《某水泥浆性能研究》-毕业论文.doc

PAGE PAGE 一、引 言 （一） 论文选题背景 我国的煤矿绝大多数是瓦斯矿井，其中高瓦斯和瓦斯突出矿井约占42%，瓦斯事故是煤矿生产中最严重的自然灾害之一。煤层瓦斯压力是瓦斯涌出和突出的动力，也是煤层瓦斯含量多少的标志。准确测定瓦斯压力对矿井有效而合理地制定防治瓦斯的措施，预测预报煤与瓦斯突出的危险性，具有重要的意义。 1980年以前，国内国外对煤层瓦斯压力的测定都是从岩巷向煤层打钻孔，从钻孔中引出一根细管。并用粘土、水泥砂浆、胶圈、胶囊等固体物封孔，铜鼓从钻孔中引出的测压管，直接用压力表读出煤层瓦斯压力值。这种方法在封孔段岩层坚硬致密的条件下是可以得到正确的瓦斯压力值，但是当封孔段岩层为松软的砂岩或钻孔周围存在微裂隙时，封孔的固体物不能严密封闭钻孔周围的裂隙，因而易于漏气，封孔效果不理想，测出的瓦斯压力值低于煤层真实的瓦斯压力。这样会导致错误的技术判断，造成事故隐患。 为了解决这一技术难题，中国矿业大学从1979年起进行了不懈的努力和研究，提出了胶囊——压力粘液封孔测定煤层瓦斯压力技术（技术的设备装置示意图如图1-1所示）。它的基本原理是：除了利用两个胶囊封孔外，在两个胶囊之间充入具有一定压力的粘液，粘液的压力略高于瓦斯压力，粘液在压力作用下渗入钻孔周边裂隙，杜绝瓦斯的泄漏，从而使测出的瓦斯压力值等于煤层真实的瓦斯压力。通过大量的实验，目前取得了阶段性的进展，但是粘液的选择依然值得商酌。 应用水泥浆做粘液充填井下各种空洞或裂隙是目前国际上最先进的充填技术。英国在80年代开发该技术，并成功用于井下工作。我国在80年代后期开始水泥材料及充填技术的研究，并取得了一定的研究成果。 众所周知，水泥是建筑工业的一个重要的基础原材料，同时作为产品它又是一个半成品。水泥必须要与添加剂及水共同混合搅拌配制成水泥浆才能作为最终产品使用。水泥浆与玻璃、陶瓷、钢材、木材等不同，后者的性能在材料制成后就基本上确定下来，而水泥浆在加水搅拌后则经历水化硬化到强度发展的一个过程，最终性能才逐步稳定下来，即水泥浆的性能具有经时可变性。对水泥浆材料的研究人们一直就关注于这种可变性，一般而言，涉及到拌制水泥浆的工作性，硬化水泥浆的强度等力学性能以及水泥浆在长期恶劣使用条件下的耐久性、强度性、膨胀性等，同时从成本角度考虑的经济性。 根据文献报道目前国内对于这种用于粘液的水泥浆的系统研究几乎是空白，综合当前国外对于这方面的研究和应用状况以及未来发展前景，这方面的基础研究和应用及推广工作应加强。 图1-1 M-Ⅱ型瓦斯压力测定仪示意图 （二） 国内外水泥的研究进展 1 水泥和水泥的发展史 自从1824年英国里兹的Aspdin.J取得了波特兰水泥的专利的六十二年后，1886年美国首先用回转窑煅烧熟料，使波特兰水泥进入了大规模工业化生产阶段，水泥浆的使用范围也日益扩大。起初是素水泥浆，为了弥补素水泥浆抗拉强度和抗折强度低的缺陷，出现了钢筋水泥浆，并得以快速发展。 1928年法国人Fregssinet.E天才地创造了预应力钢筋水泥浆技术，它充分利用了近代科技提供的水泥浆和钢筋的高强度等优越性能，发挥了两种材料共同作用的复合功能，为减小结构断面、增大荷载能力、提高抗裂和耐久性能等起了作用，使长跨、高耸、重载等结构水泥作为主体材料成为可能。这是水泥技术的一次飞跃，大大推动了建筑工程的进步。 2 水泥中添加剂的应用研究 添加剂又称助剂。广义地讲，添加剂是泛指某些材料和产品在生产和加工过程中为改进生产工艺和产品的性能而加入的辅助物质。狭义地讲，加工添加剂是指那些为改善某些材料的加工性能和最终产品的性能而分散在材料中，对材料结构无明显影响的少量化学物质。添加剂已成为精细化工行业的一大类产品。其在量和质上的基本特点是小批量、多品种、特定功能，复配使用。 添加剂由于具有很大的表面活性，故在工农业生产及日常生活中广泛地用于乳化、分散、增溶、润湿、发泡、洗涤、柔软等各个方面。它能赋予制品以特殊性能，延长其使用寿命，扩大其应用范围，能改善加工效率，能加速反应过程，提高产品收率。因此，添加剂广泛用于化学工业，特别是有机合成，塑料、纤维、橡胶等三大合成材料的制造加工，以及石油炼制，纺织，印染，农药，医药，涂料，造纸，食品，皮革等精细化工工业部门。 自1917年人工第一次合成添加剂以来，添加剂工业得到飞跃发展，目前合成添加剂近6000种，其应用领域也不断扩大，素有“工业味精”的称号。称添加剂为“工业味精”，是因为含量很低的添加剂能对产品性能产生很大的影响，有时甚至起决定性作用。例如在乳液聚合的起始、粒子形成、聚合速度、高聚物相对分子质量的大小和分布、乳胶粒子的大小、分布和形态及最终乳胶的性质都有相当大的影响，对乳液聚合的特征起决定性作用。 3 化学添加