毕业答辩-新型煤岩注浆材料的制备及性能研究.ppt

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。 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 编号 硅酸盐醇料黒料催化剂凝胶时间粘度抗压强度 137.510150.1813544.91 237.58.3516.650.1852312.1 337.57.1517.850.1921872.01 437.56.2518.750.1901822.03 537.55.5519.450.1951761.81 637.55200.11021631.37 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，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 编号硅酸盐醇料黑料催化剂 凝胶时 间 粘度 抗压强 度 19013.366.50.2241592.80 29016640.2361943.98 39020600.2602278.71 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 编号 硅酸 盐 醇料黑料分散剂 凝胶时 间 粘度抗压强度 137.510150.2813627.94 237.510150.37835812.81 337.510150.47234714.68 437.58.316.70.2942253.00 537.58.316.70.3812213.84 637.58.316.70.4732182.68 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： 编号硅酸盐醇料黑料分散剂催化剂凝胶时间粘度值抗压强度 110020600.80.21022181.27 210020601.00.2962145.86 310020601.20.293209 3.0 410020601.40.286208 2.11 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： 编号硅酸盐醇料黑料分散剂凝胶时 间 粘度抗压强度 19013.366.51.01271830.87 29016641.0982013.98 39018621.0922178.57 49020601.07923910.89 59023571.0772728.32 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，研究 其凝胶时间的变化规律。具体见下表 编号硅酸盐醇料黑料分散剂甲醛尿素凝胶时间粘度抗压强度 137.510150.30.92.3823697.55 237.58.316.70.30.92.3912275.41 337.57.217.80.30.92.31071845.06 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： 编号硅酸盐醇料黑料分散剂甲醛尿素凝胶时间粘度抗压强度 188.420.2550.31.22.5963631.82 288.420.2550.31.43.6883674.09 388.420.2550.32.15.4543706.21 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： 编号硅酸盐醇料黑料分散剂甲醛三聚氰胺凝胶时间粘度抗压强度 137.510150.30.41.0973711.45 237.510150.30.61.5933731.77 337.510150.30.71.75803781.79 437.510150.31.02.0773801.96 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： 编号硅酸 盐 醇料黑料催化剂交联 剂 三聚 氰胺 凝胶时 间 粘度抗压强 度 137.56.2518.750.20.11.51031740 237.57.117.90.20.11.5962011.08 337.58.316.70.20.11.5872831.22 437.510150.20.11.5783686.85 537.510.9140.20.11.5813942.33 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: 编号硅酸盐醇料黑料分散剂纤维素凝胶时间粘度抗压强度 137.510150.30.2744472.75 237.510150.30.3714936.08 337.510150.30.4585186.30 437.510150.30.5375425.88 537.510150.30.6216053.27 由上表可以看出：随纤维素加入量的增加，凝胶时间明显减小，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： 编号硅酸盐醇料黑料交联剂纤维素凝胶时间粘度抗压强度 137.58170.10.4873261.87 237.59160.10.4744092.21 337.510150.10.4535176.08 437.511140.10.4575984.92 537.512130.10.4686723.84 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： 编号硅酸盐醇料黑料分散剂稀释剂凝胶时间粘度 137.510150.8335272 237.510150.8443254 337.510150.8552239 437.510150.8663235 537.510150.8774227 由上表可以看出：随稀释剂添加量的增加，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： 编号硅酸盐醇料黑料分散剂稀释剂抗压强度 137.510150.803.1 237.510150.867.4 337.510180.8611 437.510200.8613 537.510220.868.2 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