CN109665749A - 一种具有磁敏增稠作用的加固浆液、制备方法及应用 - Google Patents

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Abstract

本发明的一种具有磁敏增稠作用的加固浆液、制备方法及应用，该浆液各组分按照重量比包括：磁性颗粒1500‑3000份、丙烯酰胺85‑110份、交联剂5‑20份、水900‑1200份、引发剂0.5‑5份、促凝剂5‑15份、强还原剂1‑3份、缓凝剂0‑3份。本发明的具有磁敏增稠作用的加固浆液，设计合理，制作简单，各组分相互配合及协同。在路基、边坡加固及防护等施工过程中，利用本发明浆液进行加固，可以通过施加不同强度的外磁场，调整浆液的粘稠度，实现对不同土质条件下土体的加固，确保路基及边坡的稳定，适合大规模推广使用。

Description

一种具有磁敏增稠作用的加固浆液、制备方法及应用
技术领域
本发明属于建筑施工材料技术领域，具体涉及一种具有磁敏增稠作用的加固浆液、制备方法及应用。
背景技术
随着我国在公路、铁路、水利水电等基础设施建设中的不断投入，边坡失稳和路基破坏问题也越来越多，边坡和路基防护与加固成为工程上必须致力于解决的重要问题。在众多加固边坡和路基技术方法中，注浆法因具有加固周期短、操作简便、对周围土体扰动小、投资少等优点往往作为首选。
注浆法的实质是用气压、液压或电化学原理，把某些能固化的浆液注入各种介质的裂缝或孔隙，以改善地基的物理力学性质。注浆法一般要求浆液具有较好的流动性，因为流动性越好，浆液流动时的压力损失就越小，因而能自灌浆点向外扩散越远；但在某些情况下例如孔隙较粗和地下水流速较大时，反而要求浆液具有较小的流动性，以便控制浆液的扩散和降低浆材的消耗。当同一地区的土体或岩体结构不同，需要不同流动性的浆液时，传统的注浆加固技术只能根据不同的地质条件重新调配不同的浆液，既浪费时间又浪费金钱，因此如何在加固过程中，调节注浆浆液的流动性，即粘稠程度，保证土体或岩体边坡安全是一个亟待解决的问题。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种具有磁敏增稠作用的加固浆液、制备方法及应用，此种浆液性能稳定，可灌性好，凝固时间可调节。浆液凝固后，凝胶不透水，耐久性和稳定性好。并且，此种浆液的流动性可根据土体或岩体结构的不同，通过施加不同强度的磁场进行调节和改变，确保边坡或路基的承载力，防止发生破坏。
本发明提供一种具有磁敏增稠作用的加固浆液，按照重量比包括以下组份：磁性颗粒1500-3000份、丙烯酰胺85-110份、交联剂5-20份、水900-1200份、引发剂0.5-5份、促凝剂5-15份、强还原剂1-3份、缓凝剂0-3份。
在本发明的具有磁敏增稠作用的加固浆液中，所述磁性颗粒为粒径为微米级的铁、钴、镍及其合金等多磁畴材料颗粒，其粒径在1-10微米之间。
在本发明的具有磁敏增稠作用的加固浆液中，所述交联剂为N,N'-亚甲基双丙烯酰胺。
在本发明的具有磁敏增稠作用的加固浆液中，所述引发剂为过硫酸铵。
在本发明的具有磁敏增稠作用的加固浆液中，所述促凝剂为β-二甲氨基丙腈或三乙醇胺。
在本发明的具有磁敏增稠作用的加固浆液中，所述强还原剂为硫酸亚铁。
在本发明的具有磁敏增稠作用的加固浆液中，所述缓凝剂为铁氰化钾。
本发明还提供一种具有磁敏增稠作用的加固浆液的制备方法，包括以下步骤：
步骤1：按如下组分配比称重：磁性颗粒1500-3000份、丙烯酰胺85-110份、交联剂5-20份、水900-1200份、引发剂0.5-5份、促凝剂5-15份、强还原剂1-3份、缓凝剂0-3份；
步骤2：将丙烯酰胺、交联剂、促凝剂、强还原剂、缓凝剂与适量的水相互混合，搅拌均匀待完全溶解后作为甲液，备用；
步骤3：将引发剂与适量的水相互混合，搅拌均匀完全溶解后作为乙液，备用；
步骤4：在使用时，将步骤2备用的甲液、步骤3备用的乙液与磁性粉末进行混合，经过充分的搅拌，最终得到具有磁敏增稠作用的加固浆液。
本发明的具有磁敏增稠作用的加固浆液应用于高填路基、软土、岩溶塌陷等路基、边坡的防护与加固。
本发明的一种具有磁敏增稠作用的加固浆液、制备方法及应用至少具有如下有益效果：
本发明的配方设计合理，制备过程简单，制得的浆液性能稳定、可灌性好、酸耐碱、抗微生物且凝固时间可调节。浆液凝固后，具有良好的防水性、耐久性和稳定性。同时，可根据加固位置地质条件的不同，通过改变磁场的强度来改善浆液的流动性，保证浆液能够达到土体或岩体需加固的位置，从而提高边坡或路基的稳定性。
具体实施方式
本发明的一种具有磁敏增稠作用的加固浆液，按照重量比包括以下组份：磁性颗粒1500-3000份、丙烯酰胺85-110份、交联剂5-20份、水900-1200份、引发剂0.5-5份、促凝剂5-15份、强还原剂1-3份、缓凝剂0-3份。
具体实施时，所述磁性颗粒为粒径为微米级的铁、钴、镍及其合金等多磁畴材料颗粒，其粒径在1-10微米之间。所述交联剂为N,N'-亚甲基双丙烯酰胺。所述引发剂为过硫酸铵。所述促凝剂为β-二甲氨基丙腈或三乙醇胺。所述强还原剂为硫酸亚铁。所述缓凝剂为铁氰化钾。
本发明的一种具有磁敏增稠作用的加固浆液的制备方法，包括以下步骤：
步骤1：按如下组分配比称重：磁性颗粒1500-3000份、丙烯酰胺85-110份、交联剂5-20份、水900-1200份、引发剂0.5-5份、促凝剂5-15份、强还原剂1-3份、缓凝剂0-3份；
步骤2：将丙烯酰胺、交联剂、促凝剂、强还原剂、缓凝剂与适量的水相互混合，搅拌均匀待完全溶解后作为甲液，备用；
步骤3：将引发剂与适量的水相互混合，搅拌均匀完全溶解后作为乙液，备用；
步骤4：在使用时，将步骤2备用的甲液、步骤3备用的乙液与磁性粉末进行混合，经过充分的搅拌，最终得到具有磁敏增稠作用的加固浆液。
下面结合实施例对本发明做进一步的解释说明。
实施例1
一种具有磁敏增稠作用的加固浆液，按照重量比包括以下组份：磁性颗粒1500份、丙烯酰胺85份、交联剂5份、水900份、引发剂0.5份、促凝剂5份、强还原剂1份。所述前述组份混合后制备的浆液的粘度为1.08×10-3Pa·s。
其中，磁性颗粒为Fe3O4粉末。交联剂为N,N'-亚甲基双丙烯酰胺。引发剂为过硫酸铵。促凝剂为β-二甲氨基丙腈。强还原剂为硫酸亚铁。
上述具有磁敏增稠作用的加固浆液的制备方法，包括以下步骤：
步骤1：按上述组分配比称重；
步骤2：将丙烯酰胺、交联剂、促凝剂、强还原剂、缓凝剂与适量的水相互混合，搅拌均匀待完全溶解后作为甲液，备用；
步骤3：将引发剂与适量的水相互混合，搅拌均匀完全溶解后作为乙液，备用；
步骤4：将步骤2备用的甲液、步骤3备用的乙液与磁性粉末进行混合，经过充分的搅拌，最终得到具有磁敏增稠作用的加固浆液。
上述具有磁敏增稠作用的加固浆液应用于高填路基、软土、岩溶塌陷等路基、边坡的防护与加固。
实施例2
一种具有磁敏增稠作用的加固浆液，按照重量比包括以下组份：磁性粉末1700份、丙烯酰胺90份、交联剂7份、水950份、引发剂1份、促凝剂7份、强还原剂1份。所述前述组份混合后制备的浆液的粘度为1.10×10-3Pa·s。
其中，磁性颗粒为Fe3N粉末。交联剂为N,N'-亚甲基双丙烯酰胺。引发剂为过硫酸铵。促凝剂为三乙醇胺。强还原剂为硫酸亚铁。
上述具有磁敏增稠作用的加固浆液的制备用方法及应用与实施例1相同。
实施例3
一种具有磁敏增稠作用的加固浆液，按照重量比包括以下组份：磁性颗粒2000份、丙烯酰胺95份、交联剂10份、水950份、引发剂1.5份、促凝剂10份、强还原剂2份、缓凝剂1份。所述前述组份混合后制备的浆液的粘度为1.12×10-3Pa·s。
其中，磁性颗粒为Co粉末。交联剂为N,N'-亚甲基双丙烯酰胺。引发剂为过硫酸铵。促凝剂为β-二甲氨基丙腈。缓凝剂为铁氰化钾。强还原剂为硫酸亚铁。
上述具有磁敏增稠作用的加固浆液的制备用方法及应用与实施例1相同。
实施例4
一种具有磁敏增稠作用的加固浆液，按照重量比包括以下组份：磁性颗粒2300份、丙烯酰胺100份、交联剂12份、水1000份、引发剂2份、促凝剂12份、强还原剂2份、缓凝剂1份。所述前述组份混合后制备的浆液的粘度为1.15×10-3Pa·s。
其中，磁性颗粒为羟基铁粉。交联剂为N,N'-亚甲基双丙烯酰胺。引发剂为过硫酸钾。促凝剂为三乙醇胺。缓凝剂为铁氰化钾。强还原剂为硫酸亚铁。
上述具有磁敏增稠作用的加固浆液的制备用方法及应用与实施例1相同。
实施例5
一种具有磁敏增稠作用的加固浆液，按照重量比包括以下组份：磁性颗粒2700份、丙烯酰胺105份、交联剂15份、水1100份、引发剂3份、促凝剂15份、强还原剂3份、缓凝剂2份。所述前述组份混合后制备的浆液的粘度为1.18×10-3Pa·s。
其中，磁性颗粒为Ni粉末。交联剂为N,N'-亚甲基双丙烯酰胺。引发剂为过硫酸钾。促凝剂为β-二甲氨基丙腈。缓凝剂为铁氰化钾。强还原剂为硫酸亚铁。
上述具有磁敏增稠作用的加固浆液的制备用方法及应用与实施例1相同。
实施例6
一种具有磁敏增稠作用的加固浆液，按照重量比包括以下组份：磁性颗粒3000份、丙烯酰胺110份、交联剂20份、水1200份、引发剂5份、促凝剂15份、强还原剂3份、缓凝剂3份。所述前述组份混合后制备的浆液的粘度为1.20×10-3Pa·s。
其中，磁性颗粒为纯铁粉。交联剂为N,N'-亚甲基双丙烯酰胺。引发剂为过硫酸钾。促凝剂为三乙醇胺。缓凝剂为铁氰化钾。强还原剂为硫酸亚铁。
上述具有磁敏增稠作用的加固浆液的制备用方法及应用与实施例1相同。
按照上述实施例1～6制得的具有磁敏增稠作用的加固浆液，采用旋转粘度计测定其粘度，并按照《化学灌浆土壤无侧限抗压强度指数试验方法》测定其Φ40mm×h100mm试模抗压强度。测试结果如表1所示。
表1
本发明的具有磁敏增稠作用的加固浆液，添加有磁性颗粒，在外加磁场的作用下，改变浆液的流动性。在实际施工中，可根据实际的地质条件，对其施加不同强度的外加磁场，调节注浆浆液的粘稠度，无需重新制备不同配合比的泥浆，节约施工时间。
添加有引发剂为过硫酸钾、促凝剂为β-二丙氨基丙腈或三乙醇胺，可以引发丙烯酰胺迅速发生乙烯类聚合反应。
添加有促凝剂三乙醇胺或β-二甲基丙腈，可以控制凝胶时间，随着促凝剂的增加，凝胶时间明显缩短。在促凝剂达到一定量时，浆液瞬间聚合。
添加有交联剂N,N'-亚甲基双丙烯酰胺，其与丙烯酰胺起共价交聚作用,生成不溶于水、具有弹性的高分子共聚体。
添加有缓凝剂铁氰化钾，可以控制起始凝聚时间,减缓聚合速度。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明的思想，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种具有磁敏增稠作用的加固浆液，其特征在于，按照重量比包括以下组份：磁性颗粒1500-3000份、丙烯酰胺85-110份、交联剂5-20份、水900-1200份、引发剂0.5-5份、促凝剂5-15份、强还原剂1-3份、缓凝剂0-3份。
2.如权利要求1所述的具有磁敏增稠作用的加固浆液，其特征在于，所述磁性颗粒为粒径为微米级的铁、钴、镍及其合金等多磁畴材料颗粒，其粒径在1-10微米之间。
3.如权利要求1所述的具有磁敏增稠作用的加固浆液，其特征在于，所述交联剂为N,N'-亚甲基双丙烯酰胺。
4.如权利要求1所述的具有磁敏增稠作用的加固浆液，其特征在于，所述引发剂为过硫酸铵。
5.如权利要求1所述的具有磁敏增稠作用的加固浆液，其特征在于，所述促凝剂为β-二甲氨基丙腈或三乙醇胺。
6.如权利要求1所述的具有磁敏增稠作用的加固浆液，其特征在于，所述强还原剂为硫酸亚铁。
7.如权利要求1所述的具有磁敏增稠作用的加固浆液，其特征在于，所述缓凝剂为铁氰化钾。
8.如权利要求1-7任一项所述的具有磁敏增稠作用的加固浆液的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1：按如下组分配比称重：磁性颗粒1500-3000份、丙烯酰胺85-110份、交联剂5-20份、水900-1200份、引发剂0.5-5份、促凝剂5-15份、强还原剂1-3份、缓凝剂0-3份；
步骤2：将丙烯酰胺、交联剂、促凝剂、强还原剂、缓凝剂与适量的水相互混合，搅拌均匀待完全溶解后作为甲液，备用；
步骤3：将引发剂与适量的水相互混合，搅拌均匀完全溶解后作为乙液，备用；
步骤4：在使用时，将步骤2备用的甲液、步骤3备用的乙液与磁性粉末进行混合，经过充分的搅拌，最终得到具有磁敏增稠作用的加固浆液。
9.如权利要求1-7任一项所述的具有磁敏增稠作用的加固浆液应用于高填路基、软土、岩溶塌陷等路基、边坡的防护与加固。
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