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1、新型煤岩注浆材料的制备及性能研究,学生姓名：XXX 专业班级：材料06-4班 指导教师：XXX,研究目的及意义 研究内容 实验材料 实验方法 实验结果分析 结论,研究目的及意义： 通过改变传统聚氨酯浆材的制备工艺及方法，获得一种低成本、环保型的新型注浆材料，为我国的煤矿生产提供安全保障。,研究内容： a.结合参考文献以及试验资料，通过交叉和平行 试验，研究不同配方下浆材凝胶时间的规律 b.对该浆材固结强度进行试验研究，探索影响其 强度的因素，并结合对其凝胶时间的掌控，找 到适合实际施工的最优配比。,实验材料： a.固化剂：硅酸盐、聚醚多元醇和异氰酸酯，另外还有 交联剂、甲醛、尿素、三聚氰胺等。
2、 b.稀释剂：混合二元酸酯 c.催化剂：二月桂、三乙醇胺、三乙胺 d.分散剂：有机类分散剂,实验方法： 粘度的测定：采用NDJ1旋转粘度计，并按照设备使用要求进行定 凝胶时间测定：采用NDJ1旋转粘度计，记录浆液粘度超过 300mPas的时间，即为浆液的可操作时间。 抗压强度测定：采用液压式万能试验机进行测定，记录破坏时的荷 载，并按公式F=P/A计算凝胶体的抗压强度,实验结果分析,一、素注浆材料性能研究 1. 将硅酸盐含量固定，改变醇料与黑料之间的加比例设计了六组配方，具体配 方、凝结时间、粘度值及抗压强度见下表,由上表可以看出： 在素灌浆材料中，随黑料与醇料比例的拉大，逐渐脱离最佳配 比，
3、反应时间逐渐增加，粘度值逐渐降低，而其抗压强度值也随 之下降。,2. 降低硅酸盐百分含量，使其减为53%，通过改变黑料与醇料比例来研究浆材固结体强度变化情况，具体设计配方凝胶时间、粘度值及固结体抗压强度见下表,由上表可以看出:当硅酸盐含量减少时，随黑料与醇料比例的增大，凝胶时间、粘度值抗压强度都逐渐减少。 综上：在素注浆体系中,当硅酸盐含量为60%时，黑料与醇料比例为 1.5：1，并加入0.1g催化剂时凝胶体抗压强度相对较高；当硅酸 盐含量为53%时，黑料与醇料比例为2：1，并加入0.2g催化剂 时凝胶体抗压强度相对较好，但两种配方抗压强度值均较低， 无法满足加固要求，需要进行改性。,二.分散
4、剂的加入对注浆材料性能影响研究 1.将硅酸盐固定， 改变分散剂添加量，并改变黑料与醇料的比例 设计六组配方，具体配方、凝胶时间、粘度值及抗压强度见下表,由上表可以看出：固定硅酸盐含量，无论黑料与醇料比例为1.5或是2， 凝胶时间及粘度值都随分散剂添加量的增加而逐渐减小；对于抗压强度则不同，当黑料与醇料比例为1.5时，随分散剂添加量的增加也逐渐增加，而且当分散剂添加量为0.4g时有较高的抗压强度值。,2.将硅酸盐含量降为55%，研究黑料与醇料比例为3时分散剂量对 注浆材料各方面性能的影响，具体见下表：,由上表可以看出：硅酸盐含量降低为55%时，黑料与醇料比例为3:1时反应 相对较慢，随分散剂的加
5、入，反应时间稍微有些加快，而粘度值略有降低；对于抗压强度值，在分散剂加入量为1.0g时有最大值。,3.继续降低硅酸盐含量为53%，研究在一定分散剂加入量时，黑料与醇料比例对注浆材料性能的影响，具体配方、凝胶时间、粘度值及抗压强度见下表：,由上表可以看出：当硅酸盐添加量降为53%时，同时固定分散剂的加入 量，随黑料与醇料比例的增多凝胶时间逐渐增加，而粘度值有所下 降；对于抗压强度，当比例拉大时，固结强度明显降低，但当比例 为3时强度较高。 综上可以看出：分散剂的加入可以明显改善注浆材料的性能。,三、甲醛尿素的加入对注浆材料性能的影响研究 1.固定硅酸盐含量，并加入分散剂，改变黑料与醇料的比例，研
6、究 其凝胶时间的变化规律。具体见下表,由上表可以看出：固定硅酸盐百分含量，当加入甲醛尿素以后，随黑 料与醇料比例的增大，凝胶时间有所延长，而粘度值却明显下 降；对于抗压强度也有所降低。,2.降低硅酸盐百分含量，并将黑料与醇料比例固定，改变甲醛尿素的添加 量，研究其对注浆材料各方面性能的影响，具体见下表：,由上表可以看出：当主料固定时，随甲醛尿素加入量的增加，凝胶时间 逐渐减少，而粘度值几乎不变，对于抗压强度值则有所增大。 综上：甲醛尿素的加入可以对注浆材料的性能进行改善，但从各方面综 合考虑，其改善作用并不明显。,四、甲醛三聚氰胺的加入对注浆材料性能的影响,1.将硅酸盐、醇料、黑料等固定，改变
7、甲醛与三聚氰胺的添加量，研究其 对注浆材料性能的影响，具体见下表：,由上表可以看出：随甲醛三聚氰胺加入量的增加，凝胶时间逐渐减 少，而粘度值及抗压强度有所增加。,2.考虑只加入三聚氰胺对注浆材料性能的影响，具体见下表：,由上表可以看出：当只加入三聚氰胺时，随黑料与醇料比例的减少，凝 胶时间也随之减少，而粘度值随之增加；对于抗压强度，在比例为 1.5时有最大值。 综上：三聚氰胺的加入不能明显改善注浆材料的性能。,五、纤维素的加入对注浆材料性能的影响 1.将硅酸盐、醇料、黑料及各种添加剂固定，改变纤维素添加量，研究其对注浆材料性能的影响，具体见下表:,由上表可以看出：随纤维素加入量的增加，凝胶时间
8、明显减小，粘度 值也有所增加；对于抗压强度，在纤维素加入量为0.4g时有一最 大值。,2.固定硅酸盐含量，改变黑料与醇料的比例，加入纤维素，研究其对注浆材料性 能的影响，具体见下表：,由上表可以看出：在加入纤维素条件下，随黑料与醇料比例的减少，凝 胶时间有所减少，而粘度值却显著增加；对于抗压强度，则在1.5时 有一最大值。,综上:纤维素的加入可以在一定程度上提高注浆材料的力学性能，但 纤维素的加入会使浆液粘稠度明显增加，不利于施工操作。,六、稀释剂的加入对注浆材料性能的影响研究 1.固定主料含量，改变稀释剂添加量，研究其对注浆材料工作性能的影响，具 体见下表：,由上表可以看出：随稀释剂添加量的
9、增加，凝胶时间逐渐增加，粘度值 逐渐减小，但当稀释剂添加量较少时，凝胶时间相对较快，不满足 注浆施工要求。,2.改变稀释剂添加量，研究其对注浆材料力学性能的影响，具体 见下表：,由上表可以看出：稀释剂的加入可以明显提高注浆材料的力学性能， 而且当黑料添加量为18g和20g时抗压强度相对较高。,3.改变黑料及稀释剂添加量，研究在不同黑料量时，稀释剂的添加量 、 对注浆材料力学性能的影响，具体见下图：,由上图可以看出：当黑料加入量为18g或20g时，抗压强度相 对较高，而且在 黑料量为20g，稀释剂量为6.5g时抗压 强度有最大值。 综上：稀释剂的加入可以明显改善注浆材料的力学性能。,结论,（1）对浆材凝胶时间、粘度及抗压强度进行了详细的研究，通过对比试 验找出影响反应时间、粘度及抗压强度的主要因素及调节方法。 （2）在硅酸盐聚氨酯注浆材料中，甲醛尿素或三聚氰胺及纤维素的加 入对注浆材料性能的改善没有明显作用，而分散剂及稀释剂却可以 明显改善注浆材料性能，因此可以考虑对其做进一步的研究以使其 满足注浆施工具体要求。,谢谢！,