2.4 漿材制備過程中的主要影響因素研究

2.4.1 低速拌制時間對水泥漿材性能的影響研究

濕磨細水泥漿材制備時，普通水泥漿材經過水泥濕磨機研磨后被注入低速攪拌機中調節水灰比并存儲待灌。為防止濕磨細水泥漿液析水沉淀，保持分散穩定性和均勻性，必須持續對濕磨細水泥漿液進行低速攪拌。

通常情況下，濕磨細水泥灌漿施工作業時間較長，導致漿材也同時經過了較長時間的攪拌。為了研究機械攪拌時間對漿材水化反應過程及水泥凝結體后期理化性能的影響，開展了低速攪拌時間對漿材性能的影響試驗。試驗選用了濕磨細水泥灌漿中常用的四種水灰比（0.8∶1、1∶1、2∶1、3∶1），溫度選擇10℃，同時限定了六種不同的低速攪拌時間t（0min、30min、60min、120min、180min、240min）。試驗結果如表2-2～表2-4所示。

低速攪拌時間與濕磨細水泥漿材黏度、析水率和水泥結石強度的關系見圖2-7和圖2-8。

從以上濕磨細水泥漿材性能測試結果可以發現：對于水灰比為0.8∶1的磨細水泥漿材，雖然可以采用減水劑使其初始黏度降低，但隨著攪拌時間的延長，其黏度增長很快；當水灰比小于1∶1時，漿材基本不析水；水灰比大于1∶1時，隨攪拌時間的延長，析水率降低。

根據以上研究成果，確定濕磨細水泥漿材低速攪拌時間達到2h為灌漿控制關鍵節點。建議漿材攪拌儲存時間控制在2h以內，超過即做棄漿處理。這以控制指標比普通水泥漿存儲4h明顯縮短。

2.4.2 制漿過程中漿液溫度對性能的影響研究

2.4.2.1 水泥漿材受磨時間與漿液溫度的關系

在水泥漿液通過水泥濕磨機磨細的受磨過程中，由于水泥漿受到磨齒兩磨盤的高速剪切，劇烈摩擦和振動及漿液顆粒之間的相互碰撞等作用，會使水泥漿液溫度升高。但漿液溫度升高幅度多大，是否對水泥漿液的性能構成影響，其結果將決定是否需要在設備中增加冷卻水或采取其他冷卻措施。為此，進行了濕磨細水泥漿液循環受磨時間與溫升的關系試驗。試驗結果如表2-5所示。

從試驗結果可以看出，濕磨細水泥漿液受磨次數與漿溫升高情況看水泥漿液受磨次數與漿液溫升情況成正比關系。即受磨次數愈多，漿液溫度升的愈高。而一般情況下，水泥漿液的受磨次數不超過300s，因此，對漿液溫度升高影響不大。

在極端情況下，攪拌漿液的水溫為24℃，即使水泥漿液受磨10min后，測得的水泥漿溫也僅為42℃。而在實際水泥灌漿施工中，磨細后的0.6∶1的濕磨細水泥漿，還需加水重新調配水灰比后方可用于灌漿，加水后漿溫還會立即大幅降低。所以說水泥漿液在多次受磨溫度升高后仍能滿足灌漿時漿液溫度的限制要求。

2.4.2.2 濕磨細水泥漿液溫度與漿材性能的關系

濕磨細水泥漿材受磨后，不同漿液溫度下，試驗測得的漿材及其水泥結石的性能如表2-6和表2-7所示。

從表2-7可見，根據對水灰比為2∶1的濕磨細水泥漿材進行的試驗表明，漿材的溫度對其性能有一定影響。受磨后濕磨細水泥漿材析水歷時延長，漿材更加穩定；漿材黏度增長較快，初終凝時間縮短，其水泥結石28d抗壓強度增大，這些性能變化對提高灌漿效果是十分有利的。

從試驗成果看，磨后漿溫隨水泥漿材受磨次數的增加而升高。隨著水泥漿材受磨時間的增加，對提高漿材穩定性有好處。

另外，漿材溫度同時受氣溫、水溫和受磨時間的影響。在同等環境溫度，受磨次數增加，漿溫隨之升高，一般溫升2～7℃。漿溫升高對高水灰比的水泥稀漿灌漿是有利的，但當采用低水灰比濃漿（水灰比小于1∶1）灌漿時，由于水泥水化反應加速，黏度增長過快，如果吸漿量較小，純灌時間長，若不注意，會引起堵塞管道或發生孔內“抱管”現象。所以，吸漿量小的情況下，不能使用漿溫過高的濃漿。

從水泥漿液不同受磨次數后漿液及其結石的基本物理性能看，隨著受磨時間的增加，則漿液中的水泥顆粒變得更細，漿液溫度升高，促使水泥顆粒在水中的水化反應加速，使漿液的黏度增大，析水率減小。總的說來，不同受磨時間對濕磨細水泥漿液的基本性能沒有什么本質變化，不會影響灌漿施工及漿液效果。因此，水泥濕磨機不需要增加冷卻水或其他強冷措施，即可滿足生產應用要求。