2.4 浆材制备过程中的主要影响因素研究

2.4.1 低速拌制时间对水泥浆材性能的影响研究

湿磨细水泥浆材制备时，普通水泥浆材经过水泥湿磨机研磨后被注入低速搅拌机中调节水灰比并存储待灌。为防止湿磨细水泥浆液析水沉淀，保持分散稳定性和均匀性，必须持续对湿磨细水泥浆液进行低速搅拌。

通常情况下，湿磨细水泥灌浆施工作业时间较长，导致浆材也同时经过了较长时间的搅拌。为了研究机械搅拌时间对浆材水化反应过程及水泥凝结体后期理化性能的影响，开展了低速搅拌时间对浆材性能的影响试验。试验选用了湿磨细水泥灌浆中常用的四种水灰比（0.8∶1、1∶1、2∶1、3∶1），温度选择10℃，同时限定了六种不同的低速搅拌时间t（0min、30min、60min、120min、180min、240min）。试验结果如表2-2～表2-4所示。

低速搅拌时间与湿磨细水泥浆材黏度、析水率和水泥结石强度的关系见图2-7和图2-8。

从以上湿磨细水泥浆材性能测试结果可以发现：对于水灰比为0.8∶1的磨细水泥浆材，虽然可以采用减水剂使其初始黏度降低，但随着搅拌时间的延长，其黏度增长很快；当水灰比小于1∶1时，浆材基本不析水；水灰比大于1∶1时，随搅拌时间的延长，析水率降低。

根据以上研究成果，确定湿磨细水泥浆材低速搅拌时间达到2h为灌浆控制关键节点。建议浆材搅拌储存时间控制在2h以内，超过即做弃浆处理。这以控制指标比普通水泥浆存储4h明显缩短。

2.4.2 制浆过程中浆液温度对性能的影响研究

2.4.2.1 水泥浆材受磨时间与浆液温度的关系

在水泥浆液通过水泥湿磨机磨细的受磨过程中，由于水泥浆受到磨齿两磨盘的高速剪切，剧烈摩擦和振动及浆液颗粒之间的相互碰撞等作用，会使水泥浆液温度升高。但浆液温度升高幅度多大，是否对水泥浆液的性能构成影响，其结果将决定是否需要在设备中增加冷却水或采取其他冷却措施。为此，进行了湿磨细水泥浆液循环受磨时间与温升的关系试验。试验结果如表2-5所示。

从试验结果可以看出，湿磨细水泥浆液受磨次数与浆温升高情况看水泥浆液受磨次数与浆液温升情况成正比关系。即受磨次数愈多，浆液温度升的愈高。而一般情况下，水泥浆液的受磨次数不超过300s，因此，对浆液温度升高影响不大。

在极端情况下，搅拌浆液的水温为24℃，即使水泥浆液受磨10min后，测得的水泥浆温也仅为42℃。而在实际水泥灌浆施工中，磨细后的0.6∶1的湿磨细水泥浆，还需加水重新调配水灰比后方可用于灌浆，加水后浆温还会立即大幅降低。所以说水泥浆液在多次受磨温度升高后仍能满足灌浆时浆液温度的限制要求。

2.4.2.2 湿磨细水泥浆液温度与浆材性能的关系

湿磨细水泥浆材受磨后，不同浆液温度下，试验测得的浆材及其水泥结石的性能如表2-6和表2-7所示。

从表2-7可见，根据对水灰比为2∶1的湿磨细水泥浆材进行的试验表明，浆材的温度对其性能有一定影响。受磨后湿磨细水泥浆材析水历时延长，浆材更加稳定；浆材黏度增长较快，初终凝时间缩短，其水泥结石28d抗压强度增大，这些性能变化对提高灌浆效果是十分有利的。

从试验成果看，磨后浆温随水泥浆材受磨次数的增加而升高。随着水泥浆材受磨时间的增加，对提高浆材稳定性有好处。

另外，浆材温度同时受气温、水温和受磨时间的影响。在同等环境温度，受磨次数增加，浆温随之升高，一般温升2～7℃。浆温升高对高水灰比的水泥稀浆灌浆是有利的，但当采用低水灰比浓浆（水灰比小于1∶1）灌浆时，由于水泥水化反应加速，黏度增长过快，如果吸浆量较小，纯灌时间长，若不注意，会引起堵塞管道或发生孔内“抱管”现象。所以，吸浆量小的情况下，不能使用浆温过高的浓浆。

从水泥浆液不同受磨次数后浆液及其结石的基本物理性能看，随着受磨时间的增加，则浆液中的水泥颗粒变得更细，浆液温度升高，促使水泥颗粒在水中的水化反应加速，使浆液的黏度增大，析水率减小。总的说来，不同受磨时间对湿磨细水泥浆液的基本性能没有什么本质变化，不会影响灌浆施工及浆液效果。因此，水泥湿磨机不需要增加冷却水或其他强冷措施，即可满足生产应用要求。