超高耐久性水泥基灌浆料设计与性能研究开题报告

1. 研究目的与意义（文献综述）

水泥基灌浆料（cement-based grouting material）是一种以水泥基胶凝材料为基材，与超塑化剂等外加剂及细集料等混合而成的灌浆修补材料，加水拌合后具有大流动性，早强、高强、微膨胀的性能。水泥基灌浆料可用来填充污水道、隧道、废矿井等,还可用于核电设备的固定、路桥工程的加固、地脚螺栓锚固、飞机跑道的抢修、设备基础的二次灌装、混凝土结构加固和改造、轨道及钢结构安装、旧混凝土结构的裂缝治理、机电设备安装、工程封桩、梁柱截面加大、墙体结构的加厚及漏渗水的修复以及各种抢修工程等。

其最早起源于美国，是为加固军事设施而研制的一种高强快速凝固材料。至50年代，西方国家将其应用于工业部门，主要用于机械设备安装和加固修补工程。20世纪40年代，各种水泥浆材相继问世，灌浆技术的研究和水泥基灌浆材料的应用和发展进入了一个鼎盛时期。由于用水泥作为主要原料配制的水泥基灌浆材料，具有强度高、耐久性好、无毒、无味、材料来源方便、成本低等优点，使得水泥在灌浆材料中的应用开始普及。国外学者对水泥基灌浆材料的配制、性能、机理等方面进行了较多的研究：kamalh.khayat试验发现：在水泥基灌浆材料中加入水溶性聚合物增稠材料可以改善水泥基灌浆材料的粘聚力、保水性，改善砂浆混凝土的耐久性和力学性能。m.sahmaran和 n.zkan等人发现在水泥基灌浆材料中加入天然的浮石粉能改善灌浆材料的流变性能，当天然浮石粉和超塑化剂一起使用时流变性能改善更加明显。m.jamalshannag认为在水泥基灌浆材料中掺加矿物掺合料（火山灰、硅灰、粒化高炉矿渣和粉煤灰）和超塑化剂可以提高流动性、抗渗性、抗侵蚀性、抗冻耐久性、体积稳定性和强度。b.elekolu 和 b.baradan等对加入超细石灰粉的灌浆材料进行了试验研究，研究结果表明在灌浆材料中加入石灰石粉，可以使结构更密实，从而改善硬化浆体的强度和耐久性。

我国对灌浆材料和灌浆技术的研究和应用起步较晚，但发展速度迅猛，某些方面已达到世界先进水平。我国对于水泥基灌浆材料的应用研究最早始于上世纪50年代，主要针对三峡工程设计初期断层破碎带、弱风化带进行固结灌浆。50 年代初期，我国在固矽、防止湿陷性黄土的湿陷、加固构筑物等方面做了大量工作。50 年代后期，灌浆技术在水坝防渗和加固工程中逐步应用。20 世纪70年代，为了满足进口设备安装的需要，开始在冶金设备安装中大量应用。经过30多年的研究与实践应用，我国灌浆料的技术性能逐步提高，目前我国研制的水泥基灌浆材料各项技术性能已达到国际先进水平。

2. 研究的基本内容与方案

本论文的实验内容主要是通过科学正交设计实验，制备出不同配比下的水泥基灌浆料，通过对比它们的出机流动度和4小时流动度、抗折强度、劈裂抗拉强度等物理性能，进行灌浆料碳化试验，抗冻试验，抗水渗透试验、抗氯离子渗透试验，以及抗硫酸盐侵蚀实验，开发满足高强、大流动度、超耐久的水泥基灌浆料。研究探求理想的水泥基灌浆料，具有高强的物理性能（抗压强度≥60mpa ）和超高的耐久性（抗冻性能不低于f400 ，抗硫酸盐侵蚀ks150，28天碳化深度0.1mm ），并有一定的缓凝作用。

具体实验步骤如下:

①查阅并研究该课题方向的专业文献，对影响水泥基灌浆料物理性能以及耐久性的因素进行调研

3. 研究计划与安排

第1－3周：查阅相关文献资料，完成英文翻译。明确研究内容，了解研究所需原料、仪器和设备。确定技术方案，并完成开题报告。

第4－12周：有规划地做好实验，及时发现问题，纠正问题；

第一阶段：开展水泥基灌浆料的配比组成和工作性能设计等；

4. 参考文献（12篇以上）

[1] george rice and nicholas miles. approaches to control the quality of cementitious pfa grouts for nuclear waste encaps ulation [j]. powder technology 174(2006) 56-59.

[2]w.j.mccarterandt.m.chrisp.setting-hardening-and-moisture-loss-within-a-cement-based-backfill-grout-under-simulated-repository-environments[j].measurement 45 (2012) 235–242.

[3]jingke zhang and wenwu chen.study on workability and durability of calcined ginger nuts-based grouts used in anchoring conservation of earthen sites [j]. journal of cultural heritage 16(2015) 831–837.