CN103214217B - 复合超细水泥注浆浆液及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种复合超细水泥注浆浆液及其制备方法，该浆液由基体组分和外掺组分通过球磨制备超细复合注浆材料后按照水灰比0.5～0.8配制而成，基体组分包括普通硅酸盐水泥、粉煤灰、矿渣和水，外掺组分包括助磨剂、活性激发剂、复合高效减水剂、膨胀剂和缓凝剂，该复合超细水泥注浆浆液包含以下质量百分比的组分：矿渣含量为前述总质量的10%，复合高效减水剂为前述总质量的0.8%～1.2%，膨胀剂为前述总质量的5%～10%，缓凝剂为前述总质量的0.1%～0.6%。本发明的复合超细水泥注浆浆液的流动性和粘结强度高，抗渗性能和体积稳定性好，应用后能显著提高围岩细微裂隙的可注性和加固性能。
Description
技术领域
本发明涉及矿山与地下工程安全技术领域，具体而言，涉及一种新型复合超细水泥注浆浆液及其制备方法，主要用于矿山巷道、隧道等地下工程领域的注浆加固，尤其适用于围岩微裂隙的注浆加固。
背景技术
随着注浆材料和注浆工艺的飞速发展，注浆加固技术的工程应用范围越来越广泛，几乎涉及土木、水利、矿山、隧道、交通等所有的岩土工程领域，注浆加固技术已成为保证地下工程施工安全的重要因素。
研究发现围岩裂隙中，细微裂隙（闭合裂隙和微张裂隙）占有相当大的比例，而且它们具有储存浆液并使浆液通过进入岩土体孔隙的作用，对岩体土的承载能力有着极其重要的影响。一般认为，只有当裂隙或孔隙的尺寸大于最粗颗粒的3倍以上时，才能用它注浆，若小于这个界限，其中的最粗颗粒有可能在缝口被“挡驾”，于是迅速地形成“滤层”，使其它较小地颗粒也无法进入，浆液中的水泥颗粒只能停留在裂隙口部，因受阻而无法渗透到其深部，进而产生颗粒沉淀使裂隙闭塞。
目前对于提高注浆材料在细微裂隙中的可注性以及提高注浆材料的加固特性方面研究不多。而超细水泥则是适用于巷道围岩微裂隙注浆加固的有效材料，不过目前对于超细水泥注浆理论的研究还不是十分深入，在很多时候依旧是借着以往的注浆实践和施工经验，使得超细水泥注浆没有针对性和具体化，在很大程度上存在着盲目性，这样不仅会浪费资源，更重要的是会埋下工程隐患，造成不可挽回的后果。
综上所述，开发一种新型复合超细水泥注浆浆液用于矿山与地下工程围岩微裂隙的注浆加固是非常有必要的。
发明内容
针对现有技术的缺陷和不足，本发明目的在于提供一种复合超细水泥注浆浆液及其制备方法，该浆液的流动性和粘结强度高，抗渗性能和体积稳定性好，应用后能显著提高围岩细微裂隙的可注性。
为达成上述目的，本发明提出一种复合超细水泥注浆浆液，由基体组分和外掺组分通过球磨制备超细复合注浆材料后按照预定的水灰比0.5～0.8配制浆液，前述基体组分包括普通硅酸盐水泥、粉煤灰、矿渣和水，前述外掺组分包括助磨剂、活性激发剂、复合高效减水剂、膨胀剂和缓凝剂。前述普通硅酸盐水泥与粉煤灰的质量比为3:2，以普通硅酸盐水泥与粉煤灰的总质量计，该复合超细水泥注浆浆液包含以下质量百分比的组分：矿渣含量为前述总质量的10%，复合高效减水剂为前述总质量的0.8%～1.2%，膨胀剂为前述总质量的5%～10%，缓凝剂为前述总质量的0.1%～0.6%，助磨剂为前述总质量的0.01%～0.03%，活性激发剂为前述总质量的1%～5%。
进一步，前述复合高效减水剂由聚羧酸系减水剂和萘系减水剂复合而成，其复合比例在20%～40%。
进一步，前述活性激发剂为石膏粉或碱性激发剂或硫酸盐。
进一步，前述普通硅酸盐水泥与助磨剂、活性激发剂混合后，经球磨机磨细后形成超细水泥（UC），其粒径分布百分比如下：
进一步，前述粉煤灰与助磨剂、活性激发剂混合后，经球磨机磨细后形成超细粉煤灰（UA），其粒径分布百分比如下：
进一步，前述矿渣与助磨剂、活性激发剂混合后，经球磨机磨细后形成超细矿渣（SL），其粒径分布百分比如下：
进一步，前述复合超细水泥注浆浆液的配制过程为：首先将基体组分与外掺组分按照配比混合后，采用球磨机进行球磨而形成超细复合注浆材料；然后将球磨而形成超细复合注浆材料与水按照一定比例进行均匀混合，通过搅拌设备进行搅拌，最终形成复合超细水泥注浆浆液。
由以上本发明的技术方案可知，本发明的有益效果在于采用基本组分（超细水泥、粉煤灰、矿渣和水）与外掺组分（复合高效减水剂、膨胀剂和缓凝剂）按照设计配合比经球磨制备超细水泥注浆浆液，该浆液应用后能显著提高围岩细微裂隙的可注性。复合高效减水剂、超细粉煤灰、矿渣、缓凝剂、膨胀剂实现浆液高流动性、抗收缩、高抗冻和搞耐久及抗渗透性能的复合超细水泥注浆材料。本发明针对围岩细微裂隙的注浆加固效果显著，具有浆液的流动性和粘结强度高，抗渗性能和体积稳定性好，加固后岩体承载力更高塑性变形能力更强等特点，且成本较低。
具体实施方式
为了更了解本发明的技术内容，特举具体实施例并说明如下。
本实施例的复合超细水泥注浆浆液，由基体组分和外掺组分通过球磨制备超细复合注浆材料后按照预定的水灰比配制浆液，基体组分包括普通硅酸盐水泥、粉煤灰、矿渣和水，外掺组分包括助磨剂、活性激发剂、复合高效减水剂、膨胀剂和缓凝剂。其中，普通硅酸盐水泥与粉煤灰的质量比为3:2，以普通硅酸盐水泥与粉煤灰的总质量计，该复合超细水泥注浆浆液包含以下质量百分比的组分：矿渣含量为前述总质量的10%，复合高效减水剂为前述总质量的0.8%～1.2%，膨胀剂为前述总质量的5%～10%，缓凝剂为前述总质量的0.1%～0.6%，助磨剂为前述总质量的0.01%～0.03%，活性激发剂为前述总质量的1%～5%。
活性激发剂可为石膏粉或碱性激发剂或硫酸盐。
上述基体组分和外掺组分充分混合并通过球磨机磨细形成形成超细复合注浆材料后，以水灰比0.5～0.8配置浆液，通过水泥搅拌设备进行搅拌，最终形成复合超细水泥注浆浆液。
本实施例中，普通硅酸盐水泥与助磨剂、活性激发剂混合后，经球磨机磨细后形成超细水泥（UC），作为超细复合注浆材料中的组分之一，超细水泥（UC）的粒径分布百分比如下：
粉煤灰与助磨剂、活性激发剂混合后，经球磨机磨细后形成超细粉煤灰（UA），作为超细复合注浆材料中的组分之一，超细粉煤灰（UA）的粒径分布百分比如下：
矿渣与助磨剂、活性激发剂混合后，经球磨机磨细后形成超细矿渣（SL），作为超细复合注浆材料中的组分之一，超细矿渣（SL）的粒径分布百分比如下：
优选地，复合高效减水剂由聚羧酸系减水剂和萘系减水剂复合而成，其复合比例在20%～40%，且两者的总掺量为水泥和粉煤灰总质量的0.8%～1.2%之间。聚羧酸系减水剂和萘系减水剂溶解在水中形成一定浓度的溶液，掺入超细水泥中搅拌混合。
综上所述，本发明采用基本组分（超细水泥、粉煤灰、矿渣和水）与外掺组分（复合高效减水剂、膨胀剂和缓凝剂）按照设计配合比经球磨制备超细水泥注浆浆液，该浆液应用后能显著提高围岩细微裂隙的可注性。复合高效减水剂、超细粉煤灰、矿渣、缓凝剂、膨胀剂实现浆液高流动性、抗收缩、高抗冻和搞耐久及抗渗透性能的复合超细水泥注浆材料。本发明针对围岩细微裂隙的注浆加固效果显著，具有浆液的流动性和粘结强度高，抗渗性能和体积稳定性好，加固后岩体承载力更高塑性变形能力更强等特点，且成本较低。
虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明。本发明所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰。因此，本发明的保护范围当视权利要求书所界定者为准。
Claims (4)
1.一种复合超细水泥注浆浆液，其特征在于，由基体组分和外掺组分通过球磨制备超细复合注浆材料后，按照水灰比0.5～0.8配制而成，前述基体组分包括普通硅酸盐水泥、粉煤灰、矿渣和水，前述外掺组分包括助磨剂、活性激发剂、复合高效减水剂、膨胀剂和缓凝剂，前述普通硅酸盐水泥与粉煤灰的质量比为3:2，以普通硅酸盐水泥与粉煤灰的总质量计，该复合超细水泥注浆浆液包含以下质量百分比的组分：矿渣含量为前述总质量的10％，复合高效减水剂为前述总质量的0.8％～1.2％，膨胀剂为前述总质量的5％～10％，缓凝剂为前述总质量的0.1％～0.6％，助磨剂为前述总质量的0.01％～0.03％，活性激发剂为前述总质量的1％～5％；前述活性激发剂为硫酸盐；前述普通硅酸盐水泥与助磨剂、活性激发剂混合后，经球磨机磨细后形成超细水泥，其粒径分布百分比如下：
前述粉煤灰与助磨剂、活性激发剂混合后，经球磨机磨细后形成超细粉煤灰，其粒径分布百分比如下：
。
2.根据权利要求1所述的复合超细水泥注浆浆液，其特征在于，前述复合高效减水剂由聚羧酸系减水剂和萘系减水剂复合而成，其复合比例在20％～40％。
3.根据权利要求1所述的复合超细水泥注浆浆液，其特征在于，前述矿渣与助磨剂、活性激发剂混合后，经球磨机磨细后形成超细矿渣，其粒径分布百分比如下：
。
4.一种如权利要求1-3中任何一项所述的复合超细水泥注浆浆液的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：首先将基体组分与外掺组分按照配比混合后，采用球磨机进行球磨而形成超细复合注浆材料；然后将球磨而形成的超细复合注浆材料与水按照预定的水灰比进行均匀混合，再通过搅拌设备进行搅拌，最终形成复合超细水泥注浆浆液。
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