CN104876528B - 一种利用锂铝类水滑石制备双液型早强注浆材料的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种利用锂铝类水滑石制备双液型早强注浆材料的方法。该注浆材料有黄料和白料组成，黄料包括公知材料硫铝酸盐水泥熟料和减水剂，白料包括公知的生石灰、石膏、锂铝类水滑石和减水剂。制备注浆材料时黄料和白料所有组分按配比混合均匀。黄料与白料混合后其早期抗压强度为未添加锂铝类水滑石时的2倍以上。本发明将锂铝类水滑石应用于注浆领域，提高了早期强度，且不损失28天抗压强度，且制备工艺简单，能显著提高注浆材料的早期强度，并且添加的锂铝类水滑石的粒径越小，各龄期的抗压强度越高。

Description

一种利用锂铝类水滑石制备双液型早强注浆材料的方法

技术领域

本发明属于建筑材料领域。具体涉及一种利用锂铝类水滑石制备双液型早强注浆材料的方法。

背景技术

目前，注浆常采用的材料有化学浆和水泥浆两大类。由于水泥浆具有固结体强度高、抗渗性能好、耐久性好、材料来源丰富、工艺设备简单、成本较低等优点在注浆工程中得以广泛应用。

硫铝酸盐水泥，作为一种常用的注浆材料，具有很多优异的性能，如低温水化性能和较好的抗腐蚀性能。然而，硫铝酸盐水泥浆体的抗压强度仍然不能满足要求。工程中经常使用外加剂来提高浆体的抗压强度。目前常用的外加剂为碳酸锂等锂盐化合物，然而锂盐外加剂在使用过程中，存在后期28天强度倒缩等现象。近年来，越来越多的学者将具有纳米结构的材料应用于建筑领域来提高诸如强度、耐久性等方面的性能。

其中，锂铝类水滑石属于类水滑石化合物，其主体一般由两种金属氢氧化物构成，具有三维微纳米结构。与此同时，该类材料的结构还具有其他很多特点，如晶粒尺寸的可调控性、层间阴离子种类的可设计性等。利用层间阴离子的可交换性这一性质将一些特殊功能的阴离子引入水滑石类化合物层间，可以得到不同功能基团柱撑的类水滑石复合物。如将萘系或聚羧酸系减水剂引入水滑石类层间，可得到集早强减水功能一体的复合功能外加剂。将一些功能单体（如减水剂等）插层进入类水滑石层间，可以制备集多种功能于一体的复合功能型材料，具有好的应用前景。

发明内容

综上所述，为了达到上述目的，本发明的技术方案如下：

一种利用锂铝类水滑石制备双液型早强注浆材料的方法，包括如下步骤：

步骤一，制备黄料：采用重量份计，将90-98份硫铝酸盐熟料与2-10份减水剂均匀混合；备用；

步骤二，制备锂铝类水滑石：将LiNO_3、Al(NO₃)₃和尿素（LiNO₃: Al(NO₃)₃ ^.9H₂O:尿素=（0.1-30）：（0.1-10）：（0.1-20）摩尔比的混合物溶解在醇水溶液中，然后在室温下磁力搅拌20min，转移到聚四氟乙烯的水热反应釜中，密封反应容器，再放入60-200℃烘箱反应5-50 h。经过抽滤、多次洗涤直到pH值为7，最后在50-100℃下干燥8-40h，即制得锂铝类水滑石；

步骤三，制备白料：采用重量份计，将步骤二制备的1-10份锂铝类水滑石，60-87份石膏，10-20份生石灰和2-10份减水剂均匀混合，备用；

步骤四，使用时，取等质量的黄料与白料，黄料与水按质量比1:0.6混合均匀，白料与水按1:0.6混合均匀，通过混合器和注浆泵等进行注浆，既得利用锂铝类水滑石制备双液型早强注浆材料。

进一步，所述的减水剂为萘系减水剂。

进一步，所述的锂铝类水滑石的粒径为：1-15μm。

进一步，所述的醇水溶液为：醇的体积占醇水溶液总体积的0-80%，且不为0%。

本发明的有益效果是：

1、锂铝类水滑石属于类水滑石化合物，该类材料的结构还具有其他很多特点，如晶粒尺寸的可调控性、层间阴离子种类的可设计性等。利用层间阴离子的可交换性这一性质将一些特殊功能的阴离子引入水滑石类化合物层间，可以得到不同功能基团柱撑的类水滑石复合物。

2、锂铝类水滑石属于二维层状纳米材料，其不仅能够填充水泥颗粒间的微小空隙，使水泥微观结构密实平整，而且锂铝类水滑石还可以作为水化产物的晶种，促进水泥的水化进程，提高水泥的早期强度。

3、本发明将锂铝类水滑石应用于注浆领域，制备工艺简单，能显著提高注浆材料的早期强度，并且添加的锂铝类水滑石的粒径越小，各龄期的抗压强度越高。

附图说明：

图1为所用锂铝水滑石的XRD图;

图2为所用锂铝水滑石的SEM图;

图3为不同水泥试件的1, 7和28天相对于空白水泥试件（没有添加锂铝类水滑石）的抗压强度比。

具体实施方式

以下结合具体实施例，对本发明作进一步的详细描述。下述实施例中所用的原材料，如无特别说明，均为市售。

实施例1：

步骤一，制备黄料：将98份硫铝酸盐熟料与2份萘系减水剂混合均匀。

步骤二，制备锂铝类水滑石：将LiNO_3、Al(NO₃)₃和尿素（LiNO₃: Al(NO₃)₃ ^.9H₂O:尿素=3:1:13摩尔比的混合物溶解在醇与水的体积比为1:3的100ml的醇水溶液中，然后在室温下磁力搅拌20min，转移到聚四氟乙烯的水热反应釜中，密封反应容器，再放入120℃烘箱反应12 h。经过抽滤、多次洗涤直到pH值为7，最后在100℃下干燥8h，即制得锂铝类水滑石。

步骤三，制备白料：将75份硬石膏，20份生石灰，3份锂铝类水滑石（粒径为1-2µm）,2份萘系减水剂混合均匀。

步骤四，使用时，将黄料和白料分别按1:0.6的质量比与水混合均匀，通过注浆泵和混合器等进行注浆, 既得利用锂铝类水滑石制备双液型早强注浆材料。

实施例2：

步骤一，制备黄料：将98份硫铝酸盐熟料与2份萘系减水剂混合均匀。

步骤二，制备锂铝类水滑石：将LiNO_3、Al(NO₃)₃和尿素（LiNO₃: Al(NO₃)₃ ^.9H₂O:尿素=3:1:13摩尔比的混合物溶解在醇与水的体积比为1:1的100ml的醇水溶液中，然后在室温下磁力搅拌20min，转移到聚四氟乙烯的水热反应釜中，密封反应容器，再放入120℃烘箱反应12h。经过抽滤、多次洗涤直到pH值为7，最后在100℃下干燥8h，即制得锂铝类水滑石。

步骤三，制备白料：将75份硬石膏，20份生石灰，3份锂铝类水滑石（粒径为2-4µm）,2份萘系减水剂混合均匀。

步骤四，使用时，取等质量的黄料与白料，且黄料和白料分别按1:0.6的重量比与水混合均匀，通过注浆泵和混合器等进行注浆, 既得利用锂铝类水滑石制备双液型早强注浆材料。

实施例3：

步骤一，制备黄料：将98份硫铝酸盐熟料与2份萘系减水剂混合均匀。

步骤二，制备锂铝类水滑石：将LiNO_3、Al(NO₃)₃和尿素（LiNO₃: Al(NO₃)₃ ^.9H₂O:尿素=3:1:13摩尔比摩尔比的混合物溶解在醇与水的体积比为3: 1的100ml的醇水溶液中，然后在室温下磁力搅拌20min，转移到聚四氟乙烯的水热反应釜中，密封反应容器，再放入120℃烘箱反应12h。经过抽滤、多次洗涤直到pH值为7，最后在100℃下干燥8h，即制得锂铝类水滑石。

步骤三，制备白料：将75份硬石膏，20份生石灰，3份锂铝类水滑石（粒径为2-4µm）,2份萘系减水剂混合均匀。

步骤四，使用时，将黄料和白料分别按1:0.6的重量比与水混合均匀，通过注浆泵和混合器等进行注浆, 既得利用锂铝类水滑石制备双液型早强注浆材料。

实验效果：

由实施例1到实施例3所制得的早强注浆材料，取黄料300g，与180g水混合搅拌均匀；取白料300g，与180g水混合搅拌均匀。将两种浆液混合，20℃养护，到规定龄期测抗压强度。由图3中可以看出，掺加锂铝类水滑石能够显著提高注浆材料各龄期的抗压强度，1天时添加三种粒径的锂铝类水滑石（1-2µm，2-4µm，10-15µm）水泥试件的抗压强度分别提高278%，267%和130%；7天龄期时提高158%，149%，124%，而28天强度没有呈现倒缩现象。

虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施方案对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。

Claims (2)

1.一种利用锂铝类水滑石制备双液型早强注浆材料的方法，其特征在于包括如下步骤：

步骤一，制备黄料：采用重量份计，将90-98份硫铝酸盐熟料与2-10份减水剂均匀混合；备用；

步骤二，制备锂铝类水滑石：将LiNO₃、Al(NO₃)₃ ^.9H₂O和尿素=0.1-30：0.1-10：0.1-10的摩尔比混合物溶解在醇水溶液中，然后在室温下磁力搅拌20min，转移到聚四氟乙烯的水热反应釜中，密封反应容器，再放入60-200℃烘箱反应5-50 h；经过抽滤、多次洗涤直到pH值为7，最后在50-100℃下干燥8-40h，即制得锂铝类水滑石；

步骤三，制备白料：采用重量份计，将步骤二制备的1-10份锂铝类水滑石，60-87份石膏，10-20份生石灰和2-10份减水剂均匀混合，备用，所述的减水剂为萘系减水剂，所述的锂铝类水滑石的粒径为：1-15μm；

步骤四，使用时，取等质量的黄料与白料，黄料与水按质量比1:0.6混合均匀，白料与水按质量比1:0.6混合均匀，通过混合器和注浆泵进行注浆，即得利用锂铝类水滑石制备双液型早强注浆材料。

2.根据权利要求1所述的一种利用锂铝类水滑石制备双液型早强注浆材料的方法，其特征在于：所述的醇水溶液为：醇的体积占醇水溶液总体积的0-80%，且不为0%。