CN108863291B - 一种注浆料制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于岩土注浆料制备技术领域,尤其是一种注浆料制备方法,通过采用磷酸镁水泥、外加剂、掺合料和骨料为注浆料,通过合理的配比设计,能有效降低磷酸镁的水泥用量,使得骨料中的含粉量得到控制,降低成本,该注浆料适用于隧道工程、边坡治理工程、矿山工程、城市地下空间等工程复杂的地质条件,从根本上解决现有注浆料的耐久性差、注浆不密实,有毒等缺点,进而提高注浆料对工程复杂地质条件的围岩加固和防渗堵漏的作用。
Description
技术领域
本发明属于注浆料制备技术领域,尤其是一种注浆料制备方法。
背景技术
注浆又称为灌浆,它是将一定材料配制成浆液,用注浆设备将其注入地层或裂隙内使其扩展、胶凝或固化,以达到加固围岩或防渗堵漏的目的,注浆浆液的流动过程是浆液和被注介质共同作用的结果,由于工程岩体处于软弱渗水等复杂的水文地质条件下,现有裂隙渗透注浆材料及注浆理论难以满足实际的工程需要,而注浆材料(即浆液)的选择是围岩加固和防渗漏的关键条件之一,特别是对于城市地下空间等工程具有十分重要的现实意义。
目前的注浆材料,主要分为两大类:其一是化学浆液,该类材料具有稳定性好、可注性强、粘度低、凝胶时间易控等优点,且能注入岩土中的较细小的裂隙或孔隙。常见的有丙烯酰胺类、木质素类、脲醛树脂类、聚氨树脂类和环氧树脂浆液,但其不足之处在于:强度较低,不耐水、耐久性较差,本身有毒,对周围环境产生污染,价格较贵;因此,在一般的注浆加固工程较少采用;其二是水泥类浆液,目前应用较广的有水泥单液、水泥粉煤灰浆液、水泥粘土浆液和水泥-水玻璃双液等;该类材料虽然具有原料来源丰富、价格低廉且试件强度高等优点,但由于其存在凝胶时间较长且不易准确控制、析水率高、稳定性差及强度增长速度慢等缺点,并且存在大孔隙地层中容易出现漏浆和在小孔隙地层中可注性差等现象,注浆质量难以保证;尤其是水泥-水玻璃浆液,该材料因可灌性好、早期强度高、结石率高、价格低等优点,是目前常用的一种经济实用的注浆材料之一,但该浆液的不足之处在于:结石体干缩量大,后期强度下降迅速;在水中养护28-90天后,强度就明显下降,半年后就开裂甚至崩解成粉末,从而丧失使用价值;特别是在干燥失水的条件下,干缩崩解就更迅速,因此该浆液一般只能局限于临时性的低下工程加固防渗、堵漏之用。
发明内容
为了解决现有技术中存在的上述技术问题,本发明提供一种注浆料制备方法,包括以下步骤:
(1)取磷酸镁水泥、外加剂、掺合料和骨料,按配合比,将原料倒入料仓,搅拌均匀,得到的干混料,通过自动包装机,装入50kg的内膜塑料袋并密封,运至施工现场,然后将干混料倒入搅拌输送一体机的搅拌斗中,把软水管接在搅拌输送一体机注水口,另一头接到施工现场水源接头,按说明书中的需水量要求,通过液体流量计加入所需水量;
(2)在搅拌注浆一体机中的干混料中加入所需水量后,连续搅拌2-3min,得到均匀的浆状注浆料。
所述混合料以重量份计为:磷酸镁水泥80~120份、外加剂4~15份、掺合料10~15份、骨料50~100份。
所述注浆参数为:注浆孔间排距1.0~2.0m、初凝时间30~120min、注浆料坍落度25~75mm、注浆压力0.1~0.5MPa、注浆的流量7~10L/min、充盈系数1.2~1.3、每个循环注浆料用量0.053~1.31t、注浆料强度≥40MPa、注浆孔直径与锚杆杆体直径之差30~50mm、每个循环锚孔数量10~30个。
所述的磷酸镁水泥为重烧氧化镁和磷酸一铵按质量比为1~4:1的混合物;重烧氧化镁特征为1600℃以上煅烧过的菱镁矿,其氧化镁含量为88%~95%,细度为80~400目;磷酸一铵特征为工业产品级别,养份以N和P2O5总量计不低于58%,细度为60~400目。
所述掺合料为粉煤灰和偏高岭土按照质量比为2~4:1的混合物,其中粉煤灰等级不低于二级粉煤灰,细度为300~1600目;偏高岭土为800℃以上煅烧过的高岭土,细度为800~1600目。
所述骨料是砂石在加工过程中通过了筛分、整形和除尘等工序,使砂石的级配满足质量标准,粒径小于2.36mm,砂的掺量占总质量的3%,细度模数小于2.0。
所述外加剂为工业级硼砂或硼酸,纯度以质量百分数不低于95%,细度为60~400目。
所述搅拌用水符合砂浆搅拌用水标准,占总质量5%~10%。
本发明注浆料制备过程中所机具如下表1:
表1
本发明注浆参数如下表2:
表2
有益效果
①本发明制备的磷镁材料早期和后期强度高、凝固时间可控、性能优异。选用了高密度氧化镁与磷酸一铵,磷酸一铵与氧化镁反应速率快于同类型的磷酸一钾、磷酸一钠,采用磷酸一铵制备的强度更高,且采用氧化镁与磷酸一铵之间质量比列为1~4:1,氧化镁过量,保证磷酸盐组分完全反应彻底,未反应完的氧化镁颗粒,其自身强度高,作为骨料,产生微集料效应,进一步提高磷镁材料的强度,氧化镁颗粒粒细度在80~400目之间效果最优。外加剂采用最有缓凝效果的硼砂或硼酸,通过调整掺量,调整磷镁材料的凝固时间,在推荐使用范围内效果最好,且对强度负面影响小。采用具有反应活性的粉煤灰和偏高岭土,粉煤灰呈现圆球状,起到填充微观空隙,同时提高磷镁材料工作性,界面粘结更紧密,粉煤灰细度在300~1600目范围内起到的效果最好;并且粉煤灰、偏高岭土中的活性铝组分与磷镁材料中的磷酸盐和氧化镁之间发生反应,提高磷镁材料耐高温性能,特别是偏高岭土中活性铝组分多,偏高岭土细度采用800~1600目之间,即能保证细度大,活性高,也避免过高细度对工作性不利影响。采用通过筛分、整形后的精品砂,降低了砂子颗粒的棱角,进一步提高磷镁材料施工性能。
②强度高,施工便捷,该注浆料注浆完毕后,及时封口,强度非常高且稳定,这是现有注浆料不能相比的,且2.5小时内可达到设计工作状态。
③通过采用磷酸镁水泥、外加剂、掺合料和骨料为注浆料,通过合理的配比设计,有效的降低了磷酸镁的水泥用量,使得骨料中的含粉量得到控制,降低成本。
④适用于隧道工程、边坡治理工程、矿山工程、城市地下空间等工程复杂的地质条件,注浆料可以根据具体的应用环境调节产品组分,进而控制凝结时间,保证设计强度,耐久性良好、注浆密实、无毒,从根本上解决现有注浆料的耐久性差、注浆不密实,有毒等缺点,进而提高注浆料对工程复杂地质条件的围岩加固和防渗堵漏的作用。
⑤可以消化部分产能严重过剩的磷酸一铵,提高磷酸一铵的附加值。
附图说明
图1为本发明注浆料制备流程图。
具体实施方式
下面结核具体的实施方式来对本发明的技术方案做进一步的限定,但要求保护的范围不仅局限于所作的描述。
实施例1
(1)取磷酸镁水泥、外加剂、掺合料和骨料,按配合比,将原料倒入料仓,搅拌均匀,得到的干混料,通过自动包装机,装入50kg的内膜塑料袋并密封,运至施工现场,然后将干混料倒入搅拌输送一体机的搅拌斗中,把软水管接在搅拌输送一体机注水口,另一头接到施工现场水源接头,按说明书中的需水量要求,通过液体流量计加入所需水量;
(2)在搅拌注浆一体机中的干混料中加入所需水量后,连续搅拌2.5min,得到均匀的浆状注浆料。
所述混合料以重量份计为:磷酸镁水泥80kg、外加剂4kg、掺合料10kg、骨料50kg。
所述注浆参数为:注浆孔间排距1.0m、初凝时间30min、注浆料坍落度25mm、注浆压力0.1MPa、注浆的流量7L/min、充盈系数1.2、每个循环注浆料用量0.053t、注浆料强度为40MPa、注浆孔直径与锚杆杆体直径之差30mm、每个循环锚孔数量10个。
所述的磷酸镁水泥为重烧氧化镁和磷酸一铵按质量比为1~1的混合物;重烧氧化镁特征为1600℃以上煅烧过的菱镁矿,其氧化镁含量为88%,细度为80目;磷酸一铵特征为工业产品级别,养份以N和P2O5总量计为88%,细度为60目。
所述掺合料为粉煤灰和偏高岭土按照质量比为2:1的混合物,其中粉煤灰等级不低于二级粉煤灰,细度为300目;偏高岭土为800℃以上煅烧过的高岭土,细度为800目。
所述骨料是砂石在加工过程中通过了筛分、整形和除尘等工序,使砂石的级配满足质量标准,粒径小于2.36mm,砂的掺量占总质量的3%,细度模数小于2.0。
所述外加剂为工业级硼砂或硼酸,纯度以质量百分数为99%,细度为60目。
实施例2
(1)取磷酸镁水泥、外加剂、掺合料和骨料,按配合比,将原料倒入料仓,搅拌均匀,得到的干混料,通过自动包装机,装入50kg的内膜塑料袋并密封,运至施工现场,然后将干混料倒入搅拌输送一体机的搅拌斗中,把软水管接在搅拌输送一体机注水口,另一头接到施工现场水源接头,按说明书中的需水量要求,通过液体流量计加入所需水量;
(2)在搅拌注浆一体机中的干混料中加入所需水量后,连续搅拌2min,得到均匀的浆状注浆料。
所述混合料以重量份计为:磷酸镁水泥120kg、外加剂15kg、掺合料15kg、骨料100kg。
所述注浆参数为:注浆孔间排距2.0m、初凝时间120min、注浆料坍落度75mm、注浆压力0.5MPa、注浆的流量10L/min、充盈系数1.3、每个循环注浆料用量1.31t、注浆料强度为60MPa、注浆孔直径与锚杆杆体直径之差50mm、每个循环锚孔数量30个。
所述的磷酸镁水泥为重烧氧化镁和磷酸一铵按质量比为4:1的混合物;重烧氧化镁特征为1600℃以上煅烧过的菱镁矿,其氧化镁含量为95%,细度为400目;磷酸一铵特征为工业产品级别,养份以N和P2O5总量计为95%,细度为400目。
所述掺合料为粉煤灰和偏高岭土按照质量比为4:1的混合物,其中粉煤灰等级不低于二级粉煤灰,细度为1600目;偏高岭土为800℃以上煅烧过的高岭土,细度为1600目。
所述骨料是砂石在加工过程中通过了筛分、整形和除尘等工序,使砂石的级配满足质量标准,粒径小于2.36mm,砂的掺量占总质量的3%,细度模数小于2.0。
所述外加剂为工业级硼砂或硼酸,纯度以质量百分数为99%,细度为400目。
实施例3
(1)取磷酸镁水泥、外加剂、掺合料和骨料,按配合比,将原料倒入料仓,搅拌均匀,得到的干混料,通过自动包装机,装入50kg的内膜塑料袋并密封,运至施工现场,然后将干混料倒入搅拌输送一体机的搅拌斗中,把软水管接在搅拌输送一体机注水口,另一头接到施工现场水源接头,按说明书中的需水量要求,通过液体流量计加入所需水量;
(2)在搅拌注浆一体机中的干混料中加入所需水量后,连续搅拌3min,得到均匀的浆状注浆料。
所述混合料以重量份计为:磷酸镁水泥110kg、外加剂8kg、掺合料13kg、骨料70kg。
所述注浆参数为:注浆孔间排距1.5m、初凝时间60min、注浆料坍落度45mm、注浆压力0.3MPa、注浆的流量8L/min、充盈系数1.25、每个循环注浆料用量0.5t、注浆料强度为45MPa、注浆孔直径与锚杆杆体直径之差40mm、每个循环锚孔数量20个。
所述的磷酸镁水泥为重烧氧化镁和磷酸一铵按质量比为3:1的混合物;重烧氧化镁特征为1600℃以上煅烧过的菱镁矿,其氧化镁含量为90%,细度为200目;磷酸一铵特征为工业产品级别,养份以N和P2O5总量计为72%,细度为200目。
所述掺合料为粉煤灰和偏高岭土按照质量比为3:1的混合物,其中粉煤灰等级不低于二级粉煤灰,细度为800目;偏高岭土为800℃以上煅烧过的高岭土,细度为1200目。
所述骨料是砂石在加工过程中通过了筛分、整形和除尘等工序,使砂石的级配满足质量标准,粒径小于2.36mm,砂的掺量占总质量的3%,细度模数小于2.0。
所述外加剂为工业级硼砂或硼酸,纯度以质量百分数为97.5%,细度为200目。
在此有必要指出的是,以上实施例和试验例仅限于对本发明的技术方案做进一步的阐述和理解,不能理解为对本发明的技术方案做进一步的限定,本领域技术人员作出的非突出实质性特征和显著进步的发明创造,仍然属于本发明的保护范畴。
Claims (4)
1.一种注浆料制备方法,其特征在于,包括以下步骤:(1)取磷酸镁水泥、外加剂、掺合料和骨料,按配合比,将原料倒入料仓,搅拌均匀,得到的干混料,通过自动包装机,装入50kg的内膜塑料袋并密封,运至施工现场,然后将干混料倒入搅拌输送一体机的搅拌斗中,把软水管接在搅拌输送一体机注水口,另一头接到施工现场水源接头,按说明书中的需水量要求,通过液体流量计加入所需水量;(2)在搅拌注浆一体机中的干混料中加入所需水量后,连续搅拌2-3min,得到均匀的浆状注浆料;
所述干混料以重量份计为:磷酸镁水泥80~120份、外加剂4~15份、掺合料10~15份、骨料50~100份;
所述的磷酸镁水泥为重烧氧化镁和磷酸一铵按质量比为1~4:1的混合物;重烧氧化镁特征为1600℃以上煅烧过的菱镁矿,其氧化镁含量为88%~95%,细度为80~400目;磷酸一铵特征为工业产品级别,养份以N和P2O5总量计不低于58%,细度为60~400目;
所述掺合料为粉煤灰和偏高岭土按照质量比为2~4:1的混合物,其中粉煤灰等级不低于二级粉煤灰,细度为300~1600目;偏高岭土为800℃以上煅烧过的高岭土,细度为800~1600目。
2.如权利要求1所述注浆料制备方法,其特征在于,所述注浆参数为:注浆孔间排距1.0~2.0m、初凝时间30~120min、注浆料坍落度25~75mm、注浆压力0.1~0.5MPa、注浆的流量7~10L/min、充盈系数1.2~1.3、每个循环注浆料用量0.053~1.31t、注浆料强度≥40MPa、注浆孔直径与锚杆杆体直径之差30~50mm、每个循环锚孔数量10~30个。
3.如权利要求1所述注浆料制备方法,其特征在于,所述骨料是砂石在加工过程中通过了筛分、整形和除尘工序,使砂石的级配满足质量标准,粒径小于2.36mm,砂的掺量占总质量的3%,细度模数小于2.0。
4.如权利要求1所述注浆料制备方法,其特征在于,所述外加剂为工业级硼砂或硼酸,纯度以质量百分数不低于95%,细度为60~400目。
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