ZKD高水速凝材料及其泵送充填技术的研究_颜志平
DB33／T 996-2015 浙江省公路工程泡沫混凝土应用技术规范
5 混合料 ............................................................................. 3 5.1 一般规定 ....................................................................... 4 5.2 配合比 ......................................................................... 4 5.3 性能 ........................................................................... 4 6 设计 ............................................................................... 6 6.1 6.2 6.3 6.4 6.5 一般规定 ....................................................................... 6 设计计算 ....................................................................... 6 新建路堤 ....................................................................... 8 拓宽路堤 ...................................................................... 11 特殊处治工程 .................................................................. 13
桩基塌孔区混凝土回灌护壁法施工研究及应用
施工技术建 筑 技 术 开 发 ·37·Construction TechnologyBuilding Technology Development第49卷第5期
2022年3月
目前，建筑施工中常用的桩基础主要为灌注桩，按照施工方法灌注桩可分为：泥浆护壁、长螺旋、沉管、干作业成孔灌注桩等，且均具有一定适应性和局限性。泥浆护壁成孔灌注桩施工过程基本发生在水面以下，无法直接进行观测，施工难度较大，桩芯位置极易发生偏移。偏移一旦超限，容易导致坏桩，尤其是在复杂地质条件下或大直径、高长度、高精度的桩的情况下均难以实施。沉管灌注桩施工工序多为不可见施工，质量控制难度大。长螺旋钻机成孔具有成本低、适用广、噪声小、无污染等优点，但在某些地层随成孔深度增加出现粘性土体“糊钻”现象，导致成孔效率降低、排土困难等问题而影响钻进速 度。旋挖干成孔效率高、成本低、工期短，安全隐患少，但是干作业成孔灌注桩不宜用于地下水位以下的各类土及淤泥质土。针对以上各个施工工艺的不足，结合桩基塌孔处理经验，研究总结了混凝土回灌护壁法施工工艺。1 工程概况白酒学院项目C2食堂位于场地西南角，场地地貌属剥蚀浅丘地貌区，为浅丘～沟谷地形，多为农田和耕地；丘间斜坡坡角8°~15°，沟谷坡角3°~15°；场地内中部浅丘高，东西低。C2食堂共有钻孔灌注桩142根，总进尺2 613.0 m，其中，1 000桩21根，进尺270.0 m； 1 200桩80根，进尺1 505.0 m；1 500桩41根，进尺838.0 m；所有桩基最小长度H不小于6 m，实际孔深应以持力层埋深为准，预计桩长8.0～26.0 m。其中位于①～⑨轴交G、H、J轴共计45根桩区内存在淤泥和砂层，厚度、埋深较大且在垂直断面上成多层分布，施工时砂层受地下水的影响形成流砂，同时受淤泥影响，极易引起混凝土超方、塌孔、缩径等问题。
2 工程地质与水文地质条件2.1 工程地质条件根据勘察报告，拟建场地自然地面以下地层主要为粉质粘土、淤泥质粘土、碎石土、细砂、砂岩及泥岩，现自上而下分述如下。（1）粉质粘土。层厚0.50～11.20 m，平均厚度4.17 m，分布于场地内绝大部分区域。（2）淤泥质粘土。收稿日期：2022–01–15
动水条件下的高效堵水注浆材料试验研究
动水条件下的高效堵水注浆材料试验研究王志强;高岗荣;孙光;王正胜【摘要】为实现动水注浆,对以水溶性聚氨酯和单液水泥浆为基材的复合注浆材料的基本性能进行了研究;并利用室内动水注浆模拟试验台,对不同配方的注浆材料,在不同动水流速、不同骨料条件下的注浆及堵水性能进行了模拟试验。
结果表明,在最大动水流速不大于3.1m/min的条件下,复合注浆材料可正常反应,凝胶时间可控制在1～5min,浆液结石率可达100%～200%,结石体抗水压力大于10MPa,28d 结石体抗压强度大于3MPa,最大可达24MPa。
该复合注浆材料适用于动水流速不大于3.1m/min条件下的注浆堵水施工。
【期刊名称】《建井技术》【年(卷),期】2011(000)006【总页数】5页(P29-32,10)【关键词】动水条件;注浆堵水;聚氨酯;复合浆液;模拟试验【作者】王志强;高岗荣;孙光;王正胜【作者单位】同煤集团同忻煤矿,山西大同037003;天地科技建井研究院,北京100013／煤矿深井建设技术国家工程实验室,北京100013;天地科技建井研究院,北京100013／煤矿深井建设技术国家工程实验室,北京100013;天地科技建井研究院,北京100013／煤矿深井建设技术国家工程实验室,北京100013【正文语种】中文【中图分类】TD265.4近年来，我国在矿井水害治理方面，已有了较成熟的技术和经验，注浆堵水已成为我国矿井水害防治和被淹矿井恢复的一种重要方法。
在静水条件下，通过注浆来封堵突水点、形成堵水帷幕等都取得了成功经验。
但在动水条件下，常用的水泥浆、水泥－水玻璃双液浆等注浆材料随水流失严重，堵水效果不太理想［1］，需要使用一种在动水条件下能速凝、不被流水冲走的浆液材料。
为此，我们研究了以聚氨酯、单液水泥浆为基材的复合注浆材料基本性能，并在动水注浆模拟试验台上进行了动水注浆试验。
试验结果表明，这种复合注浆材料在一定的水流速度下，可以起到快速堵水作用。
水泥基复合材料固化铬污染盾构渣土性能及其机理研究
第 55 卷第 2 期2024 年 2 月中南大学学报(自然科学版)Journal of Central South University (Science and Technology)V ol.55 No.2Feb. 2024水泥基复合材料固化铬污染盾构渣土性能及其机理研究魏贺1, 2，贺勇1, 2，阳栋3，张可能1, 2，娄伟4，史继彪5，冯德山1, 2(1. 中南大学 有色金属成矿预测与地质环境监测教育部重点实验室，湖南 长沙，410083；2. 中南大学 地球科学与信息物理学院，湖南 长沙，410083；3. 中国建筑第五工程局有限公司，湖南 长沙，410004；4. 湖南省和清环境科技有限公司，湖南 长沙，410221；5. 徐州中矿岩土技术股份有限公司，江苏 徐州，221116)摘要：为了实现铬污染盾构渣土的资源化利用，解决单一水泥固化材料用量大、排放量高以及固化效果不理想等问题，研制水泥基有机−无机复合固化剂固化铬污染盾构渣土。
以14 d 养护龄期固化土无侧限抗压强度和浸出毒性为评判指标，通过设计“五因素四水平”正交试验确定复合固化剂最佳配比；采用极差分析法对各影响因素进行主效应分析，并结合XRD 和SEM 试验探究复合有机−无机固化剂的作用机理。
研究结果表明：无侧限抗压强度和浸出毒性评判指标的最优解均为11%(质量分数，下同)水泥、5.50%生石灰、0.25%聚丙烯酰胺、1.10%硅酸钠和0.05%海藻酸钠；14 d 养护龄期的试验13(A 4B 1C 4D 4E 1)固化土无侧限抗压强度达1 217.58 kPa ，重金属铬浸出质量浓度为2.4 mg/L ，满足相关规范要求；水泥、海藻酸钠和硅酸钠为固化土无侧限抗压强度评判指标的主要影响因素，水泥、海藻酸钠和生石灰为浸出毒性评判指标的主要影响因素；固化土无侧限抗压强度与重金属铬浸出质量浓度密切相关，具体表现为固化土无侧限抗压强度越大，重金属铬的稳定化效果越明显；大量的自由水被消耗、pH 升高、新矿物的生成、土体微观结构改变及土颗粒间胶结作用增强是盾构渣土性能提高的主要原因；当固化土强度增大时，重金属铬的物理封闭作用增强；此外，发生水化反应形成的较高pH 也促进三价铬生成难溶于水的氢氧化物沉淀，从而降低固化土重金属铬浸出毒性。
污水处理构筑物大体积抗渗水工混凝土配合比研究
污水处理构筑物大体积抗渗水工混凝土配合比研究发布时间：2022-12-04T03:05:17.348Z 来源：《工程管理前沿》2022年15期作者：刘洪波高宝胜孙阿龙[导读] 本文对榆中县新建污水处理厂污水处理构筑物大体积抗渗水工混凝土配合比进行了研究。
从混凝土原材料、配合比等方面论述了如何通过材料选择和控制来合理设计混凝土配合比，以保证水工构筑物混凝土质量。
刘洪波高宝胜孙阿龙中铁大桥局第七工程有限公司 430050摘要：本文对榆中县新建污水处理厂污水处理构筑物大体积抗渗水工混凝土配合比进行了研究。
从混凝土原材料、配合比等方面论述了如何通过材料选择和控制来合理设计混凝土配合比，以保证水工构筑物混凝土质量。
讨论了如何保证大体积混凝土的体积稳定性，分析了过量掺加膨胀剂的危害性，并通过合理使用混凝土掺合料，规范使用外加剂等技术手段来达到防止混凝土体积收缩、温差开裂以及使混凝土具备抗渗、可泵送及耐久性等技术要求。
关键词：大体积，抗裂性，耐久性，可泵性。
一、项目概况榆中县新建污水处理厂工程采用全地埋式建厂模式。
工程新建全地下钢筋混凝土箱体1座，箱体地下共两层，箱体总长271米，总宽101米。
箱体设计污水日处理能力5万m3/天。
本工程主要水工构筑物包括格栅间、曝气沉砂池、初沉池、调节池、生化池、二沉池、高密池、滤池、接触池等；本项目水工构筑物均采用整体平板式筏形基础，单次混凝土浇筑方量最高达3000m3，筏板最厚处达1.2米，为大体积混凝土；设计采用C35P6抗渗混凝土。
本工程建筑结构对混凝土抗渗要求高，且涉及污水处理、大体积、泵送、抗冻等方面，对混凝土的耐久性、可泵性、抗裂性等都提出了很高的要求。
二、大体积抗渗水工混凝土原材料的选择（一）水泥的选用大体积抗渗水工混凝土应选择水化热值较低的水泥，以防止温度裂缝。
水泥的水化热的测定较为复杂，一般也很少做这项试验，因此通过水化热值选择水泥，以现有技术条件难以做到，研究表明水化热是水泥与水进行一系列化学反应时所释放热量的总和，一定龄期水化热值应与同期水化反应的完成情况相对应；而这时水化反应的完成情况又与同期水泥抗压强度对应，通过上述推理可以得出同一时期水泥水化热与抗压强度值存在对应关系。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
第22卷第3期煤炭学报Vol.22 No.3 1997年 6月JOURNALOFCHINACOALSOCIETYJune 1997
ZKD高水速凝材料及其泵送充填技术的研究＊颜志平(浙江大学) 漆泰岳 张连信 侯朝炯(中国矿业大学)摘要 根据ZKD高水速凝材料的组成及性能特征,计算了合理的巷旁充填支护参数,设计了泵送高水净浆材料和高水灰渣材料的新充填工艺系统,并对翟镇煤矿沿空留巷巷旁充填工业性试验进行了分析与评价.研究结果表明,ZKD高水速凝材料具有良好的塑性性能,既能适应回采工作面顶板的活动规律,又能有效地控制围岩变形,维护巷道,因而是一种理想的巷旁充填材料.
关键词 高水速凝材料 灰渣 沿空留巷 巷旁充填 钢模板中图分类号 TD350.4
根据无煤柱开采沿空留巷技术发展的需要,中国矿业大学从1984年开始研究用于整体浇注巷旁充填的高水速凝材料和巷旁充填技术,研制成功了以特制硫铝酸盐水泥熟料为基材的ZKD高水速凝材料;并在完成国家“七五”科技攻关项目“灰渣应用于井下充填的研究”的基础上,又承担了国家“八五”重点科技攻关项目“沿空留巷机械化构筑护巷带技术”,对材料及其泵送充填技术进行了更深入的研究,其中与新汶矿务局翟镇煤矿合作进行井下工业性试验研究,共充填800m巷道,其中使用一级料充填300m,灰渣和净浆各占150m;其余500m使用二级料充填.
1 ZKD高水速凝材料的组成及其性能的研究1.1 ZKD高水速凝材料的组成ZKD高水速凝材料由甲料和乙料两部分组成,统称为胶结料,通常按重量比1∶1配合使用.(1)甲料 以特制硫铝酸盐水泥熟料为基材与少量悬浮剂、超缓凝剂混和粉磨而成,其中硫铝酸盐水泥熟料从作用和配量上都是最主要和最基本的.特制硫铝酸盐水泥熟料是多种矿物的集合体,其主要有效矿物成分是硫铝酸钙和硅酸二钙.(2)乙料 由石灰、石膏、少量悬浮剂和速凝早强剂等多种原料配制混磨而成.它为甲料水化生产钙矾石提供足够的CaO,CaSO4,以及适宜的介质条件,以提高钙矾石的生产速率和产率,并可人为地调控胶结料的水化速率,以满足不同工程的需要.1.2 ZKD高水速凝材料的基本性能高水速凝材料是一种新型固体混合材料,它与水泥有某些相似之处,但又具有许多独特的性能.(1)水用量大(即水灰比高) 常用的水灰比在2.0～3.0之间,根据工程要求可任意调整.在该水灰比条件下,凝固体中水体积比达85.2%～90%(胶结料密度按2900kg/m3计算).
收稿日期:1996-11-15国家“八五”重点科技攻关项目(编号:85-201-01-08)
(2)速凝早强 甲、乙料浆液混合后立即水化、凝结,并很快硬化成坚硬的人工石.初凝时间为5～30min,30min即产生强度,且强度增长速度很快,7d抗压强度即可达到终强的95%左右.(3)可泵时间长 甲、乙料分别加水搅拌成浆液后,静置24h以上不凝结、不堵管、可继续泵送,减少了施工过程中管路、设备冲洗工作量.既可连续输送,又可在24h之内间断输送.(4)良好的力学特性 高水速凝材料抗压试验时,当加压至极限载荷试件不发生脆性破坏,塑性变形量较大,残余强度高,有突出的塑性特征.试验采用MTS815刚性伺服机,试件用ZKD高水速凝材料,水灰比为2.5∶1,用 5cm×10cm圆柱形试模成型.单向压力作用下的变形性能:当应变率为5%时,各龄期残余强度的最小值为峰值强度的70.7%,最大可达90.4%;应变率为10%,15%,20%时,残余强度均分别达到峰值强度的59.1%,51.4%,44.4%.说明该材料具有良好的塑性特征,能适应巷道围岩及其他介质的较大变形.三向压力下的变形性能:ZKD高水速凝材料在不同侧压下进行的三轴压缩试验结果与单轴压缩试验结果相比,由于受侧压的影响,其塑性特征更加突出.在轴向应变为5%时,残余强度平均为其峰值强度的95.4%,比单轴压缩时提高了24.2%;当轴向应变高达20%和24%时,其残余强度还分别达到72.9%和65.3%,充分显示了三轴压缩下ZKD高水速凝材料具有优良的塑性性能.极限载荷后强度再发展性能:由于高水速凝材料具有一定的可塑性,故不易发生脆性破坏.当它承受到极限载荷时,在拉应力集中的各点上会出现一些肉眼难以观察到的细微裂缝,只要这些裂缝未达到临界宽度,卸载后继续养护,裂缝能自动愈合,且强度将继续发展.这一性能对井下巷旁充填具有非常重要的实用意义,当充填体受初次来压后,只要未发生宏观破裂,其抗压强度将随龄期的增长而继续发展.
图1 试验地点Fig.1 Testsite
2 试验地点的生产技术条件试验地点位于翟镇煤矿一采区二层煤1201西工作面回风巷(图1).该面倾斜长度平均155m,走向长度1045.6m,其中工作面外段800m为试验段.煤层厚度平均为2.2m,含一层夹矸;煤层倾角平均为8°.1201西工作面为高档普采面,其顶板为复合顶板:伪顶为泥岩,厚度0～0.2m;直接顶为粉砂岩,中间夹一层煤,煤厚平均为0.6m,直接顶岩层总厚度为6.4m左右;老顶为砂岩,厚度约2～10m.底板为粉砂岩和砂岩,其中粉砂岩中间夹有一层煤,煤厚平均为0.6m,而砂岩层较厚,一般在10m以上.
3 沿空留巷旁充填体支护参数设计根据巷旁充填体的作用原理,充填体在工作面后方具有的支护阻力,在顶板活动剧烈期间,应使老顶沿巷旁充填体侧的弯矩达到极限,从而引起拉断破坏,切断老顶岩层,使充填体卸载,有效地维护巷道.按照回采工作面上覆岩层活动的一般规律,在老顶破断稳定以前,巷旁充填体除平衡直接顶外,还必须提供切断老顶的支护阻力;老顶活动稳定以后,充填体主要起维持直接顶和老顶的平衡作用.
271第3期 颜志平等:ZKD高水速凝材料及其泵送充填技术的研究根据上述原理和力学平衡原理可推导出充填体支护阻力的计算公式,即维持直接顶平衡的支护阻力为pz1=ρδ1(x+b+2b′)2/[2(x+b+b′)].(1)
切断老顶的支护阻力为pq=ρδ2(2σtδ2)/(3ρ)+ρδ2(x+b+2b′)2/[2(x+b+b′)]-
σtδ22/[12(x+b+b′)]. (2)
维持老顶平衡的支护阻力为pz2=ρδ2(x+b+2b′)2/[2(x+b+b′)]+(1-t)ρδ2(2σtδ2)/(3ρ)+
tρδ22(2σtδ2)/(3ρ)/[2(x+b+b′)]-σtδ22/[12(x+b+b′)],(3)
式中,ρ为岩层的平均密度;δ1为直接顶厚度;x为老顶在煤帮侧的破断位置;b为巷道宽度;2b′为充填体宽度;δ2为老顶厚度;σt为老顶岩层抗拉强度;t为系数,t=(δ2sinθi+Cicosθi)/{2[δ2×sin(θi+45°)+Cicos(45°-θi)]};θi为第i次老顶来压岩梁平衡时的倾斜角度;当直接顶完全冒落后不能充满采空区时θi=arcsin{[h-(Kp-1)δ1]/Ci};h为采高;Kp为直接顶岩层冒落后的碎胀系数,Kp=1.4;Ci为第i次老顶来压步距.经计算,充填体宽度不小于1.2m,所用材料3d抗压强度不小于3.8MPa.由充填体所提供的支护阻力、支承能力、稳定性及充填材料的性能与成本,充填体的宽度选择为1.5m.此外攻关项目要求井下充填试验水灰比为2.5∶1(质量比),因此高水净浆材料充填时,胶结料用量为354kg/m3,配制的
充填材料经实验室测定:24h强度为3.83MPa,7d强度为5.02MPa;高水灰渣材料充填时,胶结料用量为300kg/m3,粉煤灰用量为250kg/m3,配制的充填材料经实验室测定:24h强度为3.91MPa,
7d强度为4.97MPa.
4 巷旁充填工艺系统4.1 充填工艺选择机械化构筑护巷带,其方式据材料输送形式的不同可分为两类:风力输送和水力输送.风力输送一方面输送距离短,一般只有100～200m,且工作环境灰尘多,对人体有害;另一方面加水量控制较困难,容易造成固结体整体浇注效果降低.水力输送以往因受充填泵本身功能的限制,只能输送净浆材料,对灰渣等颗粒较大的材料无法输送,而由中国矿业大学设计、镇江煤矿专用设备厂制造生产的BYZ-
120/10新型液压柱塞泵解决了无法输送较大颗粒(粒径小于5mm)充填材料的问题,可远距离
输送灰渣.翟镇煤矿1201西回风巷走向长度大于1000m,且既要输送净浆,又要输送灰渣.因此,选择以BYZ-
120/10新型液压柱塞泵为主要充填设备的水力输送充填工艺系统进行工业性试验.
4.2 充填工艺系统设计整个充填工艺系统包括地面充填材料储存、运输、井下充填泵站、充填管路、充填点等5个环节,其中最主要的是井下部分.井下充填系统见图2,其主要工艺流程为:充填点支护、安装模板※分别加水并上料搅拌※分别输送料浆※料浆经混料器混合※注入钢模板或充填袋※拆卸模板.使用高水灰渣材料进行充填时,采用活动钢模板(图3).该模板主要由5号角钢和2mm厚的薄钢板焊接而成,上下块模板之间用螺栓紧密连接,其间夹一块软胶皮防漏.使用高水净浆材料进行充填时,采用网状框架模板,其结构与活动钢模板相似,主要由5号角钢和
272煤 炭 学 报 1997年第22卷 图2 充填工艺系统 图3 活动钢模板(不含顶部皮带)Fig.2 ThepackingsystemFig.3 Assemblingofmovablesteelforms
8号铁丝焊接而成.使用时不需用螺栓连接,只需根据充填袋内浆液高度逐步安装.5 沿空留巷巷旁充填护巷效果分析5.1 留巷期间巷道围岩变形特征(1)工作面前方巷道围岩变形情况 根据现场实测,巷道围岩收敛情况如图4,5所示(文中“+”、“-”分别表示测站在工作面前、后方),由于受回采工作面超前支承压力的影响,从工作面前方40～50m起,巷道围岩开始有所变化.自工作面前方20m处开始,巷道围岩变形急剧增大.以测站Ⅲ为例,在工作面前方20m范围内,顶底板平均相对移近量为64mm,占工作面前方顶底板平均总移近量的67%;两帮相对移近量为56mm,占工作面前方两帮总移近量的80%.从移近速度来看,在工作面前方30～50m范围内,两帮及顶底板平均移近速度为2mm/d;而在工作面前方0～20m范围内,移近速度平均达6mm/d.
图4 巷道围岩变形量的变化情况 图5 巷道围岩变形速度的变化情况Fig.4 Changeofrockdeformation Fig.5 Changeofspeedofrockdeformation
(2)工作面后方留巷围岩收敛情况 由图4,5可见,构筑巷旁充填体后,巷道围岩变形大致分为4个阶段:第1阶段,在0～-10m范围内,采空侧由单体液压支柱支护,顶底板的相对移近量较小;第2阶段,在-10～-40m范围内,由于受到工作面周期来压的影响,上覆岩层活动剧烈,上位岩层以上帮煤体内顶部某处为轴线旋转下沉,巷道围岩变形剧烈,两帮、顶底板相对移近速度均达到最大值10mm/d,其峰值位置在工作面后方25m左右处.其顶底板平均相对移近量为120mm,两帮为80