CN105712738B - 一种用于废弃管道充填的高水充填材料 - Google Patents

一种用于废弃管道充填的高水充填材料 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种用于废弃管道充填的高水充填材料，由以下重量份的组分组成：粉煤灰为60‑85份，增稠保水剂1‑5份，激发剂8‑15份，胶结剂5‑10份，引气剂0.025‑0.085份，改良剂0.05‑0.15份，缓凝剂0.3‑2份。本发明的高水充填材料具有良好的流动性，可以满足长距离输送，满足了埋入地下的废弃管道的充填，使得充填效果更好，节省了人力财力。高水充填材料的固化膨胀率为5％～10％，可以解决废旧管道充填过程中的长距离输送和充盈地下空间的问题。

Description

一种用于废弃管道充填的高水充填材料
技术领域
本发明涉及一种用于废弃管道充填的高水充填材料，具体涉及一种地下长距离废弃管道充填密实的充填材料。
背景技术
埋入地下的废弃管道(输送污水、石油以及天然气等)，随着城市建设规模扩展及社会经济发展，其安全风险很大。为防止管道结构破坏而引起地面塌陷、有毒有害气体溢出等安全隐患，需选择合适的充填材料对废弃的管道进行充填密实治理。治理方案应兼顾经济、技术、环保和可行性的要求。由于管道大部分处于居民小区或交通繁华地带,且在管线上部基本都有建筑物,不适宜采用直接开挖回填的方式处置管道，采用高水材料输送充填的方式进行废弃管道加固成为可行的技术方案。该技术不仅不影响上部结构建筑物,且能节省人力财力,并减少施工环节对外部环境的影响。
目前，国内外关于采用充填处置废弃管道的研究开展的很少，有关管道充填的技术主要集中在石油钻井加固和矿区充填加固等方面，这些工程一般注浆量较少，充填材料多采用水泥、粉煤灰为主要原料，并附加稳定剂、膨润土等外加剂形成的水泥浆体系，这种材料因成本高而不适合用于大规模注浆工程。国际上，日本进行过废弃管道的充填工作，充填材料以细砂为主，用水泥做固化剂，附加起泡剂、膨润土等外加剂。但此类材料流动性较差，在长距离输送时不能满足要求。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于废弃管道充填的高水充填材料，该高水充填材料具有料浆和易性好，凝固时间可调，固化过程中伴有一定的体积膨胀，能够解决废旧管道充填过程中的长距离输送和充盈地下空间的问题。
为了解决以上技术问题，本发明的技术方案为：
一种用于废弃管道充填的高水充填材料，由以下重量份的组分组成：粉煤灰为60-85份，增稠保水剂1-5份，激发剂8-15份，胶结剂5-10份，引气剂0.025-0.085份，改良剂0.05-0.15份，缓凝剂0.3-2份。
各组分的作用如下：
增稠保水剂：羟丙基甲基纤维素在碱性条件下依旧能够增加浆体的粘度和凝聚性能，降低浆体的泌水性。铝酸钠能够提高溶液的碱度，其中的铝离子能够加速钙矾石的形成，将浆体中的自由水转变为结合水。
激发剂：碱性激发剂能够破坏粉煤灰的硅氧网状结构，使之发生溶解、缩聚、聚合等水化反应最终生成高耐久的胶凝物质。
胶结剂：胶结剂自身能从浆体变成坚固的石状体，并能胶结其他物料，制成有一定机械强度的复合固体，可以提高充填后的充填材料的强度，提高充填作用。
引气剂：铝粉在碱性条件下能产生气体，另外由于表面活性剂的加入会料浆在拌合过程中引入空气而形成大量微小、封闭而稳定气泡，能使料浆体积膨胀。另外由于引气剂的加入可以提高充填材料的抗冻性能，还可以提高充填材料的和易性，使充填材料更容易泵送。
改良剂：改良剂能够改善料浆的悬浮性能，在管路中久置时不会沉淀滤水，还能改善料浆的和易性，更容易在管路中输送。
缓凝剂：可以降低充填材料的水化速度和水化热、延长凝结时间，进而能够调节料浆初凝时间适应于充填材料的长距离输送。
优选的，上述用于废弃管道充填的高水充填材料，由以下重量份的组分组成：粉煤灰为65-85份，增稠保水剂1-4份，激发剂8-12份，胶结剂6-10份，引气剂0.035-0.085份，改良剂0.06-0.15份，缓凝剂0.5-1.5份。
优选的，上述用于废弃管道充填的高水充填材料，由以下重量份的组分组成：粉煤灰为70-80份，增稠保水剂2-4份，激发剂9-11份，胶结剂8-10份，引气剂0.035-0.075份，改良剂0.06-0.1份，缓凝剂0.5-1份。
优选的，所述增稠保水剂为羟丙基甲基纤维素和铝酸钠的混合物。羟丙基甲基纤维素能够增加浆体的粘度和凝聚性能，降低浆体的泌水性。铝酸钠能够提高溶液的碱度，其中的铝离子能够加速钙矾石的形成，吸收浆液中大量的自由水。
进一步优选的，羟丙基甲基纤维素和铝酸钠的重量比为1-2:5-10。
优选的，所述激发剂为生石灰粉、硅酸钠和硫酸钠的混合物。生石灰和硅酸钠水溶液呈碱性，能够粉煤灰Si-O和Al-O键的断裂，使其潜在的活性得到充分发挥，硫酸钠能够促进水泥矿物的水化作用，是对碱激发的一个有效补充。这三种激发剂科学配比，能够较好的激发工业废渣的活性，能够使充填体产生较好的早期强度和后期强度。
进一步优选的，生石灰粉、硅酸钠和硫酸钠的重量比为5-6:2-3:1-2。
优选的，胶结剂为硅酸盐水泥和矿渣微粉的混合物。硅酸盐水泥是一种常用的胶凝材料，加入水后，水泥中的熟料矿物经过一系列水化反应最终形成水泥石。矿渣微粉具有潜在水硬性，水泥矿物水化产生的氢氧化钙能够激发其潜在活性，此两种料作为胶结剂其水化反应能够相互促进，达到更好的胶凝效果。
进一步优选的，硅酸盐水泥和矿渣微粉的重量比为2-3:1-2。
优选的，引气剂为铝粉和十二烷基硫酸钠的混合物。铝粉在碱性条件下能够发生化学反应产生气体，十二烷基硫酸钠是一种表面活性剂，加入后在浆体搅拌过程中会使浆体混入微小气泡，改善料浆的输送性能。
进一步优选的，铝粉和十二烷基硫酸钠的重量比为3-5:1-2。
优选的，改良剂为膨润土、木质素磺酸钙、萘磺酸盐甲醛缩合物减水剂或聚羧酸盐减水剂中的一种或几种混合物。
优选的，缓凝剂为脱硫石膏粉、葡糖糖酸钠或柠檬酸钠中的一种或几种混合物。
上述高水充填材料在充填地下废弃管道中的应用。
上述高水充填材料的制备方法，包括如下步骤：
1、根据充填现场技术要求通过实验确定各种材料配比。
2、将各种料按配比加入干混机干混即得成品。
本发明的有益技术效果为：
1、本发明的高水充填材料具有良好的流动性，可以满足长距离输送，满足了埋入地下的废弃管道的充填，使得充填效果更好，节省了人力财力。
2、本发明的高水充填材料的固化膨胀率为5％～10％，可以解决废旧管道充填过程中的长距离输送和充盈地下空间的问题。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步说明。
实施例1
一种用于废弃管道充填的高水充填材料，由以下重量份的组分组成：粉煤灰为85份，增稠保水剂1份，激发剂8份，胶结剂5份，引气剂0.085份，改良剂0.05份，缓凝剂0.3份。
增稠保水剂为羟丙基甲基纤维素和铝酸钠的混合物，羟丙基甲基纤维素和铝酸钠的重量比为1:5；激发剂为生石灰粉、硅酸钠和硫酸钠的混合物，生石灰粉、硅酸钠和硫酸钠的重量比为5:2:1；胶结剂为硅酸盐水泥和矿渣微粉的混合物，硅酸盐水泥和矿渣微粉的重量比为3:1；引气剂为铝粉和十二烷基硫酸钠的混合物，铝粉和十二烷基硫酸钠的重量比为3:1改良剂为膨润土；缓凝剂为脱硫石膏粉。
制备得到的高水充填材料在直径为1.5m的废旧管道中输送的距离为5000m；充填体最终抗压强度1.5MPa以上；固化过程的体积膨胀率为8.5％。
实施例2
一种用于废弃管道充填的高水充填材料，由以下重量份的组分组成：粉煤灰为60份，增稠保水剂5份，激发剂15份，胶结剂10份，引气剂0.025份，改良剂0.15份，缓凝剂2份。
增稠保水剂为羟丙基甲基纤维素和铝酸钠的混合物，羟丙基甲基纤维素和铝酸钠的重量比为2:7；激发剂为生石灰粉、硅酸钠和硫酸钠的混合物，生石灰粉、硅酸钠和硫酸钠的重量比为6:2:1；胶结剂为硅酸盐水泥和矿渣微粉的混合物，硅酸盐水泥和矿渣微粉的重量比为3:2；引气剂为铝粉和十二烷基硫酸钠的混合物，铝粉和十二烷基硫酸钠的重量比为3:2改良剂为木质素磺酸钙；缓凝剂为葡糖糖酸钠。
制备得到的高水充填材料在直径为2m的废旧管道中输送的距离为3500m；充填体最终抗压强度4Mpa以上；固化过程的体积膨胀率为4.5％。
实施例3
一种用于废弃管道充填的高水充填材料，由以下重量份的组分组成：粉煤灰为80份，增稠保水剂3份，激发剂10份，胶结剂7份，引气剂0.05份，改良剂0.1份，缓凝剂1份。
增稠保水剂为羟丙基甲基纤维素和铝酸钠的混合物，羟丙基甲基纤维素和铝酸钠的重量比为1:8；激发剂为生石灰粉、硅酸钠和硫酸钠的混合物，生石灰粉、硅酸钠和硫酸钠的重量比为6:3:1；胶结剂为硅酸盐水泥和矿渣微粉的混合物，硅酸盐水泥和矿渣微粉的重量比为3:2；引气剂为铝粉和十二烷基硫酸钠的混合物，铝粉和k12的重量比为4:1；改良剂为萘磺酸盐甲醛缩合物减水剂；缓凝剂为葡糖糖酸钠和柠檬酸钠的混合物。
制备得到的高水充填材料在直径为1.5m的废旧管道中输送的距离为4500m；充填体最终抗压强度2Mpa以上；固化过程的体积膨胀率为5.5％。
实施例4
一种用于废弃管道充填的高水充填材料，由以下重量份的组分组成：粉煤灰为70份，增稠保水剂2份，激发剂11份，胶结剂10份，引气剂0.075份，改良剂0.06份，缓凝剂0.5份。
增稠保水剂为羟丙基甲基纤维素和铝酸钠的混合物，羟丙基甲基纤维素和铝酸钠的重量比为1:5；激发剂为生石灰粉、硅酸钠和硫酸钠的混合物，生石灰粉、硅酸钠和硫酸钠的重量比为6:2:2；胶结剂为硅酸盐水泥和矿渣微粉的混合物，硅酸盐水泥和矿渣微粉的重量比为1:1；引气剂为铝粉和十二烷基硫酸钠的混合物，铝粉和十二烷基硫酸钠的重量比为5:1；改良剂为膨润土和木质素磺酸钙的混合物；缓凝剂为脱硫石膏粉和葡糖糖酸钠的混合物。
制备得到的高水充填材料在直径为1.5m的废旧管道中输送的距离为4000m；充填体最终抗压强度3Mpa以上；固化过程的体积膨胀率为7.5％。
上述虽然对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围内。

Claims (6)

1.一种用于废弃管道充填的高水充填材料，其特征在于：由以下重量份的组分组成：粉煤灰为60-85份，增稠保水剂1-5份，激发剂8-15份，胶结剂5-10份，引气剂0.025-0.085份，改良剂0.05-0.15份，缓凝剂0.3-2份；
增稠保水剂为羟丙基甲基纤维素和铝酸钠的混合物，羟丙基甲基纤维素和铝酸钠的重量比为1-2:5-10；
激发剂为生石灰粉、硅酸钠和硫酸钠的混合物，生石灰粉、硅酸钠和硫酸钠的重量比为5-6:2-3:1-2；
胶结剂为硅酸盐水泥和矿渣微粉的混合物，硅酸盐水泥和矿渣微粉的重量比为2-3:1-2；
引气剂为铝粉和十二烷基硫酸钠的混合物，铝粉和十二烷基硫酸钠的重量比为3-5:1-2。
2.根据权利要求1所述的用于废弃管道充填的高水充填材料，其特征在于：由以下重量份的组分组成：粉煤灰为65-85份，增稠保水剂1-4份，激发剂8-12份，胶结剂6-10份，引气剂0.035-0.085份，改良剂0.06-0.15份，缓凝剂0.5-1.5份。
3.根据权利要求2所述的用于废弃管道充填的高水充填材料，其特征在于：由以下重量份的组分组成：粉煤灰为70-80份，增稠保水剂2-4份，激发剂9-11份，胶结剂8-10份，引气剂0.035-0.075份，改良剂0.06-0.1份，缓凝剂0.5-1份。
4.根据权利要求1-3任一所述的用于废弃管道充填的高水充填材料，其特征在于：改良剂为膨润土、木质素磺酸钙、萘磺酸盐甲醛缩合物减水剂或聚羧酸盐减水剂中的一种或几种混合物。
5.根据权利要求1-3任一所述的用于废弃管道充填的高水充填材料，其特征在于：缓凝剂为脱硫石膏粉、葡萄糖酸钠或柠檬酸钠中的一种或几种混合物。
6.权利要求1-5任一所述的高水充填材料在充填地下废弃管道中的应用。
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