CN103121817A - 一种环保型细微裂隙灌浆材料 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种环保型细微裂隙灌浆材料，由活化的粘土粒子、矿粉、硅酸盐熟料、硫代硫酸钠、氟硅酸钠、磷酸二氢铝、氢氧化锂和水组成。其中活化的粘土粒子是采用施工场地附件的原状土经石土分筛、破碎、搅拌、制浆、渣土分离与过滤、出浆等工序后，加入占粘土质量0.1～0.3%的氢氧化钠并陈化1小时以上，形成90%粒径小于30μm的粒子；矿粉为水淬炉渣经磨细至比表面积大于400m²/kg以上。本发明环保型细微裂隙灌浆材料具有成本低、低碳环保、耐久性好、低弹模、抗渗性强等优点，可以替代现有的水泥或水泥膨润土灌浆材料应用于水利水电、堤防、市政等工程中岩体微细裂隙的固结与防渗灌浆处理。

Description

一种环保型细微裂隙灌浆材料

技术领域

本发明涉及岩土工程基础处理灌浆领域，为一种新的灌浆材料，主要适用于水利水电、堤防、市政等工程地基岩体微细裂隙的固结与防渗处理。

背景技术

目前用于岩体微细裂隙固结与防渗的灌浆材料主要为有机、无机灌浆材料两大类：有机类以环氧树脂类、丙烯酸盐类、脲醛树脂类等为主，这些材料最大的缺陷是具有一定的毒性、对环境污染大、耐久性差且价格昂贵，一般在水泥类灌浆材料无法灌入或灌入达不到设计要求时才采用；而无机类以水泥、粉煤灰、水玻璃浆材等为主，这些材料的缺陷主要是需水量大、收缩大、可灌入裂隙宽度有限、价格高、抗渗性不强。

往往灌浆在强度要求不高的情况下也有采用在水泥浆体中加入一定的膨润土或粘土，但因水泥水化物与膨润土或粘土不发生化学反应，导致结石体强度大幅降低，综合性能受限，且成本降低不明显；同时由于以水泥为主的系列灌浆材料，属于高能耗、高碳产品，不符合当今产业发展方向。因而需要一种低碳、无毒、环保节能经济型的细微裂隙灌浆材料，来解决目前已有微细裂隙灌浆处理中的功能性、经济性、环保节能低碳的问题。

发明内容

本发明所解决的技术问题在于提供一种环保型细微裂隙灌浆材料，这种灌浆材料从灌浆材料的组成入手，采用粘土、矿粉、硅酸盐熟料、硫代硫酸钠、氟硅酸钠、磷酸二氢铝和水，利用氢氧化钠分散浆液粒子和硅酸盐熟料、硫代硫酸钠、氟硅酸钠、氢氧化锂等激发、活化形成综合性能良好的细微裂隙灌浆材料，满足低碳、无毒、环保、节能、经济的要求。

本发明所解决的技术问题采用以下技术方案来实现：

一种环保型细微裂隙灌浆材料，这种灌浆材料为一种混合型干粉组料，其组成为活化的粘土粒子、矿粉、硅酸盐熟料、硫代硫酸钠、氟硅酸钠、磷酸二氢铝、氢氧化锂和水。

上述的干粉混合料组成为（按质量份计算）：

矿粉               100份

活化的粘土粒子     100～600份

硅酸盐熟料         20～40份

硫代硫酸钠         2～5份

氟硅酸钠           1~3份

磷酸二氢铝         1~3份

氢氧化锂           0.5～2份

水                 200~1000份

在本发明的上述混合料中，活化的粘土粒子是采用施工场地附件的原状土经石土分筛、破碎、搅拌、制浆、渣土分离与过滤、出浆等传统工序后，加入占粘土质量0.1～0.3%的氢氧化钠搅拌均匀并陈化，陈化时间应保持1个小时以上，然后，取陈化液上部的悬浊液，并将悬浊液制成浆液，即得到活化的粘土粒子。

在本发明中，在上述粘土粒子悬浊液的浆液中需保证悬浮颗粒中的颗粒90%以上的粒径小于30μm。

在本发明中，粘土粒子加入氢氧化钠并陈化后，可以使粘土粒子更加分散，粒径更小；可使粘土粒子中硅氧四面体和铝氧六面体等活化，形成表面具有活性官能团的粒子。

而在本发明的上述混合料中，矿粉为水淬炉渣经磨细至比表面积大于400m²/kg以上的材料。将磨细的矿粉加入水后形成溶液，再加入硅酸盐熟料、硫代硫酸钠、氟硅酸钠、氢氧化锂，这些材料对矿粉进行激发、活化，先水解后，形成具有可胶结的活性粒子，后与活化的粘土粒子、磷酸氢二铝等共同形成胶凝体。

相对于现有的材料，本发明的灌浆材料具体以下优势：

1）粘土粒子活化后，与矿粉中的活化官能团起交联反应，并与磷酸氢二铝粘结剂共同作用形成结石体，其强度高，强度可达到10MPa；

2）结石体，以粘土粒子为主，形成立体网络交联，耐老化性强，抗侵蚀能力强，渗透系数小；

3）浆液中颗粒细小，大部分粒径小30μm，可以比水泥灌入更微细的裂隙中；

4）所采用的激发剂，相对于目前常用的石膏、石灰激发剂，激发效果更好，与粘土粒子形成的固结体强度要高一倍以上；

5）材料以粘土为主，可以就地取材。浆材中水泥掺入量小，满足降低成本要求，具有无毒、低碳、环保功能，有利于浆液在高压条件下循环的高标准灌浆。

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

先取原状土若干，经石土分筛、破碎、搅拌、制浆、渣土分离与过滤、出浆等工序后，加入粘土质量0.1～0.3%氢氧化钠并陈化1小时以上，形成含量90%以上粒径小于30μm的粒子，调节水固比2：1，取上部悬浊液3000g。

取矿粉300g，硅酸盐熟料90g，硫代硫酸钠6g，氟硅酸钠3g，磷酸二氢铝3g，、氢氧化锂1.5g，经混合搅拌均匀后，装入4cm×4cm×10cm三联试模中，28天后测得结石体抗压强度达2.5MPa，抗渗系数达2.5×10^-8cm/s。

实施例2

先取原状土若干，经石土分筛、破碎、搅拌、制浆、渣土分离与过滤、出浆等工序后，加入粘土质量0.1～0.3%氢氧化钠并陈化1小时以上，形成含量90%以上粒径小于30μm的粒子，调节水固比2.5：1，取上部悬浊液3500g。

取矿粉400g，硅酸盐熟料80g，硫代硫酸钠20g，氟硅酸钠12g，磷酸二氢铝5g，、氢氧化锂2g，经混合搅拌均匀后，装入4cm×4cm×10cm三联试模中，28天后测得结石体抗压强度达2.8MPa，抗渗系数达1.5×10^-8cm/s。

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。

Claims (3)

1.一种环保型细微裂隙灌浆材料，为一种混合型干粉组料，其特征在于，组成成份包括：活化的粘土粒子、矿粉、硅酸盐熟料、硫代硫酸钠、氟硅酸钠、磷酸二氢铝、氢氧化锂以及水；其中，上述的干粉混合料组成按质量份计算为：

矿粉               100份

活化的粘土粒子     100～600份

硅酸盐熟料         20～40份

硫代硫酸钠         2～5份

氟硅酸钠           1~3份

磷酸二氢铝         1~3份

氢氧化锂           0.5～2份

水                 200~1000份；

且上述混合料中的活化的粘土粒子的制备方法为：采用施工场地附件的原状土经石土分筛、破碎、搅拌、制浆、渣土分离并进行过滤、出浆，加入占粘土质量0.1～0.3%的氢氧化钠搅拌均匀并陈化，陈化时间应保持1个小时以上，然后，取陈化液上部的悬浊液，并将悬浊液制成浆液，即得到活化的粘土粒子。

2.根据权利要求1所述的一种环保型细微裂隙灌浆材料，其特征在于，所述粘土粒子悬浊液的浆液中需保证悬浮颗粒中的颗粒90%以上的粒径小于30μm。

3.根据权利要求1所述的一种环保型细微裂隙灌浆材料，其特征在于，所述矿粉为水淬炉渣经磨细至比表面积大于400m²/kg以上的材料。