偏高岭土对水泥基注浆材料高温流变性能与力学强度的影响规律

摘要

针对传统水泥单液浆在高温作用下泵送性能差，结石体力学强度倒缩等问题，研究了偏高岭土（MK）对水泥基材料高温浆体性能及结石体力学性能的影响规律.结果表明：20℃～95℃范围内，掺入MK可使浆液屈服应力增大，对高温突涌水灾害注浆治理过程中防止浆液流失有积极效果；40℃和80℃条件下，6%的MK可使浆液表观黏度减小，提升高温可泵性能；20℃～80℃范围内，MK可有效提升不同养护龄期下的结石体高温抗压强度，减少强度倒缩幅度，其中8%MK可使60℃高温养护3 d的结石体抗压强度提升89.3%,60℃高温养护28 d的结石体强度倒缩幅度减少24.4%,80℃高温养护28 d的结石体强度倒缩幅度减少16.7%;95℃时，掺入MK反而会使结石体高温抗压强度降低.结合微观测试手段（红外光谱分析、X射线衍射法、低场核磁共振试验、SEM扫描电镜）揭示了MK对水泥基材料高温性能作用机理：一方面，MK颗粒粒径小，比表面积大，吸水能力强，导致浆液中游离的水分子减少，固体颗粒间摩阻力增大，浆液发生流动时受到的阻滞力增强，屈服应力增大；另一方面，MK的表面成核效应为高温水泥水化提供良好的成核场所，提高了水化程度，其高火山灰效应促进了水泥水化产物Ca(OH)2发生二次反应，优化了结石体微观孔隙结构.本研究可为深部地下工程高温水注浆材料的研发提供科学依据.

关键词

高温水害 / 注浆材料 / 偏高岭土 / 流变性能 / 力学强度

基金资助

中国中铁股份有限公司科技研究开发计划(cz02-专项-02); 极高温隧道注浆加固材料研发与应用研究(52309136); 山东省重点研发计划(2023CXPT080); 济南市“新高校20条”(202333039)