CN102838332A

CN102838332A - 一种新型绿色注浆用超细水泥

Info

Publication number: CN102838332A
Application number: CN2012103314798A
Authority: CN
Inventors: 岳雪涛; 刘立红; 孙德明; 肖鹏
Original assignee: Shandong Jianzhu University
Current assignee: Shandong Jianzhu University
Priority date: 2012-09-10
Filing date: 2012-09-10
Publication date: 2012-12-26

Abstract

本发明为一种高性能超细水泥。该水泥具有包括以下矿物组成：超细硅酸盐水泥、超细铝酸盐水泥、超细矿粉、超细粉煤灰、膨胀剂、减水剂、缓凝剂、稀释剂。本发明的超细水泥使用温度范围为5℃～60℃，24小时水泥石抗压强度大于20MPa，3d抗压强度大于42MPa，7d抗压强度大于55MPa，28d抗压强度大于65MPa。水泥的初凝时间在23min～208min，终凝时间在45min～223min，时间可调可控，水泥浆穿透能力很强，可穿过15μm宽的窄缝。在水灰比1:1～3:1的前提下，可形成凝结时间可控、强度可控的水泥浆体，可应用于水利堤坝、矿山巷道、隧道等工程开挖时的防渗、堵漏和加固，为新型绿色封堵材料。

Description

一种新型绿色注浆用超细水泥

技术领域

本发明涉及加固大坝基础、封堵地下隧道、煤矿挖掘时出现的地下水流、加固隧道边墙及各种地下建筑开挖前的软弱地基处理等领域，是一种高性能多用途的复合超细水泥。

技术背景

自然状态下的地层结构都有一定的孔隙率，这些微小缝隙会导致结构强度降低或地下水流动涌出。在挖掘矿井和地下隧道时，地下水会沿着岩层缝隙进入挖掘工作面，影响工作的进程，甚至产生塌方等工程灾害。目前处理这种松软结构的方法就是注浆，将具有填充胶结能力的材料加水拌合后，利用注浆设备在一定压力下加入地层的孔隙，待浆体凝结、硬化后达到填充、加固或堵水的作用。

目前注浆材料主要有两类：水泥-水玻璃注浆材料和各种化学注浆材料。

普通水泥颗粒粒径为10～80μm大，进入一些狭小空隙内部困难，在封堵时很难奏效。并且在地下水水流速度较大的条件下，水泥浆因遭到冲刷和稀释而难以固结。加入水玻璃后虽然水泥浆的适用性有所提高，但胶凝时间的调节不够稳定，凝胶强度低，凝胶体稳定性差。而化学浆成本太高，配方复杂，而且大多数化学注浆材料都有毒，使其发展受到限制。

为了在低渗透性介质中提高水泥的可注性，应用超细水泥进行加固和封堵成为一个很好的解决方案。从理论上讲，浆液中的颗粒要想进入狭缝，颗粒粒径和狭缝之间应满足一下关系：R=Dp/d>3。其中R为可注性指标，Dp为介质中狭缝的宽度，d为浆液颗粒粒径。超细水泥由于自身颗粒较小，平均粒径在3μm～6μm，更容易进入狭小空隙。

当前工程建设中注浆材料用量大，对水泥材料消耗过度。据统计每平方米地下矿井井筒水泥注入量高达8～14t，为此发展新型绿色注浆材料成为发展注浆材料的新趋势。

发明内容

为了解决背景技术中存在的问题，本发明提供一种绿色封堵用超细水泥。

为了实现本发明采用的技术方案是：超细硅酸盐水泥10～20份，超细铝酸盐水泥0～60份，超细矿粉20～80份，超细粉煤灰20～50份，膨胀剂0.5-2份，高效减水剂1～3份，缓凝剂0～0.5份，稀释剂0.5～2份。用适量水进行拌合形成混合浆液，用注浆机进行工程施工即可。

所述超细硅酸盐水泥、超细铝酸盐水泥、超细矿粉、超细粉煤灰的比表面积为800～1250m²/kg。

所述膨胀剂为硫铝酸钙膨胀剂。

所述减水剂为萘系高效减水剂或聚羧酸类减水剂。

所述缓凝剂为葡萄糖酸钠。

所述稀释剂为焦磷酸钠。

所述注浆材料的水灰比应在3:1以下，建议为（1:1）～(2:1)。

与现有技术相比本发明具有以下特点和有益效果：

本发明主要采用矿渣和粉煤灰作为超细水泥的主要成分，不仅有利于大量工业废渣变废为宝，减少环境污染，降低注浆材料的成本，实现了工业生产的节能环保和高性能化。

本发明不采用传统水泥注浆中常用的膨润土作为悬浮剂，因为在超细水泥注浆时，膨润土在悬浮液中有团聚作用，对注浆不利。本发明采用稀释剂和高速搅拌的方式来提高浆体的稳定性和可注性，保证浆体静置时颗粒的沉降速度减慢，析水率降低。

本发明建议采用水灰比为（1:1）～(2:1)，在高效减水剂的作用下，采用较小的水灰比浆体，水泥浆硬化体强度高，注浆效果明显优于大水灰比浆体。

上述组分充分混合，加入胶凝材料质量的1～3倍的水进行搅拌，测得其性能如下：初凝时间为23min～208min，终凝时间为45min～223min，抗压强度为45MPa～65MPa。

具体实施方式

下面通过具体实施例进一步说明本发明的技术内容，但是本发明的内容不以具体实施例为限。

实施例1：

一种单浆液的绿色注浆超细水泥浆体，其特征在于由下述材料按比例搅拌成混合浆体：

（1）超细硅酸盐水泥10份，超细矿粉70份，超细粉煤灰20份，几种组成比表面积为1000m²/kg；

（2）膨胀剂1份，为硫铝酸钙膨胀剂；

（3）高效减水剂1份，为聚羧酸类减水剂；

（4）稀释剂1份，为焦磷酸钠；

（5）缓凝剂0.1份，为葡萄糖酸钠。

上述组分充分混合，加入胶凝材料质量的1倍的水进行搅拌，测得其性能如下：

初凝时间为187min，终凝时间为252min，抗压强度1d为22.1MPa，3d为45.5MPa，7d为58MPa，28d为68MPa。

实施例2：

（1）超细铝酸盐水泥50份，超细矿粉30份，超细粉煤灰20份，几种组成比表面积为1200m²/kg；

（2）膨胀剂2份，为硫铝酸钙膨胀剂；

（3）高效减水剂2份，为聚羧酸类减水剂；

（4）稀释剂1.5份，为焦磷酸钠。

初凝时间为25min，终凝时间为48min，抗压强度1d为32.1MPa，3d为55.5MPa，7d为60MPa，28d为58MPa。

实施例3：

（1）超细硅酸盐水泥20份，超细矿粉60份，超细粉煤灰20份，几种组成比表面积为900m²/kg；

（2）膨胀剂1份，为硫铝酸钙膨胀剂；

（3）高效减水剂1份，为聚羧酸类减水剂；

（4）稀释剂0.5份，为焦磷酸钠。

上述组分充分混合，加入胶凝材料质量的0.8倍的水进行搅拌，测得其性能如下：

初凝时间为156min，终凝时间为200min，抗压强度1d为20.1MPa，3d为42.8MPa，7d为56MPa，28d为64MPa。

Claims

1.一种单浆液的绿色注浆超细水泥浆体的制备方法，其特征在于：水泥混合浆体由以下材料按重量份配比而成：超细硅酸盐水泥10～20份，超细铝酸盐水泥0～60份，超细矿粉20～80份，超细粉煤灰20～50份，膨胀剂0.5-2份，高效减水剂1～3份，缓凝剂0～0.5份，稀释剂0.5～2份；加入胶凝材料1倍到3倍的水将上述材料进行拌合形成混合浆液，用注浆机进行工程施工；其中超细水泥浆使用温度范围为5℃～60℃；胶凝材料的比表面积在800～1250m²/kg时，抗压强度达到45～65MPa；调节水泥的成分配比，水泥的初凝时间在23min～208min，终凝时间在45min～223min，水泥浆穿透能力很强，可穿过15μm宽的窄缝。

2.根据权利要求1所述的超细水泥浆体的制备方法，其特征在于：所述超细硅酸盐水泥、超细铝酸盐水泥、超细矿粉、超细粉煤灰的比表面积为800～1250m²/kg，D50为7～3.5μm。

3.根据权利要求1或2所述的超细水泥浆体的制备方法，其特征在于：所述膨胀剂为硫铝酸钙膨胀剂。

4.如权利要求1或2所述的超细水泥浆体的制备方法，其特征在于：所述高效减水剂为萘系高效减水剂或聚羧酸类减水剂。

5.根据权利要求4所述的超细水泥浆体的制备方法，其特征在于：所述缓凝剂为葡萄糖酸钠。

6.根据权利要求5所述的超细水泥浆体的制备方法，其特征在于：所述稀释剂为焦磷酸钠。