CN106220106A - 抗冲水泥基膏状浆液及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种抗冲水泥基膏状浆液及其制备方法，抗冲水泥基膏状浆液包括：硫铝酸盐水泥、水、聚丙烯酰胺、羟丙基甲基纤维素、氯化钙、铝酸钠、石灰、碱、明矾。本发明的优点是：大幅改善浆液性能，增强浆液抵抗动水冲刷能力，提高堵漏效果，简化施工流程，保护自然环境。

Description

抗冲水泥基膏状浆液及其制备方法

技术领域

本发明属于水利工程领域，具体地，涉及一种能够抵抗一定水流冲击的灌浆材料及其制备方法。

背景技术

传统膏浆是通过在水泥浆中掺加一定量的辅助材料搅拌而成的塑性屈服强度大于20Pa的超稳定浆液。辅助材料的作用可使膏浆比素水泥浆有更大的保水性和更高的粘度。最早是德国用掺有膨润土的稠水泥浆进行灌浆施工，其主要性能指标为：水灰比0.4～0.47，加入膨润土1～3％，塑化剂0～1.5％，浆液密度1.75～1.90g/cm³，浆液析水率小于1％，屈服强度10～35Pa，塑性粘度100～200mPa·s。

近年来，出现了一些水位变化区的防渗问题，高山地区隧洞开挖过程中的突水问题，病险及在建水库的渗漏问题，这些都有一个共性的渗漏水问题，渗漏水存在一定水头压力和流速，有的甚至有很高的水头压力、漏量和流速，采用普通水泥灌浆，往往很难达到预期的防渗和堵漏效果。

因此，目前需要一种能够有效提高抗冲性能的水泥基膏状浆液。

发明内容

为克服现有技术存在的缺陷，本发明提供一种适用于大裂隙、溶洞型的水泥基膏状浆液及其制备方法，通过在水泥浆中添加外加剂来调节水泥浆液的性能，以有机高分子化合物取代传统膏浆中的膨润土、粉煤灰等添加剂，大幅改善浆液性能，增强浆液抵抗动水冲刷能力，提高堵漏效果，简化施工流程，保护自然环境。

本发明的技术方案为：一种抗冲水泥基膏状浆液，其特征在于：包括：硫铝酸盐水泥、水、聚丙烯酰胺、羟丙基甲基纤维素、氯化钙、铝酸钠、石灰、碱、明矾，其中：水的重量为硫铝酸盐水泥重量的50％，聚丙烯酰胺重量为硫铝酸盐水泥重量的0.02～0.05％，羟丙基甲基纤维素重量为硫铝酸盐水泥重量的0.2～0.8％，氯化钙、铝酸钠、石灰、碱以及明矾的重量和为硫铝酸盐水泥重量的1～5％。

优选地，氯化钙、铝酸钠、石灰、碱以及明矾的重量比为3∶3∶2∶1∶1。

此外，本发明提供一种上述抗冲水泥基膏状浆液的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：

1)将硫铝酸盐水泥和水混合，搅拌至充分溶解，制得水泥浆，置于双桶低速搅拌机的上桶中；

2)将聚丙烯酰胺、羟丙基甲基纤维素、氯化钙、铝酸钠、石灰、碱、明矾分别称量后，放入水中混合，搅拌至充分溶解，制得外加剂溶液，置于双桶低速搅拌机的下桶中；

3)开启搅拌机，将上桶的水泥浆放入下桶与外加剂溶液混合，搅拌速度为150r/min，搅拌时间为300s，即得。

本发明的有益效果为：本发明具有高屈服强度、塑性粘度适中、低流动度的特点，与现有技术相比，可以大幅改善浆液性能，大大提高浆液的抗冲性能，大大提高浆液抵抗动水冲刷的能力，大大提高浆液的堵漏效果，制备方便快捷，简化了施工流程，有效保护自然环境，尤其适用于超大动水、溶洞型地层的情形。

具体实施方式

实施例1

按照重量配比备料：

硫铝酸盐水泥 10000g

水 5000g

外加剂 122g

其中，外加剂包括：聚丙烯酰胺2g、羟丙基甲基纤维素20g、氯化钙20g、铝酸钠20g、石灰20g、碱20g、明矾20g。

将硫铝酸盐水泥和水混合，搅拌至充分溶解，制得水泥浆，置于双桶低速搅拌机的上桶中；

将聚丙烯酰胺、羟丙基甲基纤维素、氯化钙、铝酸钠、石灰、碱、明矾称量后，放入水中混合，搅拌至充分溶解，制得外加剂溶液，置于双桶低速搅拌机的下桶中；

开启搅拌机，将上桶的水泥浆放入下桶与外加剂溶液混合，搅拌速度为150r/min，搅拌时间为300s，即得。

实施例2

按照重量配比备料：

硫铝酸盐水泥 10000g

水 5000g

外加剂 352.5g

其中，外加剂包括：聚丙烯酰胺2.5g、羟丙基甲基纤维素50g、氯化钙75g、铝酸钠70g、石灰60g、碱50g、明矾45g。

将硫铝酸盐水泥和水混合，搅拌至充分溶解，制得水泥浆，置于双桶低速搅拌机的上桶中；

将聚丙烯酰胺、羟丙基甲基纤维素、氯化钙、铝酸钠、石灰、碱、明矾称量后，放入水中混合，搅拌至充分溶解，制得外加剂溶液，置于双桶低速搅拌机的下桶中；

开启搅拌机，将上桶的水泥浆放入下桶与外加剂溶液混合，搅拌速度为150r/min，搅拌时间为300s，即得。

实施例3

按照重量配比备料：

硫铝酸盐水泥 10000g

水 5000g

外加剂 585g

其中，外加剂包括：聚丙烯酰胺5g、羟丙基甲基纤维素80g、氯化钙150g、铝酸钠150g、石灰100g、碱50g、明矾50g。

将硫铝酸盐水泥和水混合，搅拌至充分溶解，制得水泥浆，置于双桶低速搅拌机的上桶中；

将聚丙烯酰胺、羟丙基甲基纤维素、氯化钙、铝酸钠、石灰、碱、明矾称量后，放入水中混合，搅拌至充分溶解，制得外加剂溶液，置于双桶低速搅拌机的下桶中；

开启搅拌机，将上桶的水泥浆放入下桶与外加剂溶液混合，搅拌速度为150r/min，搅拌时间为300s，即得。

对照例1(CN 104591647 A)

按照重量配比备料：

硅酸盐水泥 10000g

水 7500g

外加剂 100g

其中，外加剂包括：维兰胶20g，硅酸钠60g和聚丙烯酸钠20g。

将硅酸盐水泥和水混合，搅拌至充分溶解，制得水泥浆，置于双桶低速搅拌机的上桶中。

将外加剂称量后，放入水中混合，搅拌至充分溶解，制得外加剂溶液，置于双桶低速搅拌机的下桶中。

开启搅拌机，将上桶的水泥浆放入下桶与外加剂溶液混合，搅拌速度为150r/min，搅拌时间为300s，即得。

对照例2(CN 104556919 A)

按照重量配比备料：

硫铝酸盐水泥 10000g

水 5000g

外加剂 200g

其中，外加剂包括：黄原胶31g，氯化锂154g和硝酸钙15g。

将硫铝酸盐水泥和水混合，搅拌至充分溶解，制得水泥浆，置于双桶低速搅拌机的上桶中。

将外加剂称量后，放入水中混合，搅拌至充分溶解，制得外加剂溶液，置于双桶低速搅拌机的下桶中。

开启搅拌机，将上桶的水泥浆放入下桶与外加剂溶液混合，搅拌速度为150r/min，搅拌时间为300s，即得。

通过对以上三个实施例和两个对照例分别进行抗冲蚀测试，结果如下表：

编号	流速m/s	水蚀残留率最大值(％)
			实施例1	2.5	62％
实施例2	2.5	74％
			实施例3	2.5	80％
对照例1	2	35％
			对照例2	2	40％

通过上表表明，实施例1、2、3在水流速度大于对照例1、2的情况下，水蚀残留率反而大大高于对照例1、2，因此抗冲蚀的效果明显优于对照例1、2。

本发明的优点在于：具有高屈服强度、塑性粘度适中、低流动度的特点，与现有技术相比，可以大幅改善浆液性能，大大提高浆液的抗冲性能，大大提高浆液抵抗动水冲刷的能力，大大提高浆液的堵漏效果，制备方便快捷，简化了施工流程，有效保护自然环境，尤其适用于超大动水、溶洞型地层的情形。

工程应用

本发明在泸定和沙湾水电站渗漏处理项目推广应用，应用的地层为渗漏非常严重的溶蚀大裂隙地层，通过岩芯观察，最大溶蚀裂隙达5em，开始使用普通水泥浆液、普通水泥膏浆进行灌浆，复灌多次，灌浆始终不能起压，灌浆没有任何效果；采用本产品抗冲膏浆进行灌浆，在复灌1-2次后可正常结束灌浆。表明膏浆在大渗漏量、高压力、大流量涌水的复杂地层堵漏灌浆中的效果明显。

上述实施例仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或更改。凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等均包含在本发明的保护范围之中。

Claims (3)

1.一种抗冲水泥基膏状浆液，其特征在于：包括：硫铝酸盐水泥、水、聚丙烯酰胺、羟丙基甲基纤维素、氯化钙、铝酸钠、石灰、碱、明矾，其中：水的重量为硫铝酸盐水泥重量的50％，聚丙烯酰胺重量为硫铝酸盐水泥重量的0.02～0.05％，羟丙基甲基纤维素重量为硫铝酸盐水泥重量的0.2～0.8％，所述所述氯化钙、铝酸钠、石灰、碱以及明矾的重量和为硫铝酸盐水泥重量的1～5％。

2.如权利要求1所述的抗冲水泥基膏状浆液，其特征在于：所述所述氯化钙、铝酸钠、石灰、碱以及明矾的重量比为3∶3∶2∶1∶1。

3.一种如权利要求1或2所述的抗冲水泥基膏状浆液的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：

1)将硫铝酸盐水泥和水混合，搅拌至充分溶解，制得水泥浆，置于双桶低速搅拌机的上桶中；

2)将聚丙烯酰胺、羟丙基甲基纤维素、氯化钙、铝酸钠、石灰、碱、明矾分别称量后，放入水中混合，搅拌至充分溶解，制得外加剂溶液，置于双桶低速搅拌机的下桶中；

3)开启搅拌机，将上桶的水泥浆放入下桶与外加剂溶液混合，搅拌速度为150r/min，搅拌时间为300s，即得。