基于粘土纳米片修饰调控的有机无机复合灌浆材料渗透特性研究

基本信息
批准号:51609021
项目类别:青年科学基金项目
资助金额:20.00
负责人:张达
学科分类:
依托单位:长江水利委员会长江科学院
批准年份:2016
结题年份:2019
起止时间:2017-01-01 - 2019-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:张健,张振忠,龚军浩
关键词:
渗透性粘土纳米片纳米复合水凝胶化学灌浆材料表面调控
结项摘要

Chemical grouting technology is an effective means to deal with the foundation defects and leakage. However, most gels of the chemical grouting materials have poor toughness, and are easily broken under external force or in the case of displacement of the structure. Nanocomposite hydrogel has excellent mechanical properties and toughness, but the viscosity of its slurry is high and the permeability is poor. Through the modification of clay nanosheets, the penetration capability could be increased. The surface of clay nanosheets will be modified with different ions or organic molecules to improve its dispersion in aqueous solution. The rheological property and gelation process of clay nanosheets crosslinked organic-inorganic composite slurry will be researched and the internal structure, mechanical properties and strength of solid sand body will be characterized and analyzed. The permeability characteristics of organic-inorganic composite grouting materials will be studied by the penetration test in several sand media. This project aims to reveal the effect of modified clay nanosheets on the properties of organic-inorganic composite grouting materials, and discuss the dynamics of slurry in different medium. This will lay a theoretical and technical basis for the application of clay nanosheets based nanocomposites hydrogels in the treatment of foundation.

化学灌浆技术是处理地基缺陷和防渗堵漏的有效手段,然而大部分化学灌浆材料形成凝胶体的韧性较差,在外力作用下或是结构出现位移时容易破碎或脱离基面。本项目针对高韧性纳米复合水凝胶前驱液用于化学灌浆时存在粘度大、渗透性差的难点,通过粘土纳米片的修饰调控使得浆液具有较好的浸润渗透能力。具体研究内容包括:以不同离子或有机分子对粘土纳米片进行表面修饰改性,提高其在水溶液中分散性;研究改性粘土纳米片交联的有机无机复合灌浆材料浆液流变性能及凝胶化过程,表征凝胶体的内部结构、力学性能及其固砂体强度等;以几种沙土介质为载体,研究改性纳米片交联的有机无机复合灌浆材料渗透特性。项目旨在揭示改性粘土纳米片对有机无机复合灌浆材料渗透性能的影响,探讨浆液在不同介质中的渗透动力学规律,为粘土基纳米复合水凝胶材料在地基基础处理中的应用奠定理论与技术基础。

项目摘要

传统的由亲水聚合物组成的灌浆材料力学强度差且易断裂,本项目将改性粘土纳米片引入化学灌浆材料的体系,制备一种具有高延展性的纳米复合凝胶材料,并通过粘土纳米片的改性使得浆液具有较好的浸润渗透能力,以不同离子或有机分子对粘土纳米片进行表面修饰改性,提高其在水溶液中分散性;研究改性粘土纳米片交联的有机无机复合灌浆材料浆液流变性能及凝胶化过程,分析了成胶过程及反应机理,并通过SEM和TEM表征凝胶体的内部结构,通过力学试验机测试了灌浆材料凝胶体的抗压抗拉强度,及固砂体强度等;以几种沙土介质为载体,研究了改性纳米片交联的有机无机复合灌浆材料渗透特性。项目揭示了改性粘土纳米片对有机无机复合灌浆材料渗透性能的影响,探讨浆液在不同介质中的渗透动力学特性。

项目成果
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数据更新时间:2023-05-31

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