CN110054458A - 复合注浆材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种复合注浆材料及其制备方法。本发明涉及复合注浆技术领域，其原料按重量分数计包括：水泥、润湿剂、调节剂。本发明还公开了一种复合注浆材料的制备方法，将上述的复合注浆材料的原料混合，其制得的复合注浆材料具有浆液能够水下抗分散、成本相比特种浆材更低廉的优点。

Description

复合注浆材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及复合注浆材料领域，特别是一种复合注浆材料及其制备方法。
背景技术
灌浆材料是指在一定压力作用下灌入底层、岩石或构筑物中的缝隙、孔洞中,达到减少挤出渗漏、改善裂隙岩体的物理力学性质，增加建筑物和构筑物地基的整体稳定性，提高其抗渗性、强度、耐久性的流体质材料。灌浆材料种类繁多,一般主要分为无机灌浆材料和有机灌浆材料。
无机灌浆材料主要是水泥浆，水泥砂浆、超细水泥浆、粘土浆、水泥粘土浆、水泥石灰浆等。其中，水泥浆是目前应用范围最广、需求量最大的无机灌浆材料。水泥浆具有料源广、成本低、配浆简单、灌浆操作工艺方便等优点，因此在各类灌浆工程中广泛使用。然而，水泥浆液凝结时间长，在有动水条件下，容易流失，被水冲走；强度发展缓慢，不能达到某些特殊要求的作业中；凝结受温度影响较大，低温环境下施工困难，水泥浆在水下易被冲散，同时由于初凝期较长导致材料的大量冲散后的浪费。
发明内容
本发明的第一目的在于克服现有技术的缺点，提供一种复合注浆材料,其具有浆液能够水下抗分散、成本相比特种浆材更低廉的优点。
本发明的第二目的在于克服现有技术的缺点，提供一种复合注浆材料的制备方法,其具有制备简单高效的优点。
本发明的目的通过以下技术方案来实现：
一种复合注浆材料，其原料按重量分数计包括：水泥、润湿剂、调节剂。
进一步地，润湿剂包括大分子聚醚多元醇、聚酯多元醇、聚醚、小分子聚醚多元醇以及丙三醇中的一种或者多种。
进一步地，聚醚多元醇选自山东一诺威新材料有限公司生产的INOVOL C3050A聚醚多元醇、NOVOL R403聚醚多元醇、INOVOL R6332聚醚多元醇、INOVOL S303A聚醚多元醇、INOVOL C210聚醚多元醇、INOVOL C204聚醚多元醇中的一种或者多种。
和/或,大分子聚醚多元醇的粘度范围为1000～4000mPa.s；
和/或,小分子聚醚多元醇粘度小于200mPa.s。
进一步地，聚酯多元醇选自旭川化学(苏州)有限公司生产的XCPA-322、XCPA-320、XCP-355、XCP-900D、XCP-1000M、XCP-1000PM中的一种或者多种；
和/或，聚醚包括：PEG-200、PEG-400。
进一步地，调节剂包括聚氨酯预聚体或复合纤维素中的一种；调节剂选自聚氨酯预聚体时，水泥、润湿剂以及调节剂重量之比为：100:30～60:20～40调节剂选自复合纤维素时，水泥、润湿剂以及调节剂按重量之比为：100:50～100:1～10。
进一步地，聚氨酯预聚体原料包括异氰酸酯，异氰酸酯包括甲苯二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、多苯基多亚甲基多异氰酸酯以及苯二亚甲基二异氰酸酯中的一种或者多种。
进一步地，复合纤维素包括无水氯化钙、轻烧氧化镁以及羟丙基甲基纤维素。
进一步地，其原料还包括添加剂1-5份，添加剂包括偶联剂、基材润湿分散剂以及催化剂中的一种或者多种。
进一步地，偶联剂包括：KH563、KH560、KH561中的一种或多种；
和/或，基材润湿分散剂包括：聚醚改性聚二甲基硅氧烷(BYK-341、BYK-330)、聚酯改性聚二甲基硅氧烷(BYK310)、改性聚硅氧烷溶液、硅油(M9903、M9901)中的一种或多种；
和/或，催化剂包括：辛酸亚锡、二月桂酸二丁基锡、异辛酸钾和油酸钾中的一种或者多种。
一种复合注浆材料的制备方法，其将上述的复合注浆材料的原料混合。
进一步地，复合注浆材料的原料还包括添加剂1-5份，添加剂包括偶联剂、基材润湿分散剂以及催化剂中的一种或者多种；
将润湿剂、调节剂以及添加剂混合制得混合液，将混合液与水泥混合制得复合注浆材料。
本发明具有以下优点：
润湿剂和聚氨酯预聚体反应制备成聚氨酯，同时未反应完的润湿剂类物质具有良好的吸水性能，制得的复合注浆材料整体具有疏水，抗分散，抗冲击的优点，调节剂选自复合纤维素时，多元醇提供的水分保证水泥完成水化反应。复合纤维素中的无水氯化钙促进水化反应，轻烧氧化镁保证复合注浆材料具有微膨胀，纤维素保证浆液不产生泌水，制得的复合注浆材料具有生产成本低以及疏水的优点。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。因此，以下对提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明一些实施例提供一种复合注浆材料，其原料按重量分数计包括：水泥、润湿剂、调节剂。
例如在本发明的一些实施例中，
调节剂包括聚氨酯预聚体或复合纤维素中的一种；调节剂选自聚氨酯预聚体时，制得的复合注浆材料具有抗分散、抗冲以及疏水的优点，水泥、润湿剂以及调节剂重量之比为：100:30～60:20～40。
调节剂选自复合纤维素时，制得的复合注浆材料具有生产成本低以及疏水的优点，水泥、润湿剂以及调节剂按重量之比为：100:50～100:1～10。。
润湿剂包括大分子聚醚多元醇、聚酯多元醇、聚醚、小分子聚醚多元醇以及丙三醇中的一种或者多种。
聚醚多元醇选自山东一诺威新材料有限公司生产的INOVOL C3050A聚醚多元醇、NOVOL R403聚醚多元醇、INOVOL R6332聚醚多元醇、INOVOL S303A聚醚多元醇、INOVOLC210聚醚多元醇、INOVOL C204聚醚多元醇中的一种或者多种。
和/或,大分子聚醚多元醇的粘度范围为1000～4000mPa.s；
和/或,小分子聚醚多元醇粘度小于200mPa.s。
聚酯多元醇选自旭川化学(苏州)有限公司生产的XCPA-322、XCPA-320、XCP-355、XCP-900D、XCP-1000M、XCP-1000PM中的一种或者多种；
和/或，聚醚包括：PEG-200、PEG-400。
聚氨酯预聚体的合成所用异氰酸酯包括甲苯二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、多苯基多亚甲基多异氰酸酯以及苯二亚甲基二异氰酸酯中的一种或者多种。
复合纤维素包括无水氯化钙、轻烧氧化镁以及羟丙基甲基纤维素。
复合注浆材料的原料还包括包括添加剂1-5份，添加剂包括偶联剂、基材润湿分散剂以及催化剂中的一种或者多种。例如在本发明的一些实施例中，添加剂其份数可以设置为1份、2份、3份、4份、5份。
偶联剂包括KH563、KH560、KH561中的一种或多种；和/或，基材润湿分散剂包括：聚醚改性聚二甲基硅氧烷(BYK-341、BYK-330)、聚酯改性聚二甲基硅氧烷(BYK310)、改性聚硅氧烷溶液、硅油(M9903、M9901)中的一种或多种；
和/或，催化剂包括：辛酸亚锡、二月桂酸二丁基锡、异辛酸钾和油酸钾中的一种或者多种。
本发明一些实施例提供一种复合注浆材料的制备方法，将上述的复合注浆材料的原料混合。
将润湿剂和调节剂混合制得混合液，将混合液与水泥混合制得复合注浆材料。
实施例1
本实施例提供一种复合注浆材料，配制其原料按重量分数计包括：硅酸盐水泥100g，润湿剂30g、甲苯二异氰酸酯合成的聚氨酯预聚体20g,还包括KH563、聚醚改性聚二甲基硅氧烷(BYK-330)和辛酸亚锡各1g。
本实施例提供一种复合注浆材料的制备方法，将上述配制好的原料中除硅酸盐水泥的组分进行搅拌混合一分钟，再加入硅酸盐水泥进行搅拌混合3分钟完成制浆。
实施例2
本实施例提供一种复合注浆材料，配制其原料按重量分数计包括：硅酸盐水泥100g，润湿剂40g、苯二亚甲基二异氰酸酯合成的聚氨酯预聚体20g,还包括KH561 1g、硅油(M9903)2g和异辛酸钾1g。
本实施例提供一种复合注浆材料的制备方法，将上述配制好的原料中除硅酸盐水泥的组分进行搅拌混合一分钟，再加入硅酸盐水泥进行搅拌混合3分钟完成制浆。
实施例3
本实施例提供一种复合注浆材料，配制其原料按重量分数计包括：硅酸盐水泥100g，润湿剂40g、苯二亚甲基二异氰酸酯合成的聚氨酯预聚体30g,还包括KH560 1g、聚醚改性聚二甲基硅氧烷(BYK-341)2g和油酸钾1g。
本实施例提供一种复合注浆材料的制备方法，将上述配制好的原料中除硅酸盐水泥的组分进行搅拌混合一分钟，再加入硅酸盐水泥进行搅拌混合3分钟完成制浆。
实施例4
本实施例提供一种复合注浆材料，配制其原料按重量分数计包括：硅酸盐水泥100g，润湿剂50g、多苯基多亚甲基多异氰酸酯合成的聚氨酯预聚体30g，还包括KH5611.5g、改性聚硅氧烷溶液1.5g和二月桂酸二丁基锡1g。
本实施例提供一种复合注浆材料的制备方法，将上述配制好的原料中除硅酸盐水泥的组分进行搅拌混合一分钟，再加入硅酸盐水泥进行搅拌混合3分钟完成制浆。
实施例5
本实施例提供一种复合注浆材料，配制其原料按重量分数计包括：硅酸盐水泥100g，润湿剂50g、甲苯二异氰酸酯合成的聚氨酯预聚体40g,还包括硅油(M9903)3g、异辛酸钾1g。
本实施例提供一种复合注浆材料的制备方法，将上述配制好的原料中除硅酸盐水泥的组分进行搅拌混合一分钟，再加入硅酸盐水泥进行搅拌混合3分钟完成制浆。
实施例6
本实施例提供一种复合注浆材料，配制其原料按重量分数计包括：硅酸盐水泥100g，润湿剂60g、二苯基甲烷二异氰酸酯合成的聚氨酯预聚体40g，还包括KH560、聚酯改性聚二甲基硅氧烷各2g和二月桂酸二丁基锡1g。
本实施例提供一种复合注浆材料的制备方法，将上述配制好的原料中除硅酸盐水泥的组分进行搅拌混合一分钟，再加入硅酸盐水泥进行搅拌混合3分钟完成制浆。
实施例7
本实施例提供一种复合注浆材料，配制其原料按重量分数计包括：硅酸盐水泥100g，润湿剂100g以及无水氯化钙、轻烧氧化镁以及羟丙基甲基纤维素按重量之比1:1:1混合，复合纤维素的总重量分数为10g。
本实施例提供一种复合注浆材料的制备方法，将上述配制好的原料中除硅酸盐水泥的组分进行搅拌混合一分钟，再加入硅酸盐水泥进行搅拌混合3分钟完成制浆。
实施例8
本实施例提供一种复合注浆材料，配制其原料按重量分数计包括：硅酸盐水泥100g，润湿剂90g以及无水氯化钙、轻烧氧化镁以及羟丙基甲基纤维素按重量之比1:2:3混合，复合纤维素的总重量分数为8g。
本实施例提供一种复合注浆材料的制备方法，将上述配制好的原料中除硅酸盐水泥的组分进行搅拌混合一分钟，再加入硅酸盐水泥进行搅拌混合3分钟完成制浆。
实施例9
本实施例提供一种复合注浆材料，配制其原料按重量分数计包括：硅酸盐水泥100g，润湿剂80g以及无水氯化钙、轻烧氧化镁以及羟丙基甲基纤维素按重量之比2:1:1混合，复合纤维素的总重量分数为7g。
本实施例提供一种合注浆材料的制备方法，将上述配制好的原料中除硅酸盐水泥的组分进行搅拌混合一分钟，再加入硅酸盐水泥进行搅拌混合3分钟完成制浆。
实施例10
本实施例提供一种复合注浆材料，配制其原料按重量分数计包括：硅酸盐水泥100g，润湿剂70g以及无水氯化钙、轻烧氧化镁以及羟丙基甲基纤维素按重量之比3:1:1混合，复合纤维素的总重量分数为6g。
本实施例提供一种复合注浆材料的制备方法，将上述配制好的原料中除硅酸盐水泥的组分进行搅拌混合一分钟，再加入硅酸盐水泥进行搅拌混合3分钟完成制浆。
实施例11
本实施例提供一种复合注浆材料，配制其原料按重量分数计包括：硅酸盐水泥100g，润湿剂60g以及无水氯化钙、轻烧氧化镁以及羟丙基甲基纤维素按重量之比1:2:1混合，复合纤维素的总重量分数为4g。
本实施例提供一种复合注浆材料的制备方法，将上述配制好的原料中除硅酸盐水泥的组分进行搅拌混合一分钟，再加入硅酸盐水泥进行搅拌混合3分钟完成制浆。
实施例12
本实施例提供一种复合注浆材料，配制其原料按重量分数计包括：硅酸盐水泥100g，润湿剂50g以及无水氯化钙、轻烧氧化镁以及羟丙基甲基纤维素按重量之比3:2:1混合，复合纤维素的总重量分数为2g。
本实施例提供一种复合注浆材料的制备方法，将上述配制好的原料中除硅酸盐水泥的组分进行搅拌混合一分钟，再加入硅酸盐水泥进行搅拌混合3分钟完成制浆。
实施例1-12中，润湿剂的组成及其配比见表1
表1实施例1-12中，润湿剂的组成及其配比
试验例
将实施例1、3、5、7、9、11提供的复合注浆材料作为试验组，将市面上购买得到的注浆材料作为对照组，分别进行浇注，并对所得产品的指标进行检测，所得数据见表2
表2实施例1、3、5、7、9、11以及对照组制得产品的指标
由上表可知，以上实施例中的复合注浆材料固结体强度与抗拉强度较高。本发明制得产品在水下亦能凝结成型，强度受影响较小。传统的注浆材料的抗压强度能达到33MPa，其抗分散性能均远低于本发明制得产品的性能指标。本发明的注浆加固材料既克服了传统注浆材料的固结体强度和拉伸强度低的问题，也解决了现有聚氨酯加固注浆材料反应温度高，在使用过程中带来的危险。本发明所得材料的固化时间可以通过复合纤维素及其他原料的量来调节，通过增加复合纤维素的量来加快固化时间。

Claims (10)

1.一种复合注浆材料，其特征在于，其原料包括：水泥、润湿剂以及调节剂。
2.根据权利要求1所述的一种复合注浆材料，其特征在于，所述润湿剂包括大分子聚醚多元醇、聚酯多元醇、聚醚、小分子聚醚多元醇以及丙三醇中的一种或者多种。
3. 根据权利要求2所述的一种复合注浆材料，其特征在于，所述聚醚多元醇、小分子聚醚多元醇选自山东一诺威新材料有限公司生产的INOVOL C3050A聚醚多元醇、NOVOL R403聚醚多元醇、INOVOL R6332聚醚多元醇、INOVOL S303A聚醚多元醇、INOVOL C210聚醚多元醇、INOVOL C204聚醚多元醇中的一种或者多种；
和/或,所述大分子聚醚多元醇的粘度范围为1000～4000mPa.s；
和/或,所述小分子聚醚多元醇粘度小于200mPa.s。
4. 根据权利要求3所述的一种复合注浆材料，其特征在于，所述聚酯多元醇选自旭川化学（苏州）有限公司生产的XCPA-322、XCPA-320、XCP-355、XCP-900D、XCP-1000M、XCP-1000PM中的一种或者多种 ；
和/或，聚醚包括：PEG-200、PEG-400。
5.根据权利要求1所述的一种复合注浆材料，其特征在于，所述调节剂包括聚氨酯预聚体或复合纤维素中的一种；所述调节剂选自聚氨酯预聚体时，所述水泥、所述润湿剂以及所述调节剂重量之比为：100:30～60:20～40所述调节剂选自复合纤维素时，所述水泥、所述润湿剂以及所述调节剂按重量之比为：100:50～100:1～10。
6.根据权利要求5所述的一种复合注浆材料，其特征在于，所述聚氨酯预聚体原料包括异氰酸酯，所述异氰酸酯包括甲苯二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、多苯基多亚甲基多异氰酸酯以及苯二亚甲基二异氰酸酯中的一种或者多种。
7.根据权利要求5所述的一种复合注浆材料，其特征在于，所述复合纤维素包括无水氯化钙、轻烧氧化镁以及羟丙基甲基纤维素。
8.根据权利要求1所述的一种复合注浆材料，其特征在于，其原料还包括添加剂2-10份，所述添加剂包括偶联剂、基材润湿分散剂以及催化剂中的一种或者多种。
9.根据权利要求8所述的一种复合注浆材料，其特征在于，所述偶联剂包括：中的KH563、KH560、KH561一种或多种；
和/或，所述基材润湿分散剂包括：聚醚改性聚二甲基硅氧烷（BYK-341、BYK-330）、聚酯改性聚二甲基硅氧烷（BYK310）、改性聚硅氧烷溶液、硅油(M9903、M9901)中的一种或多种；
和/或，所述催化剂包括：辛酸亚锡、二月桂酸二丁基锡、异辛酸钾和油酸钾中的一种或者多种。
10.一种复合注浆材料的制备方法，其特征在于，将权利要求1-9任一项所述的复合注浆材料的原料混合。
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