高性能水泥浆性能的影响因素研究

黄修奖

摘要：水泥注浆材料缺点较多，虽应用广泛，但抗压强度和抗弯强度不尽人意，在持久性上也有一定的局限性。在此情况下，市场对高性能水泥浆的需求越来越大。本文试图通过对水泥浆进行测试，了解其性能以及局限性，还就试验数据对影响高性能水泥浆的因素进行了分析，旨在制出高强度及耐久性优良的普通硅酸盐水泥注浆材料。

关键词：高性能水泥浆；减水剂；偏高岭土

引言

本试验选用硅酸盐水泥为材料，通过加入不同用量的减水剂、偏高岭土等常见水泥反应剂来测试影响硅酸盐水泥的因素。由于所得数据均来源于试验测试，且测试次数过少，因此本试验数据不能作为影响水泥注浆性能因素的参照标准，高性能水泥浆会受哪些因素的影响还需不断进行探索。

一、减水剂用量对水泥浆强度的影响

减水剂的用量会对水泥浆的强度产生影响，具体影响还需进行验证。本文从凝胶强度、悬浮性和相对粘度三方面进行了测试。

1.对水泥浆凝胶强度的影响

本试验选用的减水剂是实验室中较常见的第三代高效减水剂，其是既有磺酸基又有羧酸基的接枝共聚物。试验测试次数共7次，以1号试管为参照试管，2号到7号试管分别添加0.1%～0.6%的减水剂试剂，观察水泥浆凝胶强度的变化。经过3个小时的沉淀，所得数据如表1所示。

从表1可以看出，在其他条件不变的情况下，水泥的凝胶强度与减水剂投入呈正比。为保证水泥浆的凝胶强度，可以选取3%范围内的减水剂，确保水泥浆的凝胶强度。

2.对水泥浆悬浮性的影响

根据合理的配比，本试验选用较为简单的方法来测试减水剂对水泥浆悬浮性的影响。通过观察4小时内7个试验品的吸水率，进而分析水泥浆的悬浮性。数据表明，随着时间的增加，加入的减水剂用量越多，水泥浆的析水率越高，而悬浮性能也随之降低。

3.对水泥浆浆液粘度的影响

本试验测试的是相对粘度。通过测试发现水泥浆浆液的平均粘度为9.8，然后按照试样配比配制水泥浆，观察7个试验品中减水剂用量对水泥浆浆液粘度的影响。根据试验数据得出结论为，水泥浆的相对粘度和减水剂的投入量成反比。减水剂的用量最合适的范围是3%～6%。

二、偏高岭土用量对水泥浆性能的影响

本试验同样测试了偏高岭土对水泥浆性能的影响。在试验中，偏高岭土的用量较减水剂用量稍多一点，偏高岭土对水泥浆性能的影响仍从凝胶强度、悬浮性和相对粘度三方面进行测试。

1.对水泥浆凝胶强度的影响

本试验偏高岭土的掺入量分别占凝胶材料质量的0%、 5%、10%、15%、20%、25%，选用柱状图的形式分析偏高岭土对水泥浆凝胶强度影响进行展示。

由图1可以看出，偏高岭土的3d强度呈现曲线发展，偏高岭土掺入量在5%～15%时，水泥浆的凝胶的抗压强度较大。如果从固结体的抗压强度单方面考虑，偏高岭土的掺入量可以取5%、10%和15%。

2.对水泥浆悬浮性的影响

参照上述减水剂对水泥浆悬浮性影响的试验，选用相似的方式对不同掺入量的偏高岭土对水泥浆悬浮性的影响进行了分析。试验表明，4小时内偏高岭土的析水率在不断减小，这说明偏高岭土的掺入量与水泥浆的悬浮性成正比。在实际应用中，如果需要更有悬浮力的水泥浆，可以减少减水剂的用量，增加偏高岭土的用量。

3.对水泥浆相对粘度的影响

从图2可以看出，在一定范围内， 水泥浆随着偏高岭土掺入量的增加，其相对粘度也呈现不同程度的增大。为了保证水泥浆的流動性，偏高岭土的掺入量可取5%～15%。

三、结语

通过上述试验对比分析，根据试验结果以及市场价格，减水剂的用量可以选用0.3%剂量，偏高岭土的掺入量为10%～15%效果较好。由于以上数据来源于试验，在实际应用中还需进一步测算其影响。

参考文献：

[1] 房满满，西晓林，林东，等.聚羧酸系高效减水剂的研究现状和应用前景[J].材料导报，2008 （3）：76-79.

[2] 郑刚，王汝敏，王宏军，等.新型聚羧酸系高效减水剂PCS的实验研究[J].材料导报，2016（3）：146-148.