CN103102128A - 用于地下结构堵水的注浆材料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种用于地下结构堵水的注浆材料及其制备方法，属于材料科学领域，其所选原料按照重量份数包括：200～600份的硅酸盐水泥，600～900份的超细矿渣粉，550～650份的水，10～30份的硅酸钠，5～10份的高效减水剂，0.5～2份的纤维素醚。采用水玻璃（硅酸钠）和硅酸盐水泥作为超细矿渣粉的激发剂，用高效减水剂降低注浆料的用水量，用纤维素醚作为注浆材料的保水剂、触变剂和增稠剂，采用硅酸盐水泥和超细矿渣粉来代替超细水泥，可将各类材料在现场混合搅拌也可按照比例将硅酸盐水泥、超细矿渣粉、纤维素醚预先混匀包装运到现场与水、水玻璃、高效减水剂混合搅匀，在满足注浆各项要求的同时，降低了超细水泥的用量。

Description

用于地下结构堵水的注浆材料及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种注浆材料，尤其是一种用于地下结构堵水的注浆材料，属于材料科学领域。

背景技术

在隧道、地铁、矿山巷道等施工时，时常会遇到围岩或混凝土支护、衬砌出现漏水的现象，为了减少施工过程中的流水量，往往采取注浆技术进行堵水。注浆后，围岩裂隙或混凝土裂缝被浆液填充，从而降低了渗水速率，起到注浆堵水作用。对于堵水注浆，要求注浆材料具有一定的凝胶时间控制性，否则容易引起浆液的流失，难以达到注浆堵水的目的。注浆材料应满足可注性、可控性、稳定性、无污染性、耐久性、可操作性、廉价性。

注浆的渗透性、凝胶时间、抗压强度是注浆的三个最重要的性能参数，可注性好，则可以有效地减少注浆布控数量，注浆材料颗粒越小，稳定性越好，其可注性就越好。在注浆堵水过程中，浆液从混合到失去流动性的时间非常重要，若凝胶时间过长，极易受到地下水的稀释而造成注浆浪费，甚至堵水失败。目前普通水泥浆适宜于宽度大于0.2mm的裂隙岩体注浆，渗透系数不大于10^-2cm/s的中粗砂、砂砾、卵石以及断层破碎带的注浆，当地层富含水，不宜采用普通水泥浆。普通水泥-水玻璃双液浆凝胶时间可调，注浆体结石率高，且具有一定的强度，比较适合于水压较高、水流速较快以及较大的岩溶裂隙注浆时采用，但现场操作时间不易控制，容易发生堵管现象。超细水泥将是目前应用最广的注浆材料之一，具有强度高，耐久性好，无毒无害，材料来源广等特点，结石率高，固结强度高，能注入宽度小于0.2mm的围岩裂隙和混凝土支护裂缝，但凝结时间长，易被低下水稀释，强度上升慢不利于注完浆就立即开挖施工，材料单价偏高。

由此可见，现有技术有待于进一步发展。

发明内容

为解决现有技术中存在的缺陷本发明提出了一种用于地下结构堵水的注浆材料及其制备方法，其所用原料采用硅酸盐水泥和超细矿渣粉来代替超细水泥，在满足注浆各项要求的同时，降低了超细水泥的用量。

本发明所采用的技术方案如下：

一种用于地下结构堵水的注浆材料，按照重量份数其包括下述原料：

200～600份的硅酸盐水泥，600～900份的超细矿渣粉，550～650份的水，10～30份的硅酸钠，5～10份的高效减水剂，0.5～2份的纤维素醚。

所述超细矿渣粉比表面积不低于8000cm²/g，其中直径小于3um的颗粒其含量不低于50%，直径小于8um的颗粒其含量不低于95%，其活性指数7d不低于120%；所述硅酸盐水泥比表面积为400～500cm²/g；硅酸钠模数为2.5～3.0，浓度为30～45Be′。

所述方法包括以下步骤：

（1）分别按比例称取硅酸盐水泥、超细矿渣粉、水、硅酸钠、高效减水剂、纤维素醚，其中，硅酸盐水泥和硅酸钠作为超细矿渣粉的激发剂，纤维素醚作为注浆材料的保水剂、触变剂和增稠剂；

（2）将水、硅酸盐水泥、超细矿渣粉、高效减水剂、纤维素醚以及硅酸钠在搅拌机中混合并搅拌均匀，制成注浆用浆液，为防止注浆管堵塞，浆液必须在30分钟内使用完毕。

本发明提出了一种用于地下结构堵水的注浆材料及其制备方法，其在原料的选取方面，采用水玻璃（硅酸钠）和硅酸盐水泥作为超细矿渣粉的激发剂，采用高效减水剂降低注浆料的用水量，用纤维素醚作为注浆材料的保水剂、触变剂和增稠剂，采用硅酸盐水泥和超细矿渣粉来代替超细水泥，可将各类材料在现场混合搅拌也可按照比例将硅酸盐水泥、超细矿渣粉、纤维素醚预先混匀包装运到现场与水、水玻璃、高效减水剂混合搅匀，在满足注浆各项要求的同时，降低了超细水泥的用量。用纤维素醚“包裹”住注浆材料颗粒，并在其外表面形成一层润滑膜，使注浆材料体系更稳定，在提高浆体可注性的同时避免了其遇水稀释。

具体实施方式

本发明提供了一种用于地下结构堵水的注浆材料及其制备方法，为了使本发明的目的、技术方案以及优点更清楚、明确，以下将结合具体实施例，对本发明进一步详细说明。

本发明所选用原料均可通过商业渠道获得。

实施例1：

一种用于地下结构堵水的注浆材料，严格按照如下重量份数称取原料：

200份的硅酸盐水泥，800份的超细矿渣粉，600份的水，30份的硅酸钠，5份的高效减水剂，0.5份的纤维素醚，其中基本硅酸盐水泥、超细矿渣粉、水和硅酸钠为基本组分，高效减水剂、纤维素醚为辅助组分。

制备方法包括以下步骤：

（1）分别按比例称取硅酸盐水泥、超细矿渣粉、水、硅酸钠、高效减水剂、纤维素醚，其中，硅酸盐水泥和硅酸钠作为超细矿渣粉的激发剂，纤维素醚作为注浆材料的保水剂、触变剂和增稠剂；

（2）将水、硅酸盐水泥、超细矿渣粉、高效减水剂、纤维素醚以及硅酸钠在搅拌机中混合并搅拌均匀，制成注浆用浆液。

实施例2：

一种用于地下结构堵水的注浆材料，严格按照如下重量份数称取原料：

300份的硅酸盐水泥，700份的超细矿渣粉，600份的水，30份的硅酸钠，5份的高效减水剂，2份的纤维素醚。

制备方法包括以下步骤：

（1）分别按比例称取硅酸盐水泥、超细矿渣粉、水、硅酸钠、高效减水剂、纤维素醚，其中，硅酸盐水泥和硅酸钠作为超细矿渣粉的激发剂，纤维素醚作为注浆材料的保水剂、触变剂和增稠剂；

（2）将水、硅酸盐水泥、超细矿渣粉、高效减水剂、纤维素醚以及硅酸钠在搅拌机中混合并搅拌均匀，制成注浆用浆液。

实施例3：

一种用于地下结构堵水的注浆材料，严格按照如下重量份数称取原料：

600份的硅酸盐水泥，600份的超细矿渣粉，550份的水，10份的硅酸钠，10份的高效减水剂，1份的纤维素醚。

制备方法包括以下步骤：

（1）分别按比例称取硅酸盐水泥、超细矿渣粉、水、硅酸钠、高效减水剂、纤维素醚，其中，硅酸盐水泥和硅酸钠作为超细矿渣粉的激发剂，纤维素醚作为注浆材料的保水剂、触变剂和增稠剂；

（2）将水、硅酸盐水泥、超细矿渣粉、高效减水剂、纤维素醚以及硅酸钠在搅拌机中混合并搅拌均匀，制成注浆用浆液。

本发明选用一定量的水玻璃调整凝胶时间，用纤维素醚“包裹”住注浆材料颗粒，并在其外表面形成一层润滑膜，使注浆材料体系更稳定，在提高浆体可注性的同时避免了其遇水稀释。硅酸盐水泥与超细矿渣粉混合制作的砂浆的抗压强度见下表：

编号	硅酸盐水泥用量（份）	超细矿渣粉用量（份）	用水量(份)	3d抗压强度（MPa）
					0	1000	0	500	30.3
1	600	600	550	36.1
					2	300	700	600	28.6
3	200	800	600	27.3

从试验数据来看，用超细矿渣粉代替50～80%的水泥，其3天龄期的抗压强度与超细水泥的接近，而大幅度降低了工程成本。

应当理解的是，上述针对较佳实施例的描述较为详细，并不能因此而认为是对本发明专利保护范围的限制，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明权利要求所保护的范围情况下，还可以做出替换、简单组合等多种变形，本发明的请求保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (3)

1.一种用于地下结构堵水的注浆材料，其特征在于：按照重量份数其包括下述原料：

200～600份的硅酸盐水泥，600～900份的超细矿渣粉，550～650份的水，10～30份的硅酸钠，5～10份的高效减水剂，0.5～2份的纤维素醚。

2.根据权利要求1所述的注浆材料，其特征在于：所述超细矿渣粉比表面积不低于8000cm²/g，其中直径小于3um的颗粒含量不低于50%，直径小于8um的颗粒含量不低于95%，其活性指数7d不低于120%；所述硅酸盐水泥比表面积为400～500cm²/g；硅酸钠模数为2.5～3.0，浓度为30～45Be′。

3.一种用于制备权利要求1所述注浆材料的方法，其特征在于：所述方法包括以下步骤：

（1）分别按比例称取硅酸盐水泥、超细矿渣粉、水、硅酸钠、高效减水剂、纤维素醚，其中，硅酸盐水泥和硅酸钠作为超细矿渣粉的激发剂，纤维素醚作为注浆材料的保水剂、触变剂和增稠剂；

（2）将水、硅酸盐水泥、超细矿渣粉、高效减水剂、纤维素醚以及硅酸钠在搅拌机中混合并搅拌均匀，制成注浆用浆液，为防止注浆管堵塞，浆液必须在30分钟内使用完毕。