CN108751896A - 一种防渗透性制剂及在道路边坡路段修建中的应用 - Google Patents

一种防渗透性制剂及在道路边坡路段修建中的应用 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种防渗透性制剂，其特征在于，包括如下原料：水泥熟料，丙烯酰胺，钛石膏，石墨，水；按重量百分比计，水泥熟料30‑50%，丙烯酰胺20‑30%，钛石膏10‑20%，石墨5‑15%，水的添加量为原料混合后加水控制黏度为300‑500m·Pas。本发明的技术方案将所述的防渗透性制剂在桥梁路段建设中的应用。或应用于道路施工建设过程中的防渗透性配方材料。或应用于堤坝、围堰过程中边坡修补填漏材料。本发明的技术方案具有抗压、抗拉伸效果，同时渗透系数可达1×10‑7。

Description

一种防渗透性制剂及在道路边坡路段修建中的应用
技术领域
本发明涉及一种新型材料，具体是在建筑施工过程中的防渗堵漏材料，并将其应用于道路施工过程中。
背景技术
防渗堵漏材料是指为满足环境要求，利用复合材料配制成的浆液，用机械设备等注入地层、岩石或构筑物的缝隙、孔洞中，达到增加承载能力、防止渗漏及提构筑物整体性能，防止其他成分渗滤的流体材料。水泥灌浆具有结石体强度高、材料来源广、价格低廉、贮运方便、以及灌浆工艺比较简单等优点，是灌浆工程中应用最广泛的基本灌浆材料。但水泥属颗粒材料，对裂缝开度小于其颗粒粒径3-5倍以下的处理对象无法灌入。
目前，水下建筑工程越来越多，带来生活便益，水利工程施工过程中，针对不同的水体，需要采用不同的灌浆材料加以防渗堵漏。目前常用的包括以水泥浓浆、砂浆、低级配混凝土、水泥－水玻璃以及速凝膏浆等方式进行，但对于较大流速的水体，在施工过程中堵漏目前没有针对性、有效性的灌浆材料，多靠灌注大量的物料，形成堵体，来阻挡灌浆细料不被水流冲走。包括碎石片段或骨料，像锯沫、木屑、蛭石、棉籽壳、水泥袋或其它纤维片、带等。便宜，易膨胀，但人员施工量大，灌注后难以形成整体的防渗体。现有的混凝土建筑物裂缝密封堵漏、大型建筑基础加固、地下通道等工程项目的聚氨酯类化学浆材，属于较好的施工材料，但其余和其它材料混和过程中溶解性差，味道浓厚很难推广。因此，研究水体中进行水利施工建筑过程中的防渗堵漏、桥梁建筑过程中的防渗堵漏材料，并具有高强度抗冲效果的材料迫在眉睫。
发明内容
基于上述技术问题，本发明提供一种防渗透性制剂，包括如下原料：水泥熟料，丙烯酰胺，钛石膏，石墨，水；按重量百分比计，水泥熟料30-50％，丙烯酰胺20-30％，钛石膏10-20％，石墨5-15％，水的添加量为原料混合后加水控制黏度为300-500m·Pas。
所述的水泥熟料为普通硅酰胺水泥熟料，其粒度为5μm以内。
钛石膏主要成分为CaSO4·2H2O，但一般含有5％～15％Fe(OH)3和Al(OH)3等杂质。所述的钛石膏即是硫酸法生产钛白粉时为治理废酸或酸性废水而产生的以二水硫酸钙为主要成分的黄色或红色废渣，其中二水硫酸钙的含量为80％及以上。所述的钛石膏需要在55-60℃下烘干48小时，球磨至粒度5μm以内。
进一步优选为包括如下重量百分比的原料，水泥熟料42％，丙烯酰胺28％，钛石膏16％，石墨14％，水的添加量为原料混合后加水控制黏度为400m·Pas。
所述的石墨为天然石墨，具体为鳞片石墨，其粒度为0.01-1μm。
所述的石墨材料中包括无烟煤，所述的无烟煤需球磨至10μm以内后进行500-800℃烧结1-3小时后再次球磨至粒度为0.01-1μm。
所述的原料中选择性添加有硅基溶胶，所述的硅基溶胶的添加量为原料总质量的0.1-5％。
所述的硅基溶胶的成分包括水、氨水、无水乙醇、硅酸镁铝、六甲基二硅胺烷，其中，水、氨水、无水乙醇、硅基溶胶、六甲基二硅胺烷的质量比为1-5：50-100：80-150：5-10：1-5。
本发明实施的硅基溶胶在混合物体系中形成粒径在20-35nm的高粗糙度二氧化硅微球和疏水基团，在防渗漏过程中，表面形成具有纳米级别的表面粗糙度、低表面能材料和疏水基团，使其具有防渗效果。
进一步优选为所述的水、氨水、无水乙醇、硅基溶胶、六甲基二硅胺烷的质量比为3.5：80：120：6.5：4。
本发明的技术方案将所述的防渗透性制剂作为灌浆剂在桥梁建设中的应用(即桥梁建设基桩过程中作为灌浆剂的制剂)。
本发明的技术方案将所述的防渗透性制剂作为灌浆剂在道路施工建设中的应用。(即特殊路基建设过程中作为灌浆剂的制剂)。
本发明的技术方案将所述的防渗透性制剂作为堤坝、围堰过程中边坡修补填漏材料中的应用。
本发明的技术方案中，水泥熟料，丙烯酰胺，钛石膏，石墨，水的混合物，经混合后，黏度调节至300-1000m·Pas，使其在灌浆过程中，保持均匀的流动性，灌浆后密实度高。钛石膏遇水后具有较强的胶凝性，钛该钛石膏在胶凝性的过程需要较长时间(因钛石膏是含有部分杂质的物质，在水化形成化合物CaO·Al2O3·3CaSO4·32H2O和3CaO(Al2O3·Fe2O3)·3CaSO4·32H2O的过程较短，大概需要0.5-1h。水泥熟料混合过程中，放热，水分挥发较快，能形成胶凝的过程较短，所以往往形成的胶凝性并不是很高，经经验测试，添加钛石膏、水、水泥后，钛石膏的可利用率大概为45-60％，即形成的胶凝材料大概为45-60％)。本申请的技术方案中添加丙烯酰胺(所述的丙烯酰胺包括丙烯酸钠、丙烯酸胺)，该丙烯酰胺为强吸水性材料，该材料的加入，使其在水泥熟料与钛石膏、水形成凝胶材料及固性材料过程中，丙烯酰胺强吸水，搅拌过程中，添加石墨(润滑、挤压)使丙烯酰胺缓慢释水，同时丙烯酰胺在胶凝材料及水泥材料中形成交联材料，添加的石墨因其表面的润滑特性使丙烯酰胺能稳定在水泥熟料及钛石膏形成的胶凝材料中。而石墨因为颗粒度小，且不溶于本申请所述的材料，在本申请的材料中形成坚实的骨架，并在混合过程中赶走黏度材料的空隙，使其在灌浆中密实度大大增高。
具体实施方式
实施例1
一种防渗透性制剂，包括如下原料：水泥熟料，丙烯酰胺，钛石膏，石墨，水；按重量百分比计，水泥熟料42％，丙烯酰胺28％，钛石膏16％，石墨14％，水的添加量为原料混合后加水控制黏度为400m·Pas。
所述的钛石膏主要成分为CaSO4·2H2O，但一般含有5％～15％Fe(OH)3和Al(OH)3等杂质。
所述的钛石膏中二水硫酸钙的含量为80％及以上。所述的钛石膏需要在55-60℃下烘干48小时，球磨至粒度5μm以内。
所述的水泥熟料为普通硅酸盐水泥熟料，其粒度为3μm以内。所述的石墨为天然石墨，具体为鳞片石墨，其粒度为0.1μm以内。所述的硅酰胺为硅酸钠，其粒度为2μm以内。
上述的防渗堵漏材料作为灌浆剂在桥梁建设中的应用。
本发明的技术方案采用上述的原料制备灌浆剂及其在施工过程中的应用，具体如下：
步骤一，将各原料按重量份配比称重；
步骤二，在混合搅拌加热机中将水、石墨、钛石膏混合加热至40℃，搅拌均匀后加入水泥及丙烯酰胺，搅拌30-45min；
步骤三，将步骤二得到的混合物在1h以内，加热至70℃以0.1Pa的压力灌浆堵漏于水下建筑物中。
本发明的技术方案具有如下力学性能：抗压强度为92MPa，抗拉强度为47.3MPa，断裂伸长率为15.8％，渗透系数1×10-7。
实施例2
一种防渗堵漏材料，其特征在于，包括如下原料：水泥熟料，丙烯酰胺，钛石膏，石墨，水；按重量百分比计，水泥熟料50.5％，丙烯酰胺22.3％，钛石膏12.7％，石墨14.5％，水的添加量为原料混合后加水控制黏度为350m·Pas。
所述的钛石膏中二水硫酸钙的含量为86％及以上。所述的钛石膏需要在55-60℃下烘干48小时，球磨至粒度5μm以内。
所述的水泥熟料为普通硅酸盐水泥熟料，其粒度为3μm以内。所述的石墨材料为无烟煤，所述的无烟煤需球磨至10μm以内后进行600℃烧结3小时后再次球磨至粒度为0.05μm以内。所述的硅酰胺为硅酸钠，其粒度为2μm以内。
上述的防渗堵漏材料作为灌浆剂在道路施工建设中的应用。
本发明的技术方案采用上述的原料制备灌浆剂及其在施工过程中的应用，具体如下：
步骤一，将各原料按重量份配比称重；
步骤二，在混合搅拌加热机中将水、石墨、钛石膏混合加热至40℃，搅拌均匀后加入水泥及丙烯酰胺，搅拌30-45min；
步骤三，将步骤二得到的混合物在1h以内，70℃以0.3MPa的压力灌浆堵漏于水下建筑物中。
本发明的技术方案具有如下力学性能：抗压强度为99MPa，抗拉强度为46.5MPa，断裂伸长率为16.8％，渗透系数1×10-7。
实施例3
一种防渗堵漏材料，包括如下原料：水泥熟料，丙烯酰胺，钛石膏，石墨，水，硅基溶胶；按重量百分比计，水泥熟料45％，丙烯酰胺26％，钛石膏17％，石墨12％，水的添加量为原料混合后加水控制黏度为500m·Pas，所述的硅基溶胶的添加量为原料总质量的3％。所述的硅基溶胶由水、氨水、无水乙醇、硅基溶胶、六甲基二硅胺烷的质量比为3.5：80：120：6.5：4。所述的钛石膏中二水硫酸钙的含量为80％及以上。所述的钛石膏需要在55-60℃下烘干48小时，球磨至粒度5μm以内。
所述的石墨为无烟煤，所述的无烟煤需球磨至10μm以内后进行600℃烧结2小时后再次球磨至粒度为0.05μm以内。所述的水泥熟料为普通硅酸盐水泥熟料，其粒度为5μm以内。本发明实施的硅基溶胶在混合物体系中形成粒径在20-35nm的高粗糙度二氧化硅微球和疏水基团。
所述的防渗堵漏材料在灌浆剂在桥梁建设中的应用。
本发明的技术方案采用上述的原料制备灌浆剂及其在施工过程中的应用，具体如下：
步骤一，将各原料按重量份配比称重；
步骤二，在混合搅拌加热机中将水、石墨、钛石膏混合加热至40℃，搅拌均匀后加入水泥及丙烯酰胺，搅拌30-45min；
步骤三，将硅基溶胶配方混合加热至60-70℃，然后倒入步骤二的混合物中，保温搅拌5-10分钟；
步骤四，将步骤三得到的混合物在1h以内，修补城市垃圾储槽侧壁的填漏材料，同时也可以作为城市垃圾地下储槽的建设材料本身，其厚度控制15-20cm。
本发明的技术方案具有如下力学性能：抗压强度为106.8MPa，抗拉强度为48.2MPa，断裂伸长率为18.5％，渗透系数1×10-7。
实施例4
一种防渗堵漏材料，包括如下原料：水泥熟料，丙烯酰胺，钛石膏，石墨，水，硅基溶胶；按重量百分比计，水泥熟料50％，丙烯酰胺12％，钛石膏28％，石墨10％，水的添加量为原料混合后加水控制黏度为500m·Pas，所述的硅基溶胶的添加量为原料总质量的3％。所述的硅基溶胶由水、氨水、无水乙醇、硅基溶胶、六甲基二硅胺烷的质量比为4.5：60：135：8：3。所述的钛石膏中二水硫酸钙的含量为80％及以上。所述的钛石膏需要在55-60℃下烘干48小时，球磨至粒度5μm以内。
所述的石墨为无烟煤，所述的无烟煤需球磨至10μm以内后进行600℃烧结2小时后再次球磨至粒度为0.05μm以内。所述的水泥熟料为普通硅酸盐水泥熟料，其粒度为5μm以内。本发明实施的硅基溶胶在混合物体系中形成粒径在20-35nm的高粗糙度二氧化硅微球和疏水基团。
所述的防渗堵漏材料在灌浆剂在道路施工建设中的应用。
本发明的家方案采用上述的原料制备灌浆剂及其在施工过程中的应用，具体如下：步骤一，将各原料按重量份配比称重；
步骤二，在混合搅拌加热机中将水、石墨、钛石膏混合加热至40℃，搅拌均匀后加入水泥及丙烯酰胺，搅拌30-45min；
步骤三，将硅基溶胶配方混合加热至60-70℃，然后倒入步骤二的混合物中，保温搅拌5-10分钟；
步骤四，将步骤三得到的混合物在1h以内，修补城市垃圾储槽侧壁的填漏材料(可置于内侧)，同时也可以作为城市垃圾地下储槽的建设材料本身，其厚度控制10-15cm。
本发明的技术方案具有如下力学性能：抗压强度为95MPa，抗拉强度为50MPa，断裂伸长率为17.5％，渗透系数1×10-7。
实施例5
一种防渗堵漏材料，包括如下原料：水泥熟料，丙烯酰胺，钛石膏，石墨，水；按重量百分比计，水泥熟料50％，丙烯酰胺28％，钛石膏13％，石墨7％，水的添加量为原料混合后加水控制黏度为300m·Pas。
所述的钛石膏中二水硫酸钙的含量为80％及以上。所述的钛石膏需要在55-60℃下烘干48小时，球磨至粒度5μm以内。
所述的水泥熟料为普通硅酸盐水泥熟料，其粒度为3μm以内。所述的石墨为天然石墨，具体为鳞片石墨，其粒度为0.1μm以内。所述的硅酰胺为硅酸钠，其粒度为2μm以内。
所述的防渗堵漏材料作为堤坝、围堰过程中边坡修补填漏材料中的应用。
本发明的家方案采用上述的原料制备灌浆剂及其在施工过程中的应用，具体如下：
步骤一，将各原料按重量份配比称重；
步骤二，在混合搅拌加热机中将水、石墨、钛石膏混合加热至40℃，搅拌均匀后加入水泥及丙烯酰胺，搅拌30-45min；
步骤三，将步骤二得到的混合物在1h以内，作为防渗堵漏材料本身用于堤坝的防护材料，其厚度可控制为30-40cm。
本发明的技术方案具有如下力学性能：抗压强度为94MPa，抗拉强度为47.6MPa，断裂伸长率为15.5％，渗透系数1×10-7。
实施例6
一种防渗堵漏材料，其特征在于，包括如下原料：水泥熟料，丙烯酰胺，钛石膏，石墨，水；按重量百分比计，水泥熟料50％，丙烯酰胺20％，钛石膏15％，石墨15％，水的添加量为原料混合后加水控制黏度为350m·Pas。
所述的钛石膏中二水硫酸钙的含量为82％及以上。所述的钛石膏需要在55-60℃下烘干48小时，球磨至粒度5μm以内。
所述的水泥熟料为普通硅酸盐水泥熟料，其粒度为3μm以内。所述的石墨材料为无烟煤，所述的无烟煤需球磨至10μm以内后进行600℃烧结3小时后再次球磨至粒度为0.05μm以内。所述的硅酰胺为硅酸钠，其粒度为2μm以内。
所述的防渗堵漏材料作为堤坝、围堰过程中边坡修补填漏材料中的应用。
本发明的家方案采用上述的原料制备灌浆剂及其在施工过程中的应用，具体如下：
步骤一，将各原料按重量份配比称重；
步骤二，在混合搅拌加热机中将水、石墨、钛石膏混合加热至40℃，搅拌均匀后加入水泥及丙烯酰胺，搅拌30-45min；
步骤三，将步骤二得到的混合物在1h以内，作为防渗堵漏材料本身用于围堰过程中的防护材料，其厚度可控制为30-40cm。
本发明的技术方案具有如下力学性能：抗压强度为95MPa，抗拉强度为46MPa，断裂伸长率为14.3％，渗透系数1×10-7。

Claims (10)

1.一种防渗透性制剂，其特征在于，包括如下原料：水泥熟料，丙烯酰胺，钛石膏，石墨，水；按重量百分比计，水泥熟料30-50%，丙烯酰胺20-30%，钛石膏10-20%，石墨5-15%，水的添加量为原料混合后加水控制黏度为300-500m·Pas。
2.权利要求1所述的防渗透性制剂，其特征在于，包括如下原料：水泥熟料，丙烯酰胺，钛石膏，石墨，水；按重量百分比计，水泥熟料42%，丙烯酰胺28%，钛石膏16%，石墨14%，水的添加量为原料混合后加水控制黏度为400m·Pas。
3.权利要求1或2所述的防渗透性制剂，其特征在于，所述的石墨为天然石墨，具体为鳞片石墨，其粒度为0.01-1μm。
4.权利要求1或2所述的防渗透性制剂，其特征在于，所述的石墨材料中包括无烟煤，所述的无烟煤需球磨至10μm以内后进行500-800℃烧结1-3小时后再次球磨至粒度为0.01-1μm。
5.权利要求1或2所述的防渗透性制剂，其特征在于，所述的原料中选择性添加有硅基溶胶，所述的硅基溶胶的添加量为原料总质量的0.1-5%。
6.权利要求1或2所述的防渗透性制剂，其特征在于，所述的硅基溶胶的成分包括水、氨水、无水乙醇、硅酸镁铝、六甲基二硅胺烷，其中，水、氨水、无水乙醇、硅基溶胶、六甲基二硅胺烷的质量比为1-5：50-100：80-150：5-10：1-5。
7.权利要求1或2所述的防渗透性制剂，其特征在于，水、氨水、无水乙醇、硅基溶胶、六甲基二硅胺烷的质量比为3.5：80：120：6.5：4。
8.权利要求1-7任一项所述的防渗透性制剂作为灌浆剂在桥梁路段建设中的应用。
9.权利要求1-7任一项所述的防渗透性制剂作为灌浆剂在道路施工建设中的应用。
10.权利要求1-7任一项所述的防渗透性制剂作为堤坝、围堰过程中边坡修补填漏材料中的应用。
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