CN102249642A - 触变型粘土浆膏状浆液及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种低成本触变型膏状浆液，它是以原状土由经粘土制浆机制得的粘土浆体为主要原材料，以通用硅酸盐水泥、铁铝酸四钙、硫铝酸钙、石膏、铝酸钠、氧化钙、氢氧化钙为主要胶凝材料，经搅拌混合而成，可作为一种可控型灌浆材料广泛应用到水利水电、矿山、隧道、地下空间等岩土工程地基内的含有强透水地层的防渗、堵漏灌浆和工程应急加固处理的第四系强透水性地层的可控防渗堵漏灌浆工程中。

Description

触变型粘土浆膏状浆液及其制备方法

技术领域

本发明涉及到止水材料，具体为触变型粘土浆膏状浆液及其制备方法。

背景技术

在水利、水电、矿山、交通、地下空间等岩土工程地基内透水地层以及工程应急加固处理的第四系强透水性地层的防渗、堵漏灌浆中，经常采用高压旋喷灌浆、水泥灌浆、灌注砂浆或碎石、化学灌浆等多种灌浆工艺进行防渗、堵漏，但常因水头压力高，地下水流速快，渗流量大，浆液的扩散半径较大而导致灌浆材料流失，浪费很大，防渗堵漏效果差。

目前常采用的速凝水泥膏浆或水泥水玻璃双液灌浆的方法进行堵漏、防渗，速凝水泥膏浆和水泥水玻璃浆液的初始剪切屈服强度较大，可以阻挡高速水流或高压水头对浆材的剪切冲蚀破坏；浆液的初凝时间短，可以控制浆液的扩散半径，从而形成较好的堵体，保证灌浆效果。但尚存在以下缺点：造价过高，制浆过程复杂，浆液的凝结时间对温度、搅拌均匀度、掺入量等因素都比较敏感，难以精确控制，易导致浆液在制浆桶内过早凝固；同时形成的早期强度过高，易造成在连续灌浆时固管、埋管，不利于大面积、大漏量或动水条件下的堵漏。

目前常采用成本较低的粘土水泥浆进行灌浆，为控制凝胶速度，而加入水玻璃，但常因浆材中含有大量的水和粘土，阻碍浆材的固化速度。在进行大规模的堵漏、防渗工程应用中，易因浆材结石体早期强度过低，而被水冲释、破坏；或者是浆液的扩散半径得不到有效控制，造成大量浆材浪费，达不到应有的灌浆堵漏效果。

发明内容

本发明所解决的技术问题在于提供触变型粘土浆膏状浆液及其制备方法，以解决上述背景技术中的缺点。

本发明所解决的技术问题采用以下技术方案来实现：

触变型粘土浆膏状浆液，含有以下原料：

本发明中，所述胶凝材料在粘土浆中的掺入量为50～500kg/m³。

本发明中，所述胶凝材料含有以下重量份的原料：

通用硅酸盐类水泥100份

铁铝酸四钙0～40份

硫铝酸钙10～900份

石膏0～20份

铝盐0～10份

氧化钙或氢氧化钙0～20份

聚丙烯酰胺、聚丙烯酸钠、羧基纤维素或其它的水溶性膨胀高分子化合物0～3份

其它外加剂0～5份。

本发明中，所述铝盐包括铝酸钠、硫酸铝钾或硫酸铝中一种或几种。

本发明中，所述外加剂可以为萘系、三聚氰胺系减水剂，可以为磷酸二氢钠、焦磷酸钠、磷酸氢铵等缓凝剂中一种或几种。

本发明中，所述粘土浆含有以下重量份的原料：

原状土：20%—80%

水：20%—80%。

本发明中，所述原状土可以为原状土、粉土、粉质粘土、粘土、黄土、淤泥或淤泥质土中一种或几种。

触变型粘土浆膏状浆液的制备方法，包括以下步骤：

第一步：按照原料的配比，称取所需原料；

第二步：先采用粘土制浆机配制粘土浆；

第三步：加入胶凝材料的各种原料，搅拌下混合，即可得到触变型粘土浆膏状浆液。

本发明的原理为：采用以粘土浆为触变型粘土浆膏状浆液的主要材料，添加适量的上述胶凝材料，可使浆液控制在几分钟至几十分钟达到初凝，并且早期强度高，能满足防渗、堵漏工程应用要求。在本发明中，采用粘土制浆机将原状土和水混合后制成粘土浆，作为浆材主要原材料。经粘土制浆机将原状土破碎，与水搅拌混合，形成粒径小于80um的粘土粒子超过80%，比重在1.10～1.50g/cm³的粘土浆。施工应用时，按照施工比例，采用泵抽取一定比重、体积的粘土浆，添加各种胶凝组分，搅拌3～5分钟后，形成触变型粘土浆膏状浆液。在本发明中，浆液的主体材料是由原状土制得的粘土浆，胶凝成分所占的比重为50～500kg/m³，与现在所使用的水泥膏浆相比，节省了大量的水泥，材料成本可以大幅度降低。在本发明中，触变型粘土浆膏状浆液通过铁铝酸四钙、硫铝酸钙等成分水化、胶凝作用迅速产生早期强度；通过铝酸钠、硫酸铝钾或硫酸铝与硅酸盐或其它化合物生成钙矾石，吸收浆液一定的自由水；通过粘土粒子的崩架结构和水溶性膨胀高分子化合物，包裹浆体中大量的自由水，三者协同作用使浆液的初凝时间控制在几分到几十分钟，使浆液在灌注过程中，达到有效控制浆液扩散半径的目的。同时浆液中粘土粒子包裹的自由水，可在搅拌剪切力下得到重新释放，使浆液产生流动性；在没有搅拌剪切力作用下，浆液静止并固化，从而达到浆液具有良好的触变性能，即浆液在静止时，具有较高的抗剪切与抗水冲蚀能力，但在高剪切力搅拌下，浆液又能变得较稀，具备良好的可泵送性。

有益效果

本发明中的触变型粘土浆膏状浆液以粘土为主体材料，降低了材料成本，具有明显的经济意义和环境保护意义；浆液早强速凝，同时具有良好的触变性和可泵送性，简化了施工工艺。本发明的触变型粘土浆膏状浆液可广泛应用于水利、水电、矿山、隧道、地下空间等岩土工程领域的堵水、防渗、加固工程，能大幅降低工程施工成本。

具体实施方式

下面举实例对本发明进行详细描述。

实施例1

先采用粘土制浆机配制粘土浆，浆液密度为1.30g/cm³，含砂量为7%，粘土中以粉质粘土为主。采用①粘土浆1L；②胶凝材料中，铁铝酸四钙5克，硫铝酸钙30克，通用硅酸盐水泥240克，铝酸钠5克，硫酸铝1克，氢氧化钙10克，共计291克。上述两种材料在高速搅拌下混合，12℃下，3分钟内浆液失去流动性，45分钟达到初凝。3天无侧限抗压强度为0.5MPa，28天无侧限抗压强度为0.9MPa。

实施例2

先配制粘土浆，浆液密度为1.40g/cm³，含砂量为2%，粘土中以粘土为主。采用①粘土浆1L；②胶凝材料中，硫铝酸钙30克，通用硅酸盐水泥240克，铝酸钠5克，硫酸铝钾1克，氧化钙10克，聚丙烯酰胺1克，共计287克。上述两种材料在高速搅拌下混合。20℃下，1分钟内浆液失去流动性，15分钟达到初凝。3天无侧限抗压强度为0.6MPa，28天无侧限抗压强度为1.0MPa。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定                                                

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Claims (7)

1.触变型粘土浆膏状浆液，其特征在于，含有以下重量份的原料：

原状土：20%—80%

水：20%—80%。

2.根据权利要求1所述的触变型粘土浆膏状浆液，其特征在于，所述胶凝材料在粘土浆中的掺入量为50～500kg/m³。

3.根据权利要求1所述的触变型粘土浆膏状浆液，其特征在于，所述胶凝材料含有以下重量份的原料：

通用硅酸盐类水泥100份

铁铝酸四钙0～40份

硫铝酸钙10～900份

石膏0～20份

铝盐0～10份

氧化钙或氢氧化钙0～20份

聚丙烯酰胺、聚丙烯酸钠、羧基纤维素或其它的水溶性膨胀高分子化合物0～3份

其它外加剂0～5份。

4.根据权利要求3所述的触变型粘土浆膏状浆液，其特征在于，所述铝盐包括铝酸钠、硫酸铝钾或硫酸铝中一种或几种。

5.根据权利要求1所述的触变型粘土浆膏状浆液，其特征在于，所述粘土浆含有以下重量份的原料：

原状土：20%—80%

水：20%—80%。

6.根据权利要求6所述的触变型粘土浆膏状浆液，其特征在于，所述原状土可以为粉土、粉质粘土、粘土、黄土、淤泥或淤泥质土中一种或几种。

7.触变型粘土浆膏状浆液的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

第一步：按照原料的配比，称取所需原料；

第二步：先采用粘土制浆机配制粘土浆；

第三步：加入胶凝材料的各种原料，搅拌下混合，即可得到触变型粘土浆膏状浆液。