CN109467362B - 一种水利工程地基灌浆处理工程用的混合浆液及制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开的一种水利工程地基灌浆处理工程用混合浆液及其制备方法,涉及建筑工程材料技术领域,其所用原料包括水泥、无机料、改性矿渣粉、改性贝壳粉、硅灰石粉、硅酸盐矿物粉、辅助剂、添加剂和清水;其中:水泥用量占混合浆液总量的25.0‑35.5%,无机料用量占混合浆液总量的15‑24%,改性矿渣粉用量占混合浆液总量的5.5‑10.5%,改性贝壳粉用量占水泥用量的6.5‑8.0%,硅灰石粉用量为改性矿渣粉用量的33‑40%,硅酸盐矿物粉用量占混合浆液总量的4.3‑6.5%,辅助剂用量占混合浆液总量的3.5‑6.5%,添加剂用量占混合浆液总量的3.5‑8.0%,清水用量占混合浆液总量的12.5‑28.5%。具有灌注性强、凝结时间短、结实体渗透性低,能满足各种土质条件下水利工程注浆要求等特点,适合于各种土质条件下的水利工程灌注。

Description

一种水利工程地基灌浆处理工程用的混合浆液及制备方法
技术领域
本发明涉及建筑工程材料技术领域,特别是一种水利工程地基灌浆处理工程用的混合浆液及制备方法。
背景技术
我国的土质多种多样,地基土的强度、压缩等特性,因土质的不同而有很大的差异。在工程建设中,当天然地基不能满足建筑物建筑基础对地基的要求时,就必须采取各种预处理方法来提高地基土的抗压强度,改善土的压缩特性,增大地基承载力,以满足建筑物建设的需要。而灌浆是一种改善地基性能的常用方法之一,它是将一定材料配制成浆液,用压送设备将其灌入底层或缝隙内,使其扩散、固化,进行地层堵水和加固的施工技术。为此,工程技术人员针对各种建筑工程所需灌浆的混合浆液,做了大量的研究工作。
如中国专利(申请号201410050731.7)公开的“矿山堵水帷幕湖泥混合浆液及其制备方法”,其主要配比组成为:水泥50-300Kg/m3,水玻璃为水泥重量的2.5-10%,余为湖泥净原浆,湖泥净原浆的比重为1.05-1.5g/cm3。将湖泥进行晾晒、分离、粉碎,通过制浆机制成湖泥原浆,再与水泥、水玻璃按配比混合搅拌制得。
另一中国专利(申请号201610643350.9)公开的“一种地基处理工程用混合浆液的配方及其制备方法”,该混合浆液的配方为:水泥25%、粉煤灰25%、重钙粉25%、发泡剂3%、木屑6%、水16%。
还有中国专利(申请号201810412778.1)公开的“一种建筑工程用混合浆液及其制备方法”,该混合浆液含有5-15份保温防火粘浆A、1-5份明胶、1-2份纤维表面改性剂、50-200份水泥、20-100份水、2-3份憎水剂和1-2份偶联剂,其中保温防火浆液A由含有反应剩余碱液的水玻璃溶液和植物秸秆混合反应制成。
还有中国专利(申请号201810535854.8)公开的“一种地基处理工程用混合浆液及其制备方法”,该混合浆液含有水泥、水、膨润土、硅酸钠、硅酸钾、碳酸钠和减水剂,其中,水灰比为0.5-0.8,膨润土的质量为混合浆液总质量的7-16%,硅酸钠和硅酸钾的质量之和为混合浆液总质量的2-8%,减水剂的质量为混合浆液总质量的0.2-1.0%,硅酸钠和硅酸钾的质量比为1:0.5-5,碳酸钠的质量为膨润土质量的6-10%。制备过程依次为:称取配方量的各种物质、制备膨润土原浆、制备膨润土浆液、制备预混浆、制备成品混合浆液。
发明内容
本发明的目的在于提供一种灌注性强、凝结时间短、结实体渗透性低,能满足各种土质条件下水利工程注浆要求的混合浆液。
为实现上述目的,本发明所采取的技术方案是发明一种水利工程地基灌浆处理工程用的混合浆液,其所用原料包括水泥、无机料、改性矿渣粉、改性贝壳粉、硅灰石粉、硅酸盐矿物粉、辅助剂、添加剂和清水;其中:水泥的用量占混合浆液总量的25.0-35.5%,无机料的用量占混合浆液总量的15-24%,改性矿渣粉的用量占混合浆液总量的5.5-10.5%,改性贝壳粉的用量占水泥用量的6.5-8.0%,硅灰石粉的用量为改性矿渣粉用量的33-40%,硅酸盐矿物粉的用量占混合浆液总量的4.3-6.5%,辅助剂的用量占混合浆液总量的3.5-6.5%,添加剂的用量占混合浆液总量的3.5-8.0%,清水的用量占混合浆液总量的12.5-28.5%。
所述的无机料是按如下方法制备而成:先将废弃玻璃粉碎成粒径小于1.2mm的细玻璃颗粒,废弃铁丝制成粒径小于0.5mm的铁丝粉;再将细玻璃颗粒、六偏磷酸钠、铁丝粉、粉煤灰按4-7:1:0.2-0.3:0.1的重量比例混合后置于炉中,煅烧至熔化状,再恒温搅拌处理35-50min,得初步煅烧料;再向初步煅烧料中通入质量分数为20-30%的无机酸溶液(如盐酸、硫酸、氢氟酸等),边加边搅,用量为原细玻璃颗粒重量的32-44%;其后,按10-12℃/min的速率搅拌降温至340-400℃,再将占原细玻璃颗粒重量20-32%的陶瓷高岭土粉、1-2%的石膏粉、5-15%的甲基硅酸钠按顺序依次边搅拌边加入,待全部添加后,再恒温搅拌处理1.5-2.5h,得处理煅烧料;接着,将处理煅烧料按10-12℃/min的速率搅拌降温至200-280℃时,再将占处理煅烧料重量3.5-7.5%的助滤剂(如珍珠岩粉或氧化镁或石墨等)搅拌加入,然后自然降至常温,成为无机料。
所述的改性矿渣粉是按如下方法制备而成:先将矿渣粉与无机强酸(如浓硫酸、氢氟酸等)按质量比3-5:1的比例混合,然后在50-65℃下恒温处理2-4h,成为酸处理矿渣粉;再将酸处理矿渣粉与铝矾土按质量比6-8:1的比例混合后转投至高温炉中,煅烧处理至熔化状,得熔化混合料;接着,将总量为原矿渣粉重量30-40%的丙三醇按1.5-2.5kg/h的比例通入熔化混合料中,再恒温搅拌处理25-35min;其后,按10-12℃/min的速率降温至350-400℃,再将占原矿渣粉重量0.5-1.2%的硫酸钡、7.5-10.5%的聚丙烯纤维、1.2-3.0%的氧化铜、5-10%的甲基硅酸钠加入其中,恒温搅拌处理1.5-3.0h,得处理熔化混合料;再将处理熔化混合料按10-12℃/min的速率降温至100℃以下,并趁热通入质量分数为5-8%的无机酸(如盐酸、硫酸、氢氟酸等)水溶液中进行洗涤,收集沉降的物料,干燥、粉碎后,得改性矿渣粉。
所述的改性贝壳粉的制备如下:先将贝壳粉碎成粒径小于2.25mm的贝壳颗粒,然后置于高温炉中,煅烧至熔化状态,得贝壳熔化料;再加入由粒径小于0.3cm的高硫煤颗粒、玻璃纤维按4-6:0.4的重量比例混合而成的硫玻物料,在850-1500℃下恒温搅拌处理1.2-2.5h,成为煅烧总物料,硫玻物料的用量为原贝壳颗粒重量的24.0-35.0%;然后,将煅烧总物料在20-35min内降温至400-480℃,成为降温煅烧料;再向降温煅烧料中加入占原贝壳颗粒重量3.5-6.8%的陶瓷膨润土,搅匀,再加入占原贝壳颗粒重量32-40%的植物油(木本植物油),混匀后恒温搅拌处理40-55min,然后趁热通入质量分数1.2-3.0%的酸(磷酸或硫酸)水溶液中进行洗涤,收集沉降的物料,干燥、粉碎至20-80目,得改性贝壳粉。
所述的辅助剂包括分散剂、憎水剂和速凝剂,三者所占的重量百分比为:分散剂20-30%、憎水剂30-40%、速凝剂30-50%;
所述的分散剂是由聚苯乙烯磺酸钠、酒石酸、三聚氰胺甲醛树脂按3-4:1:0.2-0.4的重量比例混合而成;
所述的憎水剂是有机硅憎水剂;
所述的速凝剂是782型速凝剂。
所述的添加剂包括下列重量份的原料:
Figure GDA0002765771990000041
其中:所述的硫酸盐、钛酸二甲酯、甲基丙烯酰氧基丙基二甲氧基硅烷和二甲基丙烯酸乙二醇酯构成无机悬浮剂,所述的磷酸氢钠作为料水调节剂,所述的聚丙烯醇纤维作为分散调和剂,所述的甲基丙烯酸甲酯共聚物作为粘稠调和剂,所述的氟化钾粉、硅酸丁酯、甲基丙烯酸烯丙酯构成悬浊剂。
所述的水泥是普通的硅酸盐水泥,标号42.5-62.5R。
所述的硅酸盐矿物粉是麦饭石粉、高岭石粉、长石粉中的一种,或三种按3-4:1:0.2-0.3的重量比例混合而成。
与此同时,还提供一种水利工程地基灌浆处理工程用的混合浆液的制备方法,其制备过程如下:
(1)、备料:按照配比,分别取水泥、无机料、改性矿渣粉、改性贝壳粉、硅灰石粉、硅酸盐矿物粉、辅助剂、添加剂和清水,备用;
(2)、粉碎:
先将无机料、改性矿渣粉、硅灰石粉和硅酸盐矿物粉分别经超微粉碎处理成细度为5-8μm的无机料超微粉、改性矿渣超微粉、硅灰石超微粉和硅酸盐矿物超微粉,再将添加剂中的粘稠调和剂(即:甲基丙烯酸甲酯共聚物)处理成100目以上的细粉,备用;
(3)、无机悬浮料制备:将硅酸盐矿物超微粉和添加剂中的无机悬浮剂投入带刮刀的混合罐中混匀,然后将相当于硅酸盐矿物超微粉重量1.5-2.5倍的清水缓慢加入,边加边搅,调节成稠状,得硅酸盐粘稠液,备用;再将无机料超微粉以及辅助剂中的分散剂总重量的1/2、添加剂中的粘稠调和剂一起混合均匀,然后转投至硅酸盐粘稠液中,调节搅拌转速在2000r/min以上,待全部加完后,再用清水调节至混合物料中的无机料超微粉的质量浓度在21.5-44.5%,得无机悬浮料,备用;
(4)、改性矿渣粉悬浊料制备:先将硅灰石超微粉和添加剂中的悬浊剂混合投入搅拌罐中,得硅灰石超微粉混合料;再将清水缓慢加入硅灰石超微粉混合料中调节至料水比为1.2-1.6:1,控制搅拌速率在4400r/min以上,并恒速搅拌至物料分散均匀,得硅灰石超微粉粘稠料,备用;再将添加剂中的分散调和剂(即:聚丙稀醇纤维)研磨成粒径在1.0-1.4mm的颗粒,然后与改性矿渣超微粉以及辅助剂中剩余的分散剂混合,再用质量分数为3.5-5.5%的料水调节剂(即:磷酸氢钠)溶液调节料水比为4-6:1,搅匀,然后转投至硅灰石超微粉粘稠料中,边加边搅,待全部投完搅匀后,用清水调节至混合物料中的改性矿渣超微粉的质量浓度在30-42%,得改性矿渣粉悬浊料,备用;
(5)、总混:先将改性矿渣粉悬浊料投入无机悬浮料中,控制搅拌速率在3000r/min以上,再将水泥、改性贝壳粉投入,在相同的搅拌速率下搅拌至混匀,同时用清水微调水灰比在0.4-0.6,待搅匀后,然后加入辅助剂中的憎水剂和速凝剂,搅匀,即得水利工程地基灌浆处理工程用的混合浆液。
本发明的水利工程地基灌浆处理工程用的混合浆液,采用的原料包括水泥、无机料、改性矿渣粉、改性贝壳粉、硅灰石粉、硅酸盐矿物粉、辅助剂、添加剂等,其中:
水泥:作为混合浆液凝固的主材料。
无机料:提供多种无机盐物质,改善浆液的凝固力度和强度。
改性矿渣粉:改善矿渣粉的研磨性和混溶性能,提高浆液的抗压性等。
改性贝壳粉:增加浆液中的矿物质成分,提高浆液的抗腐蚀性等。
硅灰石粉:提高浆液的抗酸碱性和强度等,改善浆液施用后的吸湿性等。
硅酸盐矿物粉:增强浆液的混合强度,提高浆液流动性和凝固性。
辅助剂中的分散剂:改善浆液中多组分的融合状态,提高浆液的稳定性能。
辅助剂中的憎水剂:改善浆液的混合强度,改善浆液的抗压性能。
辅助剂中的速凝剂:提高浆液施用后的凝固效率。
添加剂中的无机悬浮剂:促进硅酸盐的溶合性,维护混合料的稳定性。
添加剂中的分散调和促进剂:提高物质间混合的均匀性。
添加剂中的分散调和剂:改善混合料的分散性。
添加剂中的粘稠调和剂:提高分散性和均匀性。
添加剂中的悬浊剂:改善硅灰石粉的溶解性。
因而,本发明的水利工程地基灌浆处理工程用的混合浆液与现有技术相比,具有以下技术优势:
一是废物得以利用:本发明将传统的废弃玻璃渣料进行再利用,减少了有效资源的浪费,通过加工利用,不仅将玻璃废料转变成了多种无机盐共存的可利用的无机物,同时也改变了其结构形态,便于利用;
二是灌注性较强:通过施工前的均质处理,使本发明的混合浆液的流动性均一、物料形态一致,具有较高的流动性和渗透性,进而其灌注性能得到提高,施工时能快速布满孔道和缝隙;
三是凝结时间较短:本发明的混合浆液中不仅添加了速凝剂,还添加了多种利于凝固效率和凝固力度的物质,因而,大大缩短了浆液的凝结时间。
四是结实体的渗透性较低:本发明的混合浆液中添加了多种矿物(如改性矿渣粉、硅酸盐粉、改性贝壳粉等),不仅提高了混合浆液的均匀性,还有利于浆液施用后的凝固强度和抗压性以及抗折强度;硅灰石和憎水剂等的加入可提高浆液的抗酸碱性和严密性,降低外界环境水的渗透性。
因此,本发明的水利工程地基灌浆处理工程用的混合浆液具有灌注性强、凝结时间短、结实体渗透性低等特点,能满足各种土质条件下水利工程注浆的要求。
具体实施方式
以下结合实施例,对本发明作进一步的说明。下面的说明是采用例举的方式,但本发明的保护范围不应局限于此。
本实施例的水利工程地基灌浆处理工程用的混合浆液,其制备过程如下:
(1)、原料预处理:
①、无机料预处理:先将废弃玻璃粉碎成粒径小于1.2mm的细玻璃颗粒,废弃铁丝制成粒径小于0.5mm的铁丝粉;再将细玻璃颗粒、六偏磷酸钠、铁丝粉、粉煤灰按5.5:1:0.25:0.1的重量比例混合后置于炉中,煅烧至熔化状,再恒温搅拌处理40min,得初步煅烧料;再向初步煅烧料中通入质量分数为25%的盐酸溶液,边加边搅,用量为原细玻璃颗粒重量的38%;其后,按11℃/min的速率搅拌降温至360℃,再将占原细玻璃颗粒重量27%的陶瓷高岭土粉、1.5%的石膏粉、10%的甲基硅酸钠按顺序依次边搅拌边加入,待全部添加后,再恒温搅拌处理2.0h,得处理煅烧料;接着,将处理煅烧料按11℃/min的速率搅拌降温至250℃时,再将占处理煅烧料重量5%的珍珠岩粉搅拌加入,然后自然降至常温,成为无机料。
②、改性矿渣粉预处理:先将矿渣粉与浓硫酸按质量比4:1的比例混合,然后在58℃下恒温处理3h,成为酸处理矿渣粉;再将酸处理矿渣粉与铝矾土按质量比7:1的比例混合后转投至高温炉中,煅烧处理至熔化状,得熔化混合料;接着,将总量为原矿渣粉重量35%的丙三醇按2.0kg/h的比例通入熔化混合料中,再恒温搅拌处理30min;其后,按11℃/min的速率降温至380℃,再将占原矿渣粉重量0.8%的硫酸钡、9.0%的聚丙烯纤维、2.0%的氧化铜、8%的甲基硅酸钠加入其中,恒温搅拌处理2.5h,得处理熔化混合料;再将处理熔化混合料按11℃/min的速率降温至100℃以下,并趁热通入质量分数为7%的硫酸水溶液中进行洗涤,收集沉降的物料,干燥、粉碎后,得改性矿渣粉。
③、改性贝壳粉预处理:先将贝壳粉碎成粒径小于2.25mm的贝壳颗粒,然后置于高温炉中,煅烧至熔化状态,得贝壳熔化料;再加入由粒径小于0.3cm的高硫煤颗粒、玻璃纤维按5:0.4的重量比例混合而成的硫玻物料,在1200℃下恒温搅拌处理2.0h,成为煅烧总物料,硫玻物料的用量为原贝壳颗粒重量的30%;然后,将煅烧总物料在28min内降温至450℃,成为降温煅烧料;再向降温煅烧料中加入占原贝壳颗粒重量5.0%的陶瓷膨润土,搅匀,再加入占原贝壳颗粒重量36%的椰子油,混匀后恒温搅拌处理48min,然后趁热通入质量分数2.0%的磷酸水溶液中进行洗涤,收集沉降的物料,干燥、粉碎至50目,得改性贝壳粉。
④、辅助剂配备:
按照重量百分比:分散剂25%、憎水剂35%、速凝剂40%配备,其中:分散剂是由聚苯乙烯磺酸钠、酒石酸、三聚氰胺甲醛树脂按3.5:1:0.3的重量比例混合而成;憎水剂是有机硅憎水剂;速凝剂是782型速凝剂。
⑤、添加剂配备:
分别取下列重量份的原料:
Figure GDA0002765771990000081
其中:
硫酸盐、钛酸二甲酯、甲基丙烯酰氧基丙基二甲氧基硅烷和二甲基丙烯酸乙二醇酯混合均匀,构成无机悬浮剂;
磷酸氢钠作为料水调节剂;
聚丙烯醇纤维作为分散调和剂;
甲基丙烯酸甲酯共聚物作为粘稠调和剂;
氟化钾粉、硅酸丁酯、甲基丙烯酸烯丙酯混合均匀,构成悬浊剂。
⑥、水泥选取:取普通的硅酸盐水泥,标号52.5R。
⑦、硅酸盐矿物粉配备:按3.5:1:0.25的重量比例分别取麦饭石粉、高岭石粉、长石粉,混合均匀,成为硅酸盐矿物粉。
(2)、备料:按照配比,分别取水泥、无机料、改性矿渣粉、改性贝壳粉、硅灰石粉、硅酸盐矿物粉、辅助剂、添加剂和清水,备用;
(3)、粉碎:
先将无机料、改性矿渣粉、硅灰石粉和硅酸盐矿物粉分别经超微粉碎处理成细度为5-8μm的无机料超微粉、改性矿渣超微粉、硅灰石超微粉和硅酸盐矿物超微粉,再将添加剂中的粘稠调和剂(即:甲基丙烯酸甲酯共聚物)处理成100目以上的细粉,备用;
(4)、无机悬浮料制备:将硅酸盐矿物超微粉和添加剂中的无机悬浮剂投入带刮刀的混合罐中混匀,粘附在罐壁上的物料利用刮刀刮下,然后将相当于硅酸盐矿物超微粉重量2.0倍的清水缓慢加入,边加边搅,调节成稠状,得硅酸盐粘稠液,备用;再将无机料超微粉以及辅助剂中的分散剂总重量的1/2、添加剂中的粘稠调和剂一起混合均匀,然后转投至硅酸盐粘稠液中,调节搅拌转速在2000r/min以上,待全部加完后,再用清水调节至混合物料中的无机料超微粉的质量浓度在33%,得无机悬浮料,备用;
(5)、改性矿渣粉悬浊料制备:先将硅灰石超微粉和添加剂中的悬浊剂混合投入搅拌罐中,得硅灰石超微粉混合料;再将清水缓慢加入硅灰石超微粉混合料中调节至料水比为1.4:1,控制搅拌速率在4400r/min以上,并恒速搅拌至物料分散均匀,得硅灰石超微粉粘稠料,备用;再将添加剂中的分散调和剂(即:聚丙稀醇纤维)研磨成粒径在1.0-1.4mm的颗粒,然后与改性矿渣超微粉以及辅助剂中剩余的分散剂混合,再用质量分数为4.5%的料水调节剂(即:磷酸氢钠,该溶液显碱性,加入后既能促进分散剂的分散效果,同时也能中和改性矿渣粉残留的酸性或酸性物质等)溶液调节料水比为5:1,搅匀,然后转投至硅灰石超微粉粘稠料中,边加边搅,待全部投完搅匀后,用清水调节至混合物料中的改性矿渣超微粉的质量浓度在36%,得改性矿渣粉悬浊料,备用;
(6)、总混:先将改性矿渣粉悬浊料投入无机悬浮料中,控制搅拌速率在3000r/min以上,再将水泥、改性贝壳粉投入,在相同的搅拌速率下搅拌至混匀,同时用清水微调水灰比在0.5,待搅匀后,然后加入辅助剂中的憎水剂和速凝剂,搅匀,即得水利工程地基灌浆处理工程用的混合浆液。
灌注时,将混合浆液通过高压喷射注浆管灌入注浆孔内。
本发明的水利工程地基灌浆处理工程用的混合浆液,还做过以下实验,即:通过调整上述实施例中的水灰比、无机料与混合浆液的质量比、改性矿渣粉与混合浆液的质量比、改性贝壳粉与水泥的质量比、硅灰石粉与改性矿渣粉的质量比、硅酸盐矿物粉与混合浆液的质量比、辅助剂与混合浆液的质量比、添加剂与混合浆液的质量比,得到表1-3中的实施例1-8和表3中的对比例1-4和对比例5。
表1实施例1-4的实验数据
Figure GDA0002765771990000101
表1中的实施例1-4的实验数据显示,本发明制备的灌浆地基处理的混合浆液,具有终凝时间短、渗透性低、抗压强度高、抗折强度高的优点,其终凝时间可缩短至190s,28天的抗压强度高达22.5Mpa,28天的抗折强度高达4.8Mpa。
在水灰比、无机料与混合浆液的质量比、改性矿渣粉与混合浆液的质量比、硅酸盐矿物粉与混合浆液的质量比、硅灰石粉与改性矿渣粉的质量比辅助剂与混合浆液的质量比、添加剂与混合浆液的质量比相同的情况下,通过调整改性贝壳粉与水泥的质量比得到了表2中的实施例2和实施例5-8,其中实施例2和实施例6的析水率超过了1%,而实施例5、实施例7和实施例8的析水率在0.15%以下,以上的实施数据说明,将硅灰石粉与改性矿渣粉的质量比控制在其他实施例所示的比例范围时,能够明显降低本发明的混合浆液制品的析水率。
表2实施例2和实施例5-8的实验数据
Figure GDA0002765771990000111
在水灰比、无机料与混合浆液的质量比、改性矿渣粉与混合浆液的质量比、改性贝壳粉与水泥的质量比、硅酸盐矿物粉与混合浆液的质量比、辅助剂与混合浆液的质量比、添加剂与混合浆液的质量比相同的情况下,通过调整硅灰石粉与改性矿渣粉的质量比得到表3中的实施例3和对比例1-4,其中对比例1中只添加了硅灰石粉,对比例2中只添加了改性矿渣粉,将对比例1-2和同时添加硅灰石粉和改性矿渣粉的实施例3以及对比例3-4进行比例,可以发现,同时添加硅灰石粉和改性矿渣粉明显缩短混合浆液的终凝时间。进一步将同时添加硅灰石粉和改性矿渣粉的对比例3-4和实施例4进行比较,可以发现,当两者的质量比超出本发明规定的33-40%范围时,混合浆液制品的抗压强度明显降低,也就是说两者比例控制在33-40%范围时,可明显提高混合浆液的抗压强度,其抗压强度可达对比例5中的普通水泥净浆制品的83%。
表3实施例3和对比例1-4的实验数据
Figure GDA0002765771990000121
对比例5:
普通水泥净浆:普通硅酸盐水泥和水按照0.45水灰比进行搅拌混合,其制品的终凝时间为25.4min,28天的抗压强度为24.8Mpa,28天的抗折强度为5.4Mpa。
本发明的水利工程地基灌浆处理工程用的混合浆液,适合于各种土质条件下的水利工程灌注。

Claims (3)

1.一种水利工程地基灌浆处理工程用的混合浆液,其特征在于:所用原料包括水泥、无机料、改性矿渣粉、改性贝壳粉、硅灰石粉、硅酸盐矿物粉、辅助剂、添加剂和清水;其中:水泥的用量占混合浆液总量的25.0-35.5%,无机料的用量占混合浆液总量的15-24%,改性矿渣粉的用量占混合浆液总量的5.5-10.5%,改性贝壳粉的用量占水泥用量的6.5-8.0%,硅灰石粉的用量为改性矿渣粉用量的33-40%,硅酸盐矿物粉的用量占混合浆液总量的4.3-6.5%,辅助剂的用量占混合浆液总量的3.5-6.5%,添加剂的用量占混合浆液总量的3.5-8.0%,清水的用量占混合浆液总量的12.5-28.5%;
所述的无机料是按如下方法制备而成:先将废弃玻璃粉碎成粒径小于1.2mm的细玻璃颗粒,废弃铁丝制成粒径小于0.5mm的铁丝粉;再将细玻璃颗粒、六偏磷酸钠、铁丝粉、粉煤灰按4-7:1:0.2-0.3:0.1的重量比例混合后置于炉中,煅烧至熔化状,再恒温搅拌处理35-50min,得初步煅烧料;再向初步煅烧料中通入质量分数为20-30%的无机酸溶液,边加边搅,用量为原细玻璃颗粒重量的32-44%;其后,按10-12℃/min的速率搅拌降温至340-400℃,再将占原细玻璃颗粒重量20-32%的陶瓷高岭土粉、1-2%的石膏粉、5-15%的甲基硅酸钠按顺序依次边搅拌边加入,待全部添加后,再恒温搅拌处理1.5-2.5h,得处理煅烧料;接着,将处理煅烧料按10-12℃/min的速率搅拌降温至200-280℃时,再将占处理煅烧料重量3.5-7.5%的助滤剂搅拌加入,然后自然降至常温,成为无机料;
所述的改性矿渣粉是按如下方法制备而成:先将矿渣粉与无机强酸按质量比3-5:1的比例混合,然后在50-65℃下恒温处理2-4h,成为酸处理矿渣粉;再将酸处理矿渣粉与铝矾土按质量比6-8:1的比例混合后转投至高温炉中,煅烧处理至熔化状,得熔化混合料;接着,将总量为原矿渣粉重量30-40%的丙三醇按1.5-2.5kg/h的比例通入熔化混合料中,再恒温搅拌处理25-35min;其后,按10-12℃/min的速率降温至350-400℃,再将占原矿渣粉重量0.5-1.2%的硫酸钡、7.5-10.5%的聚丙烯纤维、1.2-3.0%的氧化铜、5-10%的甲基硅酸钠加入其中,恒温搅拌处理1.5-3.0h,得处理熔化混合料;再将处理熔化混合料按10-12℃/min的速率降温至100℃以下,并趁热通入质量分数为5-8%的无机酸水溶液中进行洗涤,收集沉降的物料,干燥、粉碎后,得改性矿渣粉;
所述的改性贝壳粉的制备如下:先将贝壳粉碎成粒径小于2.25mm的贝壳颗粒,然后置于高温炉中,煅烧至熔化状态,得贝壳熔化料;再加入由粒径小于0.3cm的高硫煤颗粒、玻璃纤维按4-6:0.4的重量比例混合而成的硫玻物料,在850-1500℃下恒温搅拌处理1.2-2.5h,成为煅烧总物料,硫玻物料的用量为原贝壳颗粒重量的24.0-35.0%;然后,将煅烧总物料在20-35min内降温至400-480℃,成为降温煅烧料;再向降温煅烧料中加入占原贝壳颗粒重量3.5-6.8%的陶瓷膨润土,搅匀,再加入占原贝壳颗粒重量32-40%的植物油,混匀后恒温搅拌处理40-55min,然后趁热通入质量分数1.2-3.0%的酸水溶液中进行洗涤,收集沉降的物料,干燥、粉碎至20-80目,得改性贝壳粉;
所述的辅助剂包括分散剂、憎水剂和速凝剂,三者所占的重量百分比为:分散剂20-30%、憎水剂30-40%、速凝剂30-50%;
所述的分散剂是由聚苯乙烯磺酸钠、酒石酸、三聚氰胺甲醛树脂按3-4:1:0.2-0.4的重量比例混合而成;
所述的憎水剂是有机硅憎水剂;
所述的速凝剂是782型速凝剂;
所述的添加剂包括下列重量份的原料:
Figure FDA0002765771980000021
其中:所述的硫酸盐、钛酸二甲酯、甲基丙烯酰氧基丙基二甲氧基硅烷和二甲基丙烯酸乙二醇酯构成无机悬浮剂,所述的磷酸氢钠作为料水调节剂,所述的聚丙烯醇纤维作为分散调和剂,所述的甲基丙烯酸甲酯共聚物作为粘稠调和剂,所述的氟化钾粉、硅酸丁酯、甲基丙烯酸烯丙酯构成悬浊剂;
其制备过程如下:
(1)、备料:按照配比,分别取水泥、无机料、改性矿渣粉、改性贝壳粉、硅灰石粉、硅酸盐矿物粉、辅助剂、添加剂和清水,备用;
(2)、粉碎:
先将无机料、改性矿渣粉、硅灰石粉和硅酸盐矿物粉分别经超微粉碎处理成细度为5-8μm的无机料超微粉、改性矿渣超微粉、硅灰石超微粉和硅酸盐矿物超微粉,再将添加剂中的粘稠调和剂处理成100目以上的细粉,备用;
(3)、无机悬浮料制备:将硅酸盐矿物超微粉和添加剂中的无机悬浮剂投入带刮刀的混合罐中混匀,然后将相当于硅酸盐矿物超微粉重量1.5-2.5倍的清水缓慢加入,边加边搅,调节成稠状,得硅酸盐粘稠液,备用;再将无机料超微粉以及辅助剂中的分散剂总重量的1/2、添加剂中的粘稠调和剂一起混合均匀,然后转投至硅酸盐粘稠液中,调节搅拌转速在2000r/min以上,待全部加完后,再用清水调节至混合物料中的无机料超微粉的质量浓度在21.5-44.5%,得无机悬浮料,备用;
(4)、改性矿渣粉悬浊料制备:先将硅灰石超微粉和添加剂中的悬浊剂混合投入搅拌罐中,得硅灰石超微粉混合料;再将清水缓慢加入硅灰石超微粉混合料中调节至料水比为1.2-1.6:1,控制搅拌速率在4400r/min以上,并恒速搅拌至物料分散均匀,得硅灰石超微粉粘稠料,备用;再将添加剂中的分散调和剂研磨成粒径在1.0-1.4mm的颗粒,然后与改性矿渣超微粉以及辅助剂中剩余的分散剂混合,再用质量分数为3.5-5.5%的料水调节剂溶液调节料水比为4-6:1,搅匀,然后转投至硅灰石超微粉粘稠料中,边加边搅,待全部投完搅匀后,用清水调节至混合物料中的改性矿渣超微粉的质量浓度在30-42%,得改性矿渣粉悬浊料,备用;
(5)、总混:先将改性矿渣粉悬浊料投入无机悬浮料中,控制搅拌速率在3000r/min以上,再将水泥、改性贝壳粉投入,在相同的搅拌速率下搅拌至混匀,同时用清水微调水灰比在0.4-0.6,待搅匀后,然后加入辅助剂中的憎水剂和速凝剂,搅匀,即得水利工程地基灌浆处理工程用的混合浆液。
2.根据权利要求1所述水利工程地基灌浆处理工程用的混合浆液,其特征在于,所述的水泥是普通的硅酸盐水泥,标号42.5-62.5R。
3.根据权利要求1所述水利工程地基灌浆处理工程用的混合浆液,其特征在于,所述的硅酸盐矿物粉是麦饭石粉、高岭石粉、长石粉中的一种,或三种按3-4:1:0.2-0.3的重量比例混合而成。
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