jìn)程中,機(jī)器一旦出現(xiàn)故障,有足夠的時(shí)間清洗輸漿設(shè)備,而不至于損壞機(jī)器和高壓輸漿管。 通過玲瓏金礦255塌陷巷道治理工程證明,所采用注漿參數(shù)是最優(yōu)的選擇。  

3 確定合理參數(shù) 

在實(shí)際工程中選擇注漿參數(shù)有以下要求:①保 證工程質(zhì)量;②盡量節(jié)省工程材料;③考慮施工操作效果,允許工程參數(shù)取值在一定范圍變化,而不出現(xiàn)工程質(zhì)量問題。  

4 結(jié) 語 (1) 本資料只提供參考，不負(fù)任何責(zé)任。

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