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灌浆作为一种重要的岩土工程施工技术,广泛使用水利、岩土、交通、资源开采等多种工程技术领域。灌浆材料和技术发展日新月异,但理论研究相对落后,目前仍然处于以工程经验来指导施工的阶段,目前低渗性不良地质体的化学灌浆还没有完整的理论体系,浸润渗透能力的动力学过程以及化学灌浆材料浆液在固化过程中流变特性的变化,浆液浸润渗透效果,浆液的表面性能对界面结合能力的关系等都有待进一步研究,这一切制约了对其进一步研究开发和推广应用。因此,通过改性来提高浆液的浸润渗透能力,深入的研究浆液的渗透动力学过程,分析浆液和被灌介质的界面特性等,能够更好的为化学浆液的配方设计和灌浆工艺的控制提供理论依据。 论文研究选取由长江科学院生产的 CW环氧树脂灌浆材料,通过对 CW环氧树脂浆液的流变特性和固化性能实验,分析浆液黏度的时变性和不同时间-温度条件下的固化度的变化;选用表面活性剂440和104e对CW环氧树脂浆液进行改性,通过浆液的润湿性能和渗透性能实验,分析表面活性剂对浆液浸润渗透能力的影响。得出如下结论: (1) CW环氧树脂浆液的黏度随时间的变化符合指数函数变化规律。非等温DSC法能够用于CW环氧树脂浆液的固化反应动力学的研究,该模型能够对该体系的固化反应特性进行预测,对于浆液的改性和优化提供了理论依据。 (2)浆液的表面张力随时间的变化而逐渐增大,黏度最小时的表面张力为浆液的最大表面张力值,表面张力的变化呈现先快速增长后趋于稳定的曲线,曲线稳定时的表面张力为浆液的平衡表面张力。浆液在介质上的接触角随着时间的增长不断变大,黏度最小时的接触角为浆液的最小接触角,接触角的数值越小,表明浆液的浸润渗透能力越强,接触角的数值变化越慢,浆液的浸润渗透时间越长。 (3)表面活性剂降低了浆液的表面张力和接触角,但未改变变化趋势,改性后的浆液提高了浸润渗透能力,具有更高的亲和力值。在无水的土体中,表面活性剂增强了浆液对土体的润湿能力,使其渗透量增加;在饱和含水的土体中,表面活性剂提高了浆液的亲和力,浆液能够有效的驱赶水分子,从而更多的吸附于土体颗粒表面,延长了浆液的优势阶段的时间。 (4)通过累积渗透量与渗透高度之间的关系,对改性前后浆液在不同土体中的渗透量实验,结合浆液的亲和力-黏度模型和黏度-时间模型对LW方程进行补充,建立了描述CW环氧树脂浆液在不同土体中的累积渗透量-时间关系的浸润渗透模型。