Optimización del rendimiento general de materiales de lechada cementosa ultrafina modificada (MUCG) y análisis del mecanismo de hidratación

Dado los desafíos encontrados en la inyección de lechada en masas de roca microfisuradas, se desarrolló un material de lechada cementosa ultrafina modificada (MUCG) utilizando cemento ultrafino, fibras de alcohol polivinílico (PVA) y un superplastificante de alta eficiencia. Para identificar la proporción óptima de constituyentes para la inyección de estas masas de roca, se realizaron análisis de diferencia extrema y regresión lineal múltiple basados en los resultados de las pruebas de fluidez y propiedades mecánicas. Se identificó una mezcla compuesta por 9% de ceniza de sílice, 0.2% de bentonita, 0.3% de fibras de PVA, 0.15% de superplastificante y 2% de acelerador de fraguado como la mezcla óptima. Se analizaron las características microestructurales del cuerpo cementoso de la lechada MUCG óptima (MUCGop) utilizando XRD, FTIR, BET y SEM. Los análisis de XRD y FTIR indicaron que una cantidad sustancial de gel C-(A)S-H, CH y AFt se formó dentro de los primeros 3 días, destacando las características de resistencia temprana de MUCGop. Con el tiempo, el contenido de C-A-H se estabilizó en 22%, la cantidad de CH disminuyó de 19% a 14%, mientras que la cantidad de AFt aumentó a 15.9% para el Día 28. Inesperadamente, el contenido de CaCO3 aumentó debido a la carbonatación, alcanzando 37.3% para el Día 28. Los análisis de BET y SEM demostraron que el área de superficie específica y la porosidad (tamaño de poro más probable) disminuyeron gradualmente con el tiempo. A diversas edades, los mesoporos (diámetro de poro acumulativo, diámetro medio de poro) inicialmente aumentaron y luego disminuyeron. Aparecieron microfisuras en el cuerpo cementoso para el Día 7, resultando en una ligera disminución en la resistencia (3.92%) de Día 3 a Día 7. La formación de AFt en forma de aguja bien desarrollada, gel C-(A)S-H y CH en forma de placa de pequeño volumen contribuyó a una cementación uniforme y una estructura más densa. De Día 7 a Día 28, hubo un ligero aumento en la resistencia, en una cantidad de 10.66%. Estos hallazgos tienen implicaciones científicas significativas para comprender los mecanismos de refuerzo por inyección en masas de roca microfisuradas.