CN1103389A - 用于注入地基的灌浆液 - Google Patents

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Abstract

一种用于注入地基的悬浮型灌浆液，尽管其粘度 低，胶凝结时间长，但具有良好的渗透性，固化后强度 较高。这些优点通过提供一种用于注入地基的灌浆 液实现，该灌浆液的有效成分包括矿渣和碱金属铝酸 盐。在上述灌浆液中，所述矿渣可以为比表面积为5000cm2/g或更高的细粒，所述碱金属铝酸盐的摩尔比([Me2O/[AL2O3]可以为2.8或更高。其中Me为碱金属，[Me2O]和[AL2O3]分别表示Me2O和AL2O3的摩尔浓度。

Description

本发明涉及一种用于注入地基的悬浮灌浆液，其有效成份包括矿渣和碱金属铝酸盐，特别是本发明涉及这样一种注地基的悬浮灌浆液，它具有极好的渗透性，并且尽管其粘度低、凝结时间长，但固结后地基强度相对较高。
过去人们知道，水玻璃与铝酸钠形成凝胶。但在这种情况下，该混合物（灌浆）凝结时间非常短，例如在一分钟内。特别是在夏季，灌浆凝结的时间缩短至几秒至十秒。因此，必须进行灌浆冷操作延长其凝结时间，或者必须向灌浆液中加入苛性苏打来延长凝结时间。
但在这种情况下，凝结时间的延长必须限制在几分钟内，以使凝固后有足够的强度。当然，如果加入到水玻璃中的铝酸钠的量很小，灌浆液的凝结时间突然变得较长。但固化后的强度变差，而强度在实际应用中是不能减少的。因此，在保证铝酸钠用量的前提下控制凝结时间可以说非常困难。
而且已知，铝酸钠作为反应剂被加入到含有苛性苏打的水玻璃中，以便在固化后获得足够的强度。但这时，获得的灌浆液不稳定，因为硅石容易从水玻璃中沉降，从而灌浆突然胶凝。
而且人们还知，例如熟石灰、碳酸钙等钙盐被加入到低摩尔比（SiO2摩尔浓度/Na2O摩尔浓度）的水玻璃中，或含有苛性苏打的水玻璃中以延长凝结时间。但在这种情况下，钙盐的溶解性很小，或很微弱，因此，所得的浆具有触变性和高粘性。其结果是，所得到的浆液的渗透性差，并且固化后强度低。
因此，本发明的一个目的是提供一种用于注入地基的悬浮灌浆液，它具有出色的渗透性，并且尽管其粘度低，凝结时间长，但固化后具有相对高的强度;克服了上述现有技术中的有关缺点。
为实现上述目的，按照本发明，提供了一种用于注入地基的灌浆液，其作为有效成份包括矿渣和碱金属铝酸盐。
在上述本发明中，所述矿渣可以是比表面积为5000cm2/g或更大的细粒，碱金属铝酸盐的摩尔比（[Me2O]/[Al2O3]可以为2.8或更大，其中Me意为碱金属，[Me2O]和[Al2O3]分别表示Me2O和AL2O3的摩尔浓度。
图1说明了涉及表3中实例号和4的通过时间与漏斗粘度间的关系。
结合附图，通过实施例对本发明进行描述。
矿渣一般与水泥性能不同之处在于，它不是自硬化的，并难于凝结。然而与之相反，本发明人发现，矿渣逐渐与碱金属铝酸盐反应并随后凝结，而且所述凝结受到碱金属铝酸盐的摩尔比和矿渣粒度的影响，并基于此理论实现本发明。
而且本发明人还发现，矿渣由碱金属铝酸盐硬化，并且矿渣和碱金属铝酸盐的混合物的渗透性出色，以此方式实现本发明。
一般，在现有技术中的由水玻璃-铝酸钠结合组成的灌浆中所用的铝酸钠的摩尔比（Na2O麻尔浓度/Al2O3摩尔浓度）为2或小于2，以便固化后获得高强度。
反之，在现有技术中由水泥-铝酸钠组合物构成的悬浮灌浆中所用的铝酸钠摩尔比较高。在这种情况下，尽管这种浆粘度较低，凝结时间长，但固化的灌浆强度较高。
发明人发现，虽然矿渣自身不能硬化，并且难于固化，但当它与碱金属铝酸盐在一起时，却有一些与水泥相似的性能。这就是说，由矿渣和高摩尔比铝酸钠构成的灌浆液与含水泥的灌浆相比粘度更低，凝结时间长，并且固化后的灌浆强度高。特别是，通过将碱金属铝酸盐的摩尔比保持在2.8或大于2.8，且通过粉碎将矿渣保持在比表面积为5000cm2/g或更大，所述优点显著增加。
本发明的机理被认为如下。
当碱金属铝酸盐的Me2O浓度较高时，矿渣中的硅石由于铝的两性电解质的作用而溶解。溶解的硅石与矿渣和碱金属铝酸盐中的铝反应，形成的硅石-铝-钙胶体。矿渣颗粒被包覆在胶体中，结果是灌浆液全都固化。因此，特别是当矿渣为细小颗粒，并且碱金属铝酸盐的摩尔比较高时，所述机理特别明显。
现在举例对本发明作更详细的描述，但这些例子不限制本发明。
1.所用材料
（1）矿渣
有两种矿渣。一种是硅酸盐型矿渣，另一种是非硅酸盐型矿渣。最普通的矿渣是炼铁高炉中形成的硅酸盐型矿渣，含有下列成份。
密度：3.2 , SiO2: 36.6%
CaO: 43.2% Al203: 11.0%
其它（MgO，FeO等）
在这些例子中，采用了表1中所示的几种所述硅酸盐型矿渣，每种通过磨制得到不同粒度。
表1
矿渣 比表面积（cm2/g)
(1)(2)(3)(4) 5800510042002800未磨制
（2）碱金属铝酸盐
在这些例子中所用的5种铝酸钠示于表2
表2
铝酸钠液体 密度20℃ AL2O3％ Na2O％ 摩尔比
（1）（2）（3）（4）（5） 1.481.391.321.301.28 14.9312.057.173.601.59 21.1321.4121.5922.0022.28 2.332.924.9510.0523.05
（3）水泥
这些例中采用比表面积为5000cm2/g的最普通的波持兰水泥。
2.由矿渣和铝酸钠混合物构成的灌浆
将表3中示出的成份混合获得各样品。并测定凝结时间，固化率和固化后灌浆的无束缚（unconfined）抗压强度。结果示于表3中。
表3中示出了该表中本发明的各例具有kgf/cm2值的固化后抗压强度，特别是，例1至4和例6至8，各有2.8或更高的铝酸钠的摩尔比，它们固化后的无束缚抗压强度为20至30kgf/cm2或更高，这与摩尔比小于2.8的例5相比是非常高的。而且，所有这些样品都具有30分钟或更长的凝结时间。特别是，例1至4和例6至8的凝结时间更长。这意味着各例中的渗透时间长，因此可以说各例的渗透性是出色的。
图1示出了例2和例4使用未碾碎的矿渣的通过时间与粘度（漏斗粘度：秒）之间的关系。从图1中得知下列事实，与例4相比，例2持续保持低粘度，仅在凝结前突然显示了高粘度。另一方面，例4在混合地点有相对高的粘度，并随时间粘度逐渐持续增加，直至凝结。
此外，由高摩尔比（表2中No.5）铝酸钠与各种粒度不同（表1中No.1至4的矿渣混合物构成的例1至4，均具有出色的固化后强度，大约为无束缚抗压强度30kgf/cm2，但在采用来碾碎矿渣的例4和采用比表面积为4200cm2/g的矿渣的例3中，固化率低90%，因为长时间后，这些样品的矿渣逐渐沉积。
另一方面，在矿渣的比表面积均大于5000kgf/cm2的例1和2中，几乎不发生粘土沉降，因此固化率约为100%。如上所述，当矿渣被磨细，特别是比表面积为5000kgf/cm2或更大，并且铝酸钠的摩尔比为2.8或更高时，样品强烈地固化，并且固化率突然增加。而且它们持续保持低粘度，因此渗透性很好。
3.与水泥组合
表4中提到采用矿渣与水泥组合，取代本发明的矿查。对这些样品测试，结果示于表4。
如表4所示，当矿渣和水泥均为细颗粒，并且铝酸钠摩尔比高时，凝结后的样品显示了良好的结果，几乎不受矿渣和水泥用量的影响。
包括矿渣和碱金铝酸盐的本发明的灌浆液的效果如下。
1.矿渣不自身固化。但当与碱金属铝酸盐混合时，混合物长时间内持续保持低粘度，此后突然凝结。
2.因此，该混合物具有低粘度和长凝结时间，结果是，可以认为其具有出色的渗透性。
3.此外，该混合物在固化后具有与水泥几乎同样的高强度。
4.若在该混合物中使用摩尔比为2.8或大于2.8碱金属铝酸盐和比表面积为5000cm2/g或更高的细碎矿渣，上述效果明显增加。

Claims (3)

1、一种用于注入地基的灌浆液，其有效成份包括矿渣和碱金属铝酸盐。
2、如权利要求1的一种注入地基的灌浆液，其特征在于，所述矿渣为比表面积为5000cm2/g或更高的细颗粒。
3、如权利要求1的一种注入地基的灌浆液，其特征在于，所述碱金属铝酸盐的摩尔比（[Me2O/[Al2O3]）为2.8或大于2.8，其中Me为碱金属，[Me2O]和[AL2O3]分别表示Me2O和AL2O3的摩尔浓度。
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