CN103359992A

CN103359992A - 一种干粉型同步注浆专用砂浆及其制备方法和施工方法

Info

Publication number: CN103359992A
Application number: CN2013102848612A
Authority: CN
Inventors: 覃爽; 徐亚玲; 黄晖皓; 童庆弟; 孔军; 李臻
Original assignee: SHANGHAI ZHUZONG ENGINEERING MATERIALS Co Ltd
Current assignee: SHANGHAI ZHUZONG ENGINEERING MATERIALS Co Ltd
Priority date: 2013-07-08
Filing date: 2013-07-08
Publication date: 2013-10-23

Abstract

本发明公开了一种干粉型同步注浆专用砂浆配方。其配方是：粉煤灰18%-21%、钙基膨润土3.5-4.0%、消石灰2.5-5.0%、专用干粉型外加剂0.12%-0.18%、砂70%-76%。本发明的干粉型同步注浆专用砂浆使用方便，如“自来水”般随取随用，且均匀稳定，具有良好的流动性、填充性、保水性、保坍性和抗剪切屈服强度，在存储和输送过程中具有持久工作性，施工性能更佳，可满足不同工况下的盾构同步注浆的施工需求，更有效地防止隧道的上浮。此外，本发明能很好地解决湿浆的运输及产能问题，突破了地域限制，适于上海市内外乃至全国范围的推广。

Description

一种干粉型同步注浆专用砂浆及其制备方法和施工方法

技术领域

本发明涉及建筑材料领域，具体地说是一种干粉型同步注浆专用砂浆及其制备方法。

背景技术

同步注浆是指在隧道盾构法施工过程中，与盾构掘进同步进行，通过注浆来填充盾尾空隙，以防止隧道上浮的一种施工工艺。作为盾构法隧道施工过程中的重要环节，同步注浆对于控制隧道管片的成型与稳定，抵抗周围土体变形，提高隧道的防水性能等方面起到十分重要的作用。该工艺所用的砂浆称为同步注浆专用砂浆。

目前在国内外应用的各类同步注浆专用砂浆各有优缺点，效果不一，但均为湿浆即含水浆液。湿浆的形式存在诸多不便：一方面由于湿浆需预先定点集中搅拌，受运输距离的限制十分明显，供应能力满足不了市场需求；另一方面由于运距远的关系，不仅浆液质量控制困难，而且运输成本高。若湿浆为工地现场拌制，工艺流程五花八门，拌制浆液质量参差不齐，由此造成的施工事故更是层出不穷，后期隧道上浮的控制效果也令人担忧。

发明内容

本发明的目的之一在于克服上述缺陷，提供了一种干粉型同步注浆专用砂浆。

本发明的目的之二在于提供上述干粉型同步注浆专用砂浆的制备方法。

本发明的目的之三在于提供上述干粉型同步注浆专用砂浆的制备方法。

为了实现上述发明目的，本发明所采用的技术方案是：

一种干粉型同步注浆专用砂浆，其特征在于：由以下质量百分比原料构成：

粉煤灰 18%-21%；

钙基膨润土 3.5-4.0%；

消石灰 2.5-5.0%；

专用干粉型外加剂 0.12%-0.18%；

砂 70%-76%；

所有材料均为粉状材料。

所述的粉煤灰为FII或CII以上等级的粉煤灰，由于本发明中采用了一种新型的专用干粉外加剂，即便使用高钙灰，本发明干粉型同步注浆专用砂浆也能具有良好的持久工作性，能满足工程使用要求；粉煤灰在配方中的作用为提供一定的后期强度，需经碱性物质如消石灰才能发挥。

所述的钙基膨润土即俗称原状土，价格比钠基膨润土便宜约30%，要求细度≤20%，细度测试方法按照GB/T8077测试。膨润土的掺入一方面起到增稠剂的作用，提高浆液的稠度进而提高其抗剪切屈服强度，另一方面起到润滑剂和触变剂的作用，增加浆液的流动性和可泵性，提高其施工性能。虽然钙基膨润土的效果不如钠基膨润土，但由于本发明中采用了一种新型的专用干粉外加剂，该配方采用钙基膨润土便可达到钠基膨润土的增稠润滑效果。

所述的消石灰，其（CaO+MgO）含量≥60%，比表面积≥400m²/Kg。消石灰的掺入能激发矿渣粉的活性，使浆液获得一定的力学性能。其掺量需根据季节气温调节，随着气温的降低，其掺量需增加，方能达到所需的激活效果，一般夏季35℃以上时取最低掺量2.5%，冬季5℃以下时取最高掺量5%。

所述的专用干粉型外加剂，由以下质量百分比原料构成：

甲基纤维素醚 0.9%～1.3%；

萘系减水剂 29.2%～39.2%；

皂角素 0.5%～0.9%；

钠基膨润土 29%～45%；

消石灰 22～32%；

所有材料均为粉状材料。

所述的甲基纤维素醚为粘度20000-60000Pa.s，主要起保水作用，能大大提高浆液的可泵性和工作持久性。

所述的萘系减水剂为具有表面活性效果，能降低用水量、提高浆液密度进而提高其防水性；

其中甲基纤维素醚和萘系减水剂的质量比为1:30-1:35，两者的混合两者的混合具有叠加增强作用，能有效地增强保水性、和易性、黏聚性、可泵性和工作持久性。

所述的皂角素为引气剂，其价格低廉，引气均匀，能提高浆液的流动性和可泵性，但掺量应当所有控制，过大会对浆液的密度、强度等性能有不利影响。

所述的钠基膨润土细度≤20%，具有良好的造浆性能，能改善钙基膨润土的各项性能，其掺入主要起到润滑剂和触变剂的作用，增加浆液的流动性和可泵性，提高其施工性能；此外还能起到增稠剂的作用，提高浆液的稠度进而提高其抗剪切屈服强度。

所述的消石灰，其（CaO+MgO）含量≥60%，比表面积≥400m²/Kg。消石灰的掺入能激发砂浆中火山灰质物质的活性，使浆液获得一定的力学性能。所述的甲基纤维素醚，粘度为20000-60000；

所述的钠基膨润土，细度≤20%；

所述的消石灰，其CaO+MgO的含量≥60%，比表面积≥400m²/Kg。

2.根据权利要求1所述的一种隧道同步注浆专用干粉型外加剂，其特征在于：所述的甲基纤维素醚和萘系减水剂混合后的质量比为1:30-1:35。

所述的砂的细度模数为1.6-2.4，由于本发明中采用了一种新型的专用干粉外加剂，即便使用细度模数小于1.8的细砂也能满足工程使用要求；砂为干粉型同步注浆专用砂浆的主体，其质量百分比需达70%以上方能达到工程应用所需的填充效果和体积稳定性。

一种干粉型同步注浆专用砂浆的制备方法，其步骤如下：

（1）用砂把搅拌系统相关设备清洗一遍，确保无杂质，尤其不能有水泥；

（2）将各种原料烘干至含水率小于1%；

（3）将砂通过筛孔直径为5mm的筛网，筛除5mm以上的颗粒；

（4）制备专用干粉型外加剂：

（4.1）将各种原料烘干至含水率小于1%；

（4.2）按配方分别称取甲基纤维素醚、和皂角素，采用无重力式搅拌方式搅拌均匀得到第一混合物；

（4.3）按配方称取萘系减水剂，掺入步骤（4.2）得到的第一混合物中，采用无重力式搅拌方式搅拌均匀得到第二混合物；

（4.4）按配方分别称取钠基膨润土和消石灰，采用无重力式搅拌方式搅拌均匀得到第三混合物；

（4.5）将步骤（4.3）得到的第二混合物掺入步骤（4.4）得到的第三混合物中，采用无重力式搅拌方式搅拌均匀得到第四混合物；

（4.6）最后用密封袋把步骤（4.5）所得的第四混合物装包，即得所述的专用干粉型外加剂；

（5）按配方分别称取钙基膨润土、消石灰、专用干粉型外加剂，采用无重力式搅拌方式搅拌10秒-15秒后得到第一搅拌混合物；

（6）然后按配方称取粉煤灰，添加入步骤（5）得到的第一搅拌混合物中，采用无重力式搅拌方式搅拌10秒-15秒得到第二搅拌混合物；

（7）最后按配方称取砂，添加入步骤（6）得到的第二搅拌混合物中，采用无重力式搅拌方式搅拌20秒-30秒，得所述的干粉型同步注浆专用砂浆。

一种干粉型同步注浆专用砂浆的施工方法，采用如下步骤施工：

（1）在盾构同步注浆施工现场的地面上放置带计量搅拌装置的筒仓，并接通水电；

（2）用粉料罐车把干粉型同步注浆专用砂浆运送至工地，并泵送至筒仓内；

（3）根据使用要求的坍落度，设定用水量为粉型同步注浆专用砂浆质量的15-18%；

（4）打开筒仓出料开关，便可得到满足盾构同步注浆施工用的砂浆；

（5）通过管路利用重力把砂浆输送到工作井下的储存筒，然后用电瓶车运至盾构机头，灌入盾构机自带的同步注浆管供施工使用。

实施本发明的优点和效果是：与现有技术相比，本发明使用方便，干粉化能很好地解决目前湿浆存在的运输、产能及质量控制等问题。如“自来水”般随取随用，且均匀稳定，具有良好的流动性、填充性、保水性、保坍性和抗剪切屈服强度，在存储和输送过程中具有良好的持久工作性，施工性能更佳，可满足不同工况下的盾构同步注浆的施工需求，更有效地防止隧道的上浮。此外，本发明能很好地解决湿浆的运输及产能问题，突破了地域限制，适于在上海市内外乃至全国范围的推广。

具体实施方式

以下用实施例的配方，对本发明作进一步描述：

一种干粉型同步注浆专用砂浆，优选的组分和含量为：

所用粉煤灰为石洞口发电厂的CII粉煤灰；

所用钙基膨润土的细度为18%，产自浙江；

所用活性激发剂为消石灰，（CaO+MgO）%为68%，比表面积420m²/Kg，产自浙江；

所用专用干粉型外加剂，优选的组分和含量为：

所用的甲基纤维素醚为羟甲基纤维素醚，粘度40000Pa.s；

所用的萘系减水剂为工业级；

其中甲基纤维素醚和萘系减水剂的质量比为1:30.2；

所用的皂角素为工业级；

所用钠基膨润土的细度为18%；

所用消石灰粉，（CaO+MgO）%为68%，比表面积420m²/Kg；

所用砂为细度模数1.8的长江砂。

将所述的原料采用如下工艺步骤进行干粉型同步注浆专用砂浆的制备：

（2）将各种原料烘干至含水率小于1%；

（3）将砂通过筛孔直径为5mm的筛网，筛除5mm以上的颗粒；

（4）制备专用干粉型外加剂，具体步骤是：

（4.1）将各种原料烘干至含水率小于1%；

（4.2）按配方分别称取1吨同步注浆专用干粉型外加剂所需的甲基纤维素醚、和皂角素，采用无重力式搅拌方式搅拌均匀得到第一混合物；

（4.3）按配方称取称取1吨同步注浆专用干粉型外加剂所需的萘系减水剂，掺入步骤（4.2）得到的第一混合物中，采用无重力式搅拌方式搅拌均匀得到第二混合物；

（4.4）按配方分别称取称取1吨同步注浆专用干粉型外加剂所需的钠基膨润土和消石灰，采用无重力式搅拌方式搅拌均匀得到第三混合物；

（4.6）最后用密封袋把上述步骤（4.5）所得的第四混合物按40Kg/每袋装包，即得所述的隧道同步注浆专用干粉型外加剂。

（5）按配方分别称取钙基膨润土、消石灰、专用干粉型外加剂，采用无重力式搅拌方式搅拌10秒得到第一搅拌混合物；

（6）然后按配方称取粉煤灰，添加入步骤（4）得到的第一搅拌混合物中，采用无重力式搅拌方式搅拌10秒得到第二搅拌混合物；

（7）最后按配方称取砂，添加到步骤（5）得到的第二搅拌混合物中，采用无重力式搅拌方式搅拌30秒，得所述的干粉型同步注浆专用砂浆。

实施例在工程施工中应用：

干粉型同步注浆专用砂浆生产后的一个月内进行工程施工应用。

（1）在上海市某地铁工地现场，设置一容量为30吨的带计量搅拌装置的干粉筒仓，并接通水电；

（2）用粉料罐车把20吨干粉型同步注浆专用砂浆运送至工地，并泵送至筒仓内；

（3）根据使用要求坍落度160-180mm，设定用水量为16%即每吨粉料加160Kg水；

（4）打开筒仓出料开关，得到坍落度为165mm的砂浆；

干粉型同步注浆专用砂浆在该工地施工顺利，应用效果良好，从地面沉降监测数据看能较好地控制隧道上浮变形。

同步注浆专用砂浆具体检测指标如下：

1、初始坍落度为210mm±5mm，2小时坍落度为200mm±5mm，4小时坍落度为190mm±5mm，（坍落度值变化最小单位为5mm）

2、浆体表观密度为2.0—2.1g/cm³

3、压力泌水值为15ml——35ml之间

4、20小时剪切屈服强度为900——1600Pa。

5、沉降值为5mm-9mm。

Claims

1.一种干粉型同步注浆专用砂浆，其特征在于：由以下质量百分比原料构成：

粉煤灰 18%-21%；

钙基膨润土 3.5-4.0%；

消石灰 2.5-5.0%；

专用干粉型外加剂 0.12%-0.18%；

砂 70%-76%；

所有材料均为粉状材料；

所述的粉煤灰为FII或CII以上等级的粉煤灰；

所述的钙基膨润土的细度≤20%；

所述的消石灰，其CaO+MgO的含量≥60%，比表面积≥400m²/Kg；

所述的专用干粉型外加剂，其由以下质量百分比原料构成：

甲基纤维素醚 0.9%～1.3%；

萘系减水剂 29.2%～39.2%；

皂角素 0.5%～0.9%；

钠基膨润土 29%～45%；

消石灰 22～32%；

所述的甲基纤维素醚，粘度为20000-60000；

所述的钠基膨润土，细度≤20%；

所述的消石灰，其CaO+MgO的含量≥60%，比表面积≥400m²/Kg。

2.根据权利要求1所述的一种干粉型同步注浆专用砂浆，其特征在于：消石灰的掺量需根据季节气温调节，随着气温的降低，其掺量需增加，一般夏季35℃以上时取最低掺量2.5%，冬季5℃以下时取最高掺量5%。

3.根据权利要求1所述的一种干粉型同步注浆专用砂浆，其特征在于：所述的甲基纤维素醚，粘度为20000-60000；

所述的钠基膨润土，细度≤20%；

所述的消石灰，其CaO+MgO的含量≥60%，比表面积≥400m²/Kg。

4.根据权利要求1所述的一种隧道同步注浆专用干粉型外加剂，其特征在于：所述的甲基纤维素醚和萘系减水剂混合后的质量比为1:30-1:35。

5.权利要求1所述的一种干粉型同步注浆专用砂浆的制备方法，其特征在于：其步骤如下：

（2）将各种原料烘干至含水率小于1%；

（3）将砂通过筛孔直径为5mm的筛网，筛除5mm以上的颗粒；

（4）制备专用干粉型外加剂，具体步骤如下：

（4.1）将各种原料烘干至含水率小于1%；

（4.6）最后用密封袋把步骤（4.5）所得第四混合物装包，即得所述的同步注浆专用干粉型外加剂；

（5）按配方分别称取钙基膨润土、消石灰、专用干粉型外加剂，采用无重力式搅拌方式搅拌10秒-15秒得到第一搅拌混合物；

（7）最后按配方称取砂，添加入步骤（6）得到的第一搅拌混合物中，采用无重力式搅拌方式搅拌20秒-30秒，得所述的干粉型同步注浆专用砂浆。

6.权利要求1所述的一种干粉型同步注浆专用砂浆的施工方法，其特征在于，采用如下步骤进行施工：