膨润土水泥砂浆性能及机理研究
膨润土—水泥浆材的试验研究及应用
膨润土—水泥浆材的试验研究及应用1. 引言1.1 研究背景现代建筑工程中，膨润土与水泥浆材作为常见的建筑材料，在基础工程、隧道工程、地下工程等领域广泛应用。
膨润土具有较高的吸水性和膨胀性，能够改善土壤的工程性质；而水泥浆材经过固化后具有较高的强度和耐久性，适用于混凝土、砖砌等建筑结构中。
膨润土与水泥浆材的性能、相互作用及应用仍存在许多尚未深入研究的问题，为此有必要进行相关的试验研究。
通过对膨润土与水泥浆材的特性进行分析和研究，可以更好地了解它们在实际工程中的行为规律，为工程设计和施工提供科学依据。
本文将结合试验方案设计以及试验结果分析，探讨膨润土与水泥浆材的相互作用及性能特点，希望能为材料的应用前景提供一定的参考和借鉴。
通过案例分析将具体展示膨润土与水泥浆材在实际工程项目中的应用情况，为相关领域的研究工作提供经验和启示。
部分的完整内容就是这样的。
1.2 研究意义膨润土与水泥作为土工材料中常见的两种成分，在工程实践中有着重要的应用价值。
而本次试验研究旨在探究膨润土与水泥浆材料在工程中的性能特点及应用潜力，为工程实践提供技术支持和理论指导。
研究的意义主要体现在以下几个方面：首先，通过对膨润土与水泥的特性进行分析，能够深入了解这两种材料的组成结构、力学性能等特点，为合理选择材料提供依据。
其次，试验方案设计的过程中，考虑到膨润土与水泥的配比及掺杂比例等因素，能够为实际工程施工提供技术指导，保证工程质量。
再者，通过对试验结果的分析，可以评估膨润土与水泥浆材料的性能表现，为其在不同工程领域的应用提供依据。
最后，展望材料的应用前景和进行案例分析，能够为工程实践中膨润土与水泥浆材料的广泛应用提供实际指导和借鉴。
因此，本次试验研究对于深入探究膨润土与水泥浆材料的性能特点，推动其在工程领域中的应用具有重要的理论和实践意义。
2. 正文2.1 膨润土与水泥的特性分析膨润土与水泥是土木工程中常用的材料，在混凝土和土壤改良中起着重要作用。
膨润土应用于建筑材料的研究进展与展望
膨润土应用于建筑材料的研究进展与展望摘要：膨润土是由多种氧化物组成的，而其中最主要的成分是一种矿物质，蒙脱石。
由于膨润土的自身结构与特征，让它在市场上很受欢迎，它的存在有很大的价值，为我们提供了很多的帮助，在我们的生活中，一些建筑当中都会有它的存在，为我们的建筑事业提供了很大的便捷和帮助。
本文也讲述了膨润土的价值和对于以后我们要加强对它的研究。
关键词：膨润土建筑材料相关研究意见一·简单概括膨润土的基本作用膨润土的组成是一种特殊的岩石，这种岩石性质较软，是一种黏土岩，主要的成分是蒙脱石，而在这种岩石当中蒙脱石的含量，有大致百分之三十到九十之间的蒙脱石。
蒙脱石的结构，属于单斜晶系。
在蒙脱石当中，负电荷数量很大，和负电荷相比，正电荷的数目就很渺小，根据它的整体结构分析，蒙脱石就可以被当成一个大的阴离子，带有负电荷。
它的晶层间的阳离子，和它的晶体格架间，可以组成一个电偶极子。
此外，它的晶层间，结合力不是很强，所以，可以附着一些水分子，还有它的表面也是同样可以附着水分子的。
并且在晶格当中以—OH的结构生存。
因为蒙脱石在晶格内有阳离子，这样子的结构和这样的创造性，让蒙脱石有了很多种特性，同时，它作为膨润土的主要成分矿物，所以使得膨润土也拥有了相同的性质和特点。
二·建材行业种膨润土的作用与前景在建筑行业当中，膨润土的所需量还是很大的，例如需要防水作用的材料时、做墙体的材料、还有混凝土之类的材料等等，都需要膨润土的存在，以及一些具有新型的作用的材料当中，生产它们的时候，也都需要膨润土的存在。
所以接下来，我们就针对膨润土的应用现状做一些分析和讲解。
（一）·有防水作用的材料膨润土有吸水膨胀的性质，所以它可以用于防水之类材料的应用当中。
吸水之后的膨润土，因为膨胀的原因，可以将体型放大到从前的十至十五倍数，更有甚者可以放大到大致三十倍数。
而它之所以吸水放大的能力这样强，主要的原因有三点。
同时，膨润土是一种非常良好的材料，有机的膨润土可以进一步地让单体之类物进行反应，可以均匀地分配，在均匀的搭配过后，也可以加大稳定性和与聚合物的韧性，使加工性与防腐性结合，变成一种高强的新型材料。
膨润土—水泥浆材的试验研究及应用
膨润土—水泥浆材的试验研究及应用
膨润土-水泥浆材是一种常用的土工材料，其主要成分为水泥和膨润土。
膨润土是一
种天然矿物，具有良好的吸附性能、增稠性能以及黏着性能，可以改善土壤的工程性质。
本文主要介绍膨润土-水泥浆材的试验研究及应用。
试验研究
1、材料的选取：实验采用的膨润土为南京市的一种膨润土，水泥为普通硅酸盐水泥，沙子为过筛的细砂，水为自来水。
2、试验方法：将水泥和膨润土按一定比例混合，加水搅拌成浆，不断搅拌直到浆体
均匀、无颗粒、无空气泡。
然后以该浆体为基础配制出一系列不同比例的试样，进行不同
试验。
3、试验结果：试验结果显示，在不同比例下，膨润土-水泥浆材的强度及变形性能都
具有明显的提高，其中，当膨润土与水泥的比例在1:1时，该材料的强度达到最大值。
应用
1、填土加固：膨润土-水泥浆材在填土加固中广泛应用，能够有效改善土壤的工程性质，增加土壤的强度和稳定性，提高填土的承载力和抗沉降能力。
2、地基加固：膨润土-水泥浆材能够有效地加固复杂地质条件下的地基，能够增加地
基的承载能力和提高地基的稳定性。
3、固化污染物：膨润土-水泥浆材具有优异的化学吸附性能，能够将有害物质固定在
其表面，从而达到固化污染物的效果。
结论
总之，膨润土-水泥浆材是一种具有广泛应用前景的土工材料，在土工工程中起着重
要作用。
其试验研究表明，该材料有着良好的强度和变形性能，并且在不同应用场合下都
具有广泛的适用性。
因此，在实际工程中，合理选取膨润土-水泥浆材的比例和使用方法，能够有效提高土壤的工程性质，实现工程的安全、稳定和经济。
膨润土—水泥浆材的试验研究及应用
膨润土—水泥浆材的试验研究及应用膨润土是一种重要的天然无机材料，具有较好的物理和化学性能，被广泛应用于建筑、土木工程和环境保护等领域。
本文主要研究膨润土-水泥浆材的试验性能，并探讨其在实际应用中的应用前景。
一、试验研究1、材料选择膨润土和水泥是制备膨润土-水泥浆材的主要原料。
本试验中采用的膨润土选自南京市，其物理性质如表1所示。
水泥选用普通硅酸盐水泥。
材料配比如表2所示。
所有试验均在标准试验环境条件下进行。
表1 膨润土物理性质项目值比重 2.65吸水率 10%粒径（μm） 0.2-2表2 材料配比膨润土 0.2水泥 0.82、实验方法（1）流动性试验流动性试验通过测量膨润土-水泥浆材的流动性能来评估其可塑性。
采用流动度试验方法进行测定，具体步骤如下：① 准备一个直径为10 cm，高为20 cm的试验模具；② 将混合物倒入模具中，每倒入一段混合物，将模具顺时针旋转45°，以确保混合物充分填充模具。
③ 拍打模具5次，以排除任何孔隙和可收缩性，然后再加入一定量的混合物，拍打5次，直至充分填充；④ 用平头刮刀刮平混合物表面，以确保浆体表面光滑。
去除模具，立即测量混合物的扩展距离，即流动度。
（2）强度试验① 准备符合标准的压力机和试件，试件外形应为直径7.5 cm，高度为7.5 cm的圆柱体；③ 将试件放置在25℃、相对湿度50%的条件下养护72 h；④ 在试件顶部和底部放置两个铝制平板，使用压力机逐渐加载，以对试件进行压缩，测量压缩至试件破裂之前的最大载荷。
二、应用前景膨润土-水泥浆材具有资料耗费少、成本低、施工灵活等优势，在建筑、土木工程和环境保护等领域应用广泛。
具体应用前景如下：1、建筑领域膨润土-水泥浆材能够达到高强度、高可靠性的抗压强度，因此在建筑领域可以应用于墙面、地面、屋面等材料的制造和修缮。
与传统材料相比，膨润土-水泥浆材不仅成本低廉，而且施工方便，能够大大缩短项目工期。
2、土木工程领域膨润土-水泥浆材的强度高、稳定性好，因此在土木工程领域可以用于桥梁、道路、地基、隧道等需要高强度耐久的部件。
膨润土
摘要：本文分析了膨润土对水泥浆液的作用机理及其影响。
结果表明，膨润土较好的改善了水泥浆的粘度、析水率、分散性、保水性等工作性能，从而有利于提高灌浆效果。
但同时随着膨润土掺量的增加，也会在一定程度上降低浆液的强度，因此在配制浆液时要综合考虑膨润土对浆液的影响，根据实际工程选取合理的配比。
关键词：膨润土；稳定剂；粘度；析水率；浆液强度；保水剂；分层度1. 引言大坝基础防渗帷幕灌浆和岩溶灌浆一般都采用多种水灰比的水泥灌浆，这种方法对浆体的稠度都是由稀变浓的加以控制，直到达到灌浆结束为止。
常规灌浆最大的弊端是费工费时，浪费浆材。
因此，世界许多发达国家正积极发展水泥灌浆新技术和水泥稳定浆材的研究，形成了用水泥灌浆新技术和水泥稳定浆材解决复杂基础处理的趋势。
八十年代初日本首次研制出超细水泥浆材的湿式工法(WMC 工法)，此后许多国家相继以超细水泥作为灌浆材料的研究[1，2]：在此基础上我国于八七年研制成功了湿磨细水泥浆的灌浆新技术[3]；但是，因超细水泥成本高，每吨成本价都在2000 元以上，因此，限制了超细水泥在工程中的应用。
九十年代初，新的灌浆技术法开始在工程中应用，该法主要是通过添加膨润土来生产稳定浆液，目前国内外配制稳定灌浆液普遍采用膨润土作稳定剂，用膨润土配制的浆液稳定性、可灌性、保水性、分散性一般都比较好，但是也有不少工程在灌浆过程中，由于浆液稳定性和保水性不好出现了问题，非但没有达到预期的效果，反而浪费了很多浆材，造成了巨大损失。
因此，本文着重介绍膨润土对砂浆溶液的影响，以便为今后配制稳定浆液提供参考。
2. 膨润土对水泥浆液的作用机理及其影响膨润土[4](Bentonite)按译音、成因及用途又称斑脱岩、膨土岩等。
是以蒙脱石(也称微晶高岭石、胶岭石)为主要成分的粘土岩-蒙脱石粘土岩,常含少量伊利石、高岭石及沸石、长石、方解石等。
蒙脱石为少量碱及碱土金属的含水铝硅酸盐矿物。
其化学式为Nax(H2O)4{(Al2～xMg0.33)[Si4O10](OH)2}。
土木工程泥浆用膨润土改性增效技术研究
土木工程泥浆用膨润土改性增效技术研究摘要：泥浆用膨润土改性增效技术是土木工程中的重要研究方向之一。
在土木工程中，泥浆广泛应用于地基处理、隧道施工、钻孔工程等领域，起到填充、固化、冷却和润滑等作用。
然而，传统的泥浆存在一些问题，如流动性差、稳定性差、增效效果低等，限制了其在工程实践中的应用。
因此，对泥浆进行膨润土改性增效技术的研究具有重要意义，可以提高泥浆的工程性能，推动土木工程的发展。
关键词：土木工程；泥浆用膨润土；改性增效技术引言泥浆用膨润土改性增效技术的研究为土木工程领域带来了新的发展机遇和挑战。
通过对泥浆性质和膨润土特性的深入研究，可以开发出新型的膨润土改性材料和方法，用于提高泥浆的流动性、稳定性和增效效果。
这将为地基处理、隧道施工、钻孔工程等土木工程中的泥浆使用提供更多选择和解决方案。
未来，需要继续深化研究，注重实践应用与理论创新的结合，推动该领域的进一步发展，为土木工程提供更加优化和可持续的泥浆应用方案。
1膨润土的特性1.1膨润土的物理特性膨润土是一类由细小的结构单元组成的粘土矿物，其具有许多独特的物理特性。
膨润土具有极高的比表面积和内部吸附能力，由于其微观颗粒结构呈片状，并且具有大量的内部微孔和层间空隙，使得其比表面积可以达到几十到上千平方米每克。
这使得膨润土具有很强的吸附能力，可以吸附水分、离子、有机物等物质。
膨润土具有很好的可塑性和黏性，由于膨润土颗粒之间具有较强的吸附力和电荷间作用力，使得其在水分的作用下，能够形成胶体溶胶，并表现出良好的可塑性和流动性。
1.2膨润土的化学特性膨润土具有一定的化学活性和交换能力。
膨润土具有离子选择性吸附和交换能力，其表面带有负电荷的层间空隙和微孔可以选择性地吸附和交换阳离子，如钠、钾、钙等离子。
这种离子选择性吸附和交换能力使得膨润土在水质处理、离子交换和土壤改良等方面具有重要的应用价值。
膨润土还具有一定的酸碱中和能力，在一定pH范围内，膨润土可以吸附和中和酸碱物质，调节环境的酸碱性。
膨润土水泥砂浆性能及机理研究
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纳米材料改性膨润土膨胀变形特性研究进展
纳米材料改性膨润土膨胀变形特性研究进展
膨润土是一种广泛应用于土壤改良、环境修复、地下工程和地基加固等领域的重要材料。
传统膨润土在应用过程中存在一些问题，如吸湿性能差、容易出现塑性沉陷等。
为了
克服这些问题，研究人员开始将纳米材料引入膨润土中，以改善其性能。
纳米材料经过改
性后加入膨润土中，可以显著提高膨润土的膨胀变形特性。
纳米材料的引入可以通过两种方式实现：一种是将纳米颗粒直接混入膨润土中，另一
种是将纳米材料表面改性后再与膨润土混合。
无论采用哪种方式，纳米材料改性都可以显
著改善膨润土的膨胀变形特性。
研究表明，纳米材料对膨润土的改性可以提高其吸湿性能。
当纳米颗粒和膨润土颗粒
相互作用时，纳米颗粒会填充膨润土中的孔隙空间，使其具有更大的比表面积，增加了膨
润土与水分子之间的接触面积，从而提高了水分的吸湿性能。
纳米材料的引入还可以提高
膨润土的塑性指数，增加其可塑性和抗力性。
纳米颗粒可以改变膨润土的物理性质，使其
呈现出更好的承载能力和抗变形能力。
除了改善吸湿性和塑性指数外，纳米材料的引入还可以改善膨润土的稳定性。
纳米材
料对膨润土的引入可以增强其内部结构的稳定性，从而减少了膨润土在外力作用下的变形。
纳米材料还可以提高膨润土的抗剪强度和抗渗透性能，使其具有更好的工程应用性。
当前纳米材料改性膨润土的研究还存在一些问题。
纳米材料的选择和改性方法还不够
成熟，需要进一步研究。
纳米材料对膨润土性能的改善机制还不清楚，需要深入研究。
纳
米材料改性膨润土的环境影响和长期稳定性也需要关注。
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膨润土种类 水胶比 3d
抗压强度/MPa
7d
28 d
90 d
0.8
9.4
14.8
21.1
25.9
空白
0.9
8.1
12.1
19.2
23.1
1.0
4.9
8.0
11.5
18.1
0.8
5.6
6.0
10.6
17.4
膨润土 550 0.9
4.0
5.3
8.6
14.8
1.0
表 6 膨润土掺量对拌和物和易性的影响
1 m3 砂浆用量/kg
稠度 表观密度
水胶比 膨润土 水泥
砂子
水
/mm （/ kg/m3）
0.8
0
300
996
240 142 2190
0.8
60
240
996
240 127 2160
0.8
120
180
996
240 124 2120
0.8
180
120
996
240 57 2070
2 试验结果与分析
2.1 膨润土水泥砂浆拌合物和易性 2.1.1 膨润土种类对砂浆和易性的影响（见表 5）
表 5 膨润土种类对砂浆性能的影响
种类
1 m3 砂浆用量/kg 水胶比
膨润土 水泥 砂子 水
稠度 表观密度 /mm （/ kg/m3）
膨润土 550 0.8 60 240 996 240 45 膨润土 300 0.8 60 240 996 240 48 膨润土 260 0.8 60 240 996 240 62 膨润土 180 0.8 60 240 996 240 57
吸水率 /% 280 200 200 50
表 3 膨润土的主要化学成分
%
项目 SiO2 Al2O3 CaO MgO Fe2O3 FeO TiO2 MnO Na2O P2O3 膨润土 550 72.25 21.12 0.61 2.23 1.90 - - - 1.73 膨润土 300 71.43 19.76 0.76 2.28 2.03 - - - 1.50 膨润土 260 72.49 17.04 1.31 1.72 2.13 0.43 0.20 0.15 1.01 0.02 膨润土 180 70.49 16.14 1.02 2.72 1.89 0.23 0.11 0.05 1.14 0.03
文献标识码：A
文章编号：1001-702X（2012）04-0048-06
Researches on performances and mechanism of bentonite-cement mortar JIANG Linhua，WANG Tao，DING Guoqing，CHU Hongqiang，HU Jie，NA Binbin，XIONG Chuansheng
能、化学成分分别见表 2 和表 3。
表 2 膨润土的物理性能
项目
膨润土 550 膨润土 300 膨润土 260 膨润土 180
200 目 通过率/%
98 95 93 92
胶质价 膨胀容 蒙脱石 （/ ml/g） （/ ml/g） 含量/%
2000
70
93
1500
64
90
1200
60
85
700
10
65
掺膨润土的混凝土弹性模量低，极限变形大，能适应较 大变形，有利于改善其应力状态，同时还具有良好的抗渗性 能[1-3]，克服了普通混凝土允许变形小、应力集中、易产生裂 缝、造价高的缺陷[4-5]，很适合于在险坝加固、海岸工程和基础 防渗工程中作为防渗墙墙体材料[6]。在某些情况下，掺膨润土 混凝土还可用于挡土、防冲、承重等。由于掺膨润土混凝土的
土水泥砂浆的和易性、抗压强度、弹性模量及相对渗透系数进 行了对比试验。膨润土水泥砂浆拌合物和易性的测试采用坍 落度与扩展度 2 种方法，都是用坍落度筒来完成，2 个试验可 同时进行；抗压强度、弹性模量和相对渗透系数试验分别采用 100 mm×100 mm×100 mm、100 mm×100 mm×300 mm 试件和 顶面直径 70 mm、底面直径 185 mm、高 30 mm 的圆台试件， 按 JGJ 70—1990《建筑砂浆基本性能试验方法》测试其 7、28、 90、180 d 的抗压强度和 28、90、180 d 弹性模量以及 28 d 相对 渗透系数。
3.4
3.8
4.8
8.5
0.8
7.4
10.3
16.6
20.1
膨润土 300 0.9
4.9
7.1
12.2
17.2
1.0
3.8
6.8
10.6
14.7
0.8
5.8
8.6
14.11ຫໍສະໝຸດ .5膨润土 260 0.9
3.8
4.4
11.3
15.5
1.0
3.5
4.2
9.0
12.3
0.8
2160 2130 2080
从表 7 中可以看出，在膨润土 180 掺量（20%）一定的情 况下，砂浆的稠度随水胶比的增大而提高，密度变化不大，所 以水胶比对膨润土水泥砂浆稠度有一定的影响，但对密度影
响很小。 2.2 膨润土水泥砂浆的抗压强度 2.2.1 膨润土种类及水胶比对砂浆抗压强度的
影响（见表 8）
细骨料：南京当地的天然河砂，表观密度 2680 kg/m3，含 泥量 1.2%，细度模数为 2.7，级配曲线位于Ⅱ区。
外加剂：江苏博特新材料有限公司生产的 JM—10 高效 减水剂。 1.2 配合比
由于目前还没有有关膨润土水泥砂浆应用的技术规范或 规程，本文主要研究用钠基膨润土和钙基膨润土等量取代常 规水泥砂浆中的部分水泥制成膨润土水泥砂浆，具体配合比 如表 4 所示。
·49·
蒋林华，等：膨润土水泥砂浆性能及机理研究
表 7 水胶比对拌合物和易性的影响
组号
1 m3 砂浆各种材料用量/kg 水胶比
膨润土 水泥 砂子 水
稠度 表观密度 /mm （/ kg/m3）
B-180-1 0.8 B-180-2 0.9 B-180-3 1.0
60 240 996 240 127 60 240 996 270 139 60 240 996 300 145
项目
度用水 安定性
3 d 28 d 3 d 28 d 初凝 终凝 量/%
标准值 ≥22.0 ≥42.5 ≥4.0 ≥6.5 ≥45 ≤390
合格
检测值 29.1 47.2 4.5 7.6 175 305 25.8 合格
膨润土：南京汤山膨润土有限公司生产，其中膨润土 550、
300、260 为钠基膨润土，膨润土 180 为钙基膨润土。其物理性
2220 2140 2200 2160
从表 5 可以看出，在水胶比和膨润土掺量一定的情况下，
膨润土种类对砂浆稠度和表观密度的影响不大。 2.1.2 膨润土掺量对砂浆和易性的影响
在水胶比一定的情况下，选用膨润土 180，膨润土掺量分
别为0、20%、40%、60%，膨润土掺量对膨润土水泥砂浆和易性 的影响见表 6。
表 4 膨润土水泥砂浆的基本配合比
膨润土掺量/% 0
水泥/% 100
20
80
40
60
60
40
水胶比
0.8 0.9 1.0 0.8 0.9 1.0 0.8 0.9 1.0 0.8 0.9 1.0
胶砂比 1∶3.32 1∶3.32 1∶3.32 1∶3.32
1.3 试验方法 为了研究膨润土种类及掺量对水泥砂浆的影响，对膨润
基金项目：国家自然科学基金资助项目（50978085）； 江苏省六大人才高峰项目 2009 年 A 类资助项目； 河海大学自然科学基金资助项目（2008427811）
收稿日期：2011-09-24 作者简介：蒋林华，男，1963 年生，江苏苏州人，教授，博士生导师，主要 从事工程新材料和结构耐久性的研究。
这些特点及其优越性，使其得到越来越广泛的应用和研究[7]。 普通水泥砂浆的抗压强度较高，而抗拉强度较低，特别
是其弹性模量较高而变形能力很差。随着建筑技术的发展， 特别是新型墙体材料的兴起和利用，对砂浆性能的要求越来 越专业化，普通水泥砂浆已难以满足专业化要求[8]。目前国内 鲜见膨润土水泥砂浆的研究报道，因此，本文尝试开展膨润 土水泥砂浆的研究，旨在克服普通水泥砂浆的缺点，降低砂 浆的弹性模量，提高其抗裂性和抗渗性。
（College of Mechanics and Materials，Hohai University，Nanjing 210098，Jiangsu，China） Abstract：Some part of cement in common mortar is substituted by calcium-based bentonite and sodium-based bentonite to form bentonite-cement mortar. The workability of the freshly applied mortar，the compressive strength，the elastic modulus and the impermeability are measured. The influences of bentonite species，the volume and the water cement ratio on its properties are analyzed. What's more，SEM is used to observe and analyze it. The results show that：the early strength of the mortar with bentonite develops fast. As the volume of bentonite increases，the compressive strength decreases. The bentonite-cement mortar can help to decrease the elastic modulus significantly. The bentonite can contribute to increase the impermeability of the mortar. The species of bentonite make little differences to the compressive strength，the elastic modulus and the impermeability. The density of the bentonite-cement mortar improves much more than the ordinary cement mortar. Key words：bentonite-cement mortar；workability；compressive strength；elastic modulus；impermeability