CN105000830B - 一种双膨胀填充砂浆 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种双膨胀填充砂浆，每立方米包括以下质量的成分：水泥100‑120kg，粉煤灰340‑360kg，砂950‑970kg，减水剂1.84‑2.76kg，膨胀材料50kg，硅灰0‑13.8kg，水310‑330kg，其中所述的减水剂为聚羧酸减水剂粉剂。本发明可用于隧道盾构、煤矿回填、城市管道回填等领域，与传统的填充砂浆相比提高了填充砂浆的流动性和密实度，起到缓凝作用，并且改善了填充砂浆的变形性能，提高了其经济效益。

Description

一种双膨胀填充砂浆
技术领域
本发明涉及建筑材料和地下工程领域，具体是一种双膨胀填充砂浆。
背景技术
注浆技术是地下工程中对地层改良的重要手段，最早被欧洲一些国家于19世纪初叶应用于矿山工程、水坝、基础工程中、其方法是通过将浆液注入到岩上的孔隙或洞中，浆液经过扩散、凝固、硬化等一系列过程以减小岩上的渗透性，增加其稳定性和强度，实现岩上加固和堵水目的。而注浆材料灌注需要加压泵送，且浆料在注浆过程中可能会被地下水侵蚀，因此要求其保水性较高，而强度只需起到支撑土体不致下沉即可。因此在力学强度方面对隧道盾构填充砂浆的要求并不高，但对其耐久性能和抗渗性能则有较高的要求。
我国目前的填充砂浆主要以充填地层、减少地基沉陷量、保证环境安全和作为衬砌结构的加强层为主要设计目标。由于地层暗流的冲刷侵蚀作用，填充砂浆极易被水冲稀，造成注浆材料的结构破坏，浆液不但起不到填充、防水和加固等目的，还会出现空隙、积水等问题，导致管片上浮，地表沉降等现象。所以对填充砂浆的抗水分散、防止管片上浮、抗渗、微膨胀等性能进行相关研究、评价及设计优化是十分必要的。
发明内容
本发明为了解决现有技术的问题，提供了一种双膨胀填充砂浆，可用于隧道盾构、煤矿回填、城市管道回填等领域，与传统的填充砂浆相比提高了填充砂浆的流动性和密实度，起到缓凝作用，并且改善了填充砂浆的变形性能，提高了其经济效益。
本发明提供的双膨胀填充砂浆每立方米包括以下质量的成分：水泥100-120kg，粉煤灰340-360kg，砂950-970kg，减水剂1.84-2.76kg，膨胀材料50kg，硅灰0-13.8kg，水310-330kg,其中所述的减水剂为聚羧酸减水剂粉剂。
一种优选方式，所述的膨胀材料包括膨润土和膨胀剂，其中膨润土质量为膨胀材料总质量的40％-80％，其余为膨胀剂。
一种优选方式，所述的膨胀材料包括膨润土和膨胀剂，其中膨胀剂质量为膨胀材料总质量的40％-80％，其余为膨润土。
进一步改进，所述的膨润土为钠基膨润土，膨胀剂为钙镁质膨胀剂。
进一步改进，所述的聚羧酸减水剂粉剂密度为1.02-1.06g/cm3(20℃)；含固量为17.7-19.9％；PH值为4.5-7.5(20℃)；氯离子含量≤0.20％；总碱量≤2.0。
本发明有益效果在于：
1、在高性能双膨胀填充砂浆中加入了聚羧酸减水剂粉剂，使其具有优异的早期和后期强度，7d强度达到4.0MPa以上，高出技术指标100％以上，具有良好的填充能力；
2、用粉煤灰部分替代水泥、膨润土和膨胀剂等量代换，与传统盾构管片环外填充砂浆相比流动性和稳定性好，而且成本降低50％左右。填充砂浆中掺加膨润土，其作用在于膨润土具有一定微膨胀性，弥补填充砂浆的早期收缩；而镁质膨胀剂具有一定的延迟膨胀性，弥补砂浆后期收缩变形。以上两点特征使得本发明填充砂浆具有一定持续膨胀性能以及良好的填充自密实性能，应用于隧道盾构施工中，能有效填充管片环外与土壤的缝隙、起到一定的抗压和止水能力，减小管片上浮、降低裂缝和渗漏。
3、可以根据使用和施工条件和要求选取适宜的配比掺量，来控制高性能双膨胀填充砂浆的可灌性、稳定性和密实性、流动性能优越、膨胀性能，拥有较高的填充密实性和一定的抗压止水能力。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明作进一步说明。
实施例1
水泥， 110kg/m3；
粉煤灰， 350kg/m3；
砂， 960kg/m3；
聚羧酸减水剂粉剂， 1.84kg/m3；
钠基膨润土， 31.6kg/m3；
钙镁质膨胀剂， 18.4kg/m3；
硅灰， 0；
水， 322kg/m3。
制备过程和试验结果：
1)以工业尾矿为原料，经矿物组成设计、配料计算、粉磨和适宜的煅烧工艺，制备新型钙镁质膨胀剂，备用；
2)将水泥和填充料等干料均匀搅拌，加入减水剂和水，再次搅拌，以确保功能材料在砂浆中分散均匀；
3)以JGJ 70-2009《建筑砂浆基本性能试验方法》、JC/T985-2005《地面用水泥基自流平砂浆》和GB/T8077-2012《混凝土外加剂匀质性试验方法》等规范为试验依据，进行各项物理性能的测定。
通过上述组分及方法制备的同步注浆浆体，依据规范测得的泌水率、稠度、流动度、沉降量和凝结时间分别为2.05％、94.89mm、250mm、50mm和15h。
实施例2
水泥， 110kg/m3；
粉煤灰， 300kg/m3；
砂， 960kg/m3；
聚羧酸减水剂粉剂， 2.76kg/m3；
钠基膨润土， 31.6kg/m3；
钙镁质膨胀剂， 18.4kg/m3；
硅灰， 0；
水， 322kg/m3。
制备过程和试验结果：
1)以工业尾矿为原料，经矿物组成设计、配料计算、粉磨和适宜的煅烧工艺，制备新型钙镁质膨胀剂，备用；
2)将水泥和填充料等干料均匀搅拌，加入减水剂和水，再次搅拌，以确保功能材料在砂浆中分散均匀；
3)以JGJ 70-2009《建筑砂浆基本性能试验方法》、JC/T985-2005《地面用水泥基自流平砂浆》和GB/T8077-2012《混凝土外加剂匀质性试验方法》等规范为试验依据，进行各项物理性能的测定。
通过上述组分及方法制备的同步注浆浆体，依据规范测得的泌水率、稠度、流动度、沉降量和凝结时间分别为3.91％、101.47mm、265mm、70mm和16.5h。
实施例3
水泥， 110kg/m3；
粉煤灰， 350kg/m3；
砂， 960kg/m3；
聚羧酸减水剂粉剂， 2.76kg/m3；
钠基膨润土， 22.4kg/m3；
钙镁质膨胀剂， 27.6kg/m3；
硅灰， 0；
水， 322kg/m3。
制备过程和试验结果：
1)以工业尾矿为原料，经矿物组成设计、配料计算、粉磨和适宜的煅烧工艺，制备新型钙镁质膨胀剂，备用；
2)将水泥和填充料等干料均匀搅拌，加入减水剂和水，再次搅拌，以确保功能材料在砂浆中分散均匀；
3)以JGJ 70-2009《建筑砂浆基本性能试验方法》、JC/T985-2005《地面用水泥基自流平砂浆》和GB/T8077-2012《混凝土外加剂匀质性试验方法》等规范为试验依据，进行各项物理性能的测定。
通过上述组分及方法制备的同步注浆浆体，依据规范测得的泌水率、稠度、流动度、沉降量和凝结时间分别为3.08％、110.07mm、270mm、80mm和17h。
三个实施例制备的双膨胀填充砂浆性能对比如下表所示：
本发明具体应用途径很多，以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进，这些改进也应视为本发明的保护范围。这些改进也应视为本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种双膨胀填充砂浆，其特征在于每立方米包括以下质量的成分：水泥100-120kg，粉煤灰340-360kg，砂950-970kg，减水剂1.84-2.76kg，膨胀材料50kg，硅灰0-13.8kg，水310-330kg，其中所述的减水剂为聚羧酸减水剂粉剂，所述的膨胀材料包括膨润土和膨胀剂，膨润土为钠基膨润土，膨胀剂为钙镁质膨胀剂；所述的钙镁质膨胀剂以工业尾矿为原料，经矿物组成设计、配料计算、粉磨和适宜的煅烧工艺，制备得到，备用。
2.根据权利要求1所述的双膨胀填充砂浆，其特征在于：所述的膨润土质量为膨胀材料总质量的40%-80%，其余为膨胀剂。
3.根据权利要求1所述的双膨胀填充砂浆，其特征在于：所述的膨胀剂质量为膨胀材料总质量的40%-80%，其余为膨润土。
4.根据权利要求1所述的双膨胀填充砂浆，其特征在于：所述的聚羧酸减水剂粉剂含固量为17.7-19.9%，氯离子含量≤0.20%，总碱量≤2.0，20℃下密度为1.02-1.06 g/cm3 ，20℃下 pH 值为4.5-7.5。
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