CN1104189A - 用于地面加固或防漏的无机灰浆 - Google Patents

用于地面加固或防漏的无机灰浆 Download PDF

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Abstract

灰浆，其特征在于它能通过将碱金属硅酸盐溶 液，碱金属多磷酸盐溶液和部分水溶性钙基化合物接 触而得到。
这种灰浆的制备方法，使用该方法制备的灰浆可 通过注入进行地面和/或建筑材料的防漏和/或加 固。

Description

本发明涉及一种主要、甚至完全是无机的灰浆，以及这种灰浆的制备方法，使用该方法制备的灰浆可通过注入使地面和/或建筑材料防漏和/或加固。
采用注入法处理地面和/或建筑材料在于使用可改变待处理土地特性的各种性质灰浆填充裂缝，孔或缝隙。
这些改变在加固的情况下可改善土地的机械性能，或者在防漏的情况下可减小渗透性。采用注射法处理以改变这两种性能也是可能的。
直到最近这些年原则上还都是采用注入有机灰浆进行地面或建筑材料的防漏和加固。然而，这些灰浆凝缩产物（注入或生成的化学产物分解）造成含水层和地表水的污染。
这样，地面防漏和/或加固方面的注入专家目前主要忧虑（实际上）是保护含水层的水质和诸如河水的地表水和储存水的水质。
那么，这种忧虑导致使用无机灰浆。
为了在技术上和经济上满足由生态学理由所规定的新限制，研究得出的结果主要公布在专利中。
这样，在法国专利NO2571734中，描述了一种地面加固和/或防漏的可注入含水灰浆，它含有无定形二氧化硅细颗粒和熟石灰颗粒。
然而，这种灰浆的缺点是凝固时间太长（约2天）。
在法国专利NO2528441中还描述了一种地面防漏剂和/或加固剂，它含有特定的二氧化硅浓的碱溶液，或许还含有石灰或钙盐。溶解的二氧化硅与钙反应生成含水硅酸钙晶体。
但是，这些灰浆的缺点是最终的机械性能不令人满意，或者凝固时间很短，与所希望的不协调，或者在开始时很粘稠。
那么，人们希望并构成本发明的一个目的是提出一种能控制凝固时间的灰浆制备方法。
本发明的另一个目的是提供一种灰浆，这种灰浆在硬化之后具有满意的机械性能，在地面或建筑材料防漏和/或加固时使用这种灰浆具有无污染的特点。
事实上涉及这种灰浆的本发明可以达到这些目的和其他目的。这种灰浆的特征在于它能由碱金属硅酸盐溶液，碱金属多磷酸盐溶液和部分水溶性钙基化合物进行接触而得到。
本发明还包括灰浆的制备方法，其特征在于它使用碱金属硅酸盐溶液、碱金属多磷酸盐溶液、部分水溶性钙基化合物。
本发明的方法的优点是使用简便、经济。
通过阅读下面的说明书和以非限制性方式给出的实施例将更清楚地体会到本发明的其他特点、细节和优点。
正如前面已明确指出，本发明灰浆和制备该灰浆的方法都包括或使用一些目前研究比较确定的元素。至于本说明书其余的部分，涉及所述元素所描述的全部内容对于使用这些元素的灰浆与方法都适用。
优选地，本发明方法使用的化合物中碱金属是钠。由于清楚、简单的原因，在下文和前文中，如使用术语“钠”或“氢氧化钠”，则可以分别表示更一般的术语“碱金属”或“碱金属氢氧化物”。
有利地，本方法使用碱金属硅酸盐溶液，其重量比（SiO2/M2O）大于或等于1.3，最好大于或等于2;M代表碱金属。在下文中，这个比例将称之为Ri。
碱金属硅酸盐溶液一般具有10-55%干物质，最好为约30-50%干物质。
由于实施应用的理由，特别是考虑待制备灰浆的粘度，加入碱金属硅酸盐溶液以便灰浆中SiO2含量最好低于或等于20%（重量），而更好是约5-10%（重量）。
按照本发明，关于碱金属多磷酸盐溶液可理解为平均链长大于或等于3的所有多磷酸盐溶液。这样，作为实例可列举三聚磷酸钠。五聚磷酸钠和六偏磷酸钠。目前这些产品都已使用并销售。
一般地，人们使用多磷酸钠水溶液，所使用的水溶液最好是接近多磷酸盐饱和状态。这样，作为实例可使用P2O5约8%（重量）的三聚磷酸钠水溶液，P2O5约23%（重量）的五聚磷酸钠水溶液，以及P2O5约28%（重量）的六偏磷酸钠水溶液。
实际应用的优选方法，硅酸盐与多磷酸盐的加入量是这样的，即SiO2/P2O5重量比大于或等于1。
按照本发明，可以使用任何钙盐，如氯化钙、碳酸钙、石灰、混合的化合物，如钙镁化合物，或它们的混合物作为部分水溶性钙基化合物。有利地，部分水溶性钙基化合物是石灰或石灰一碳酸钙混合物。
在地面或建筑材料防漏和/或加固时使用该方法的情况下，部分水溶性钙基化合物粒度是根据待处理材料或地面中缝隙大小选择的。实际上，部分水溶性钙基化合物是石灰微粒，更具体地是平均直径为0.5-9μm，最好1-4μm的石灰。
按照本发明优选实施方式，向上述其他化合物中加氢氧化钠。
这样，总的碱金属量最好相应于最终重量比（SiO2/M2O）小于1.5，优选为0.3-1.3，更优选为0.4-1.1所必需的量;M代表总的碱金属，关于总的碱金属，可以理解为在使用该方法时以任何形式加入的碱金属，更具体地说，来自于碱金属硅酸盐和多磷酸盐或氢氧化物溶液的碱金属。在下文中，这个比例称之为Rr。
使用该方法时，这些化合物可同时加入。
但是，按照本发明特定的优选实施方式，其方法特征在于将碱金属硅酸盐溶液与碱金属多磷酸盐溶液混合，其特征还在于然后在该混合物中加入部分水溶性钙基化合物。根据这个特定优选的方法，这样得到的灰浆延迟凝固效果更加突出。按照这个特定方式和在加氢氧化钠的情况下，其氢氧化钠或者与部分水溶性钙基化合物一起加入，或者以后加入。
按照本发明，优先使用碱金属硅酸盐溶液和部分水溶性钙基化合物，以便灰浆中Ca/Si摩尔比是约0.25-1，最好为0.3-1。这样得到的灰浆凝固时间长，同时避免其粘度太高，在地面或建筑材料加固和/或防漏使用时，粘度太高是有害的。
还应优先使用碱金属多磷酸盐溶液，以便该灰浆中P2O5含量在约3-12%（重量）之间，最好是5-10%（重量），而这种灰浆至多含20%（重量）SiO2。
这样，一种本发明待制备的特别有利的灰浆，其特征在于它具有约：
-最高达20%（重量）SiO2;
-3-12%（重量）P2O5，SiO2/P2O5重量比大于或等于1;
-Ca/Si摩尔比为0.25-1;
-SiO2/M2O重量比小于或等于1.5，M代表总的碱金属。
优选地，本发明的灰浆特征在于它具有约：
-5-15%（重量）SiO2;
-5-10%（重量）P2O5，SiO2/P2O5重量比大于或等于1;
-Ca/Si摩尔比为0.3-1;
-SiO2/M2O重量比为0.3-1.3，更优选地为0.4-1.1，M代表总的碱金属。
按照本发明一种实施方式，其方法特征在于它还使用细颗粒二氧化硅，具体地如硅灰，优选为冷凝硅灰、或沉淀二氧化硅。当人们能得到一种灰浆，其起始粘度低，同时在凝固后具有令人满意的机械性质，这种实施方案是特别有意义的。待添加细颗粒二氧化硅最大量最高可达到灰浆中SiO2含量为20%，更优选地为15%（这个含量与碱金属硅酸盐溶液中的二氧化硅量一致，也与细颗粒二氧化硅中的二氧化硅量一致）。
为了地面或建筑材料防漏和/或加固而使用上述方法的情况下，将所用的化合物分别注入待处理的材料中，或者最好预先混合，然后一起注入到待注入的材料中。第一种实施方式的缺点为使用时很繁杂。而且处理的质量没有稳定性（在缝隙中有组分不均一的危险）。
在下文和上文中的百分数无另外说明时都是以重量表示的。
下面给出的实施例说明本发明的不同方面，不是对其范围加以限定。
实施例1
在一烧杯中，将下列溶液混合：
-重量比Ri（SiO2/Na2O）＝3.3和干物质为33%的硅酸钠溶液;
-P2O5约28%（重量）的六偏磷酸钠溶液，
然后，在该烧杯中加入由Balthazard和Cotte
Figure 941075982_IMG1
生产的石灰微粒碱性悬浮液（Ca（OH）294.8%，CaCO33.4%，平均直径为3μm）。
所加入产品的量是所得的灰浆含有10%（重量）SiO2，Ca/Si摩尔比为0.5，7.1%（重量）P2O5和Rf比为0.75。
这样制得灰浆的起始粘度为27厘泊。
凝固时间为相应于这样制得的灰浆在翻倒时不再从烧杯壁流出所放置的时间，该时间是10分钟。
实施例2
以与上述实施例相同方式进行，其不同之处在于：
-用Sturge公司生产的20%碳酸钙悬溶液（Calofort U
Figure 941075982_IMG2
，平均直径1μm）代替石灰;
-加入产品的量是所得到的灰浆具有6.5%（重量）SiO2，Ca/Si摩尔比为0.5，4.75%P2O5（重量）和Rf为0.43。
凝固时间相应于这样制得的灰浆在翻倒时不再从烧杯壁流出所放置的时间，该时间是5分钟。

Claims (19)

1、灰浆，其特征在于它能通过将碱金属硅酸盐溶液、碱金属多磷酸盐溶液和部分水溶性钙基化合物进行接触而得到。
2、根据上述权利要求所述的灰浆，其特征在于碱金属是钠。
3、根据上述权利要求之任一权利要求所述的灰浆，其特征在于碱金属硅酸盐溶液的SiO2/M2O重量比大于或等于1.3，最好大于或等于2;M代表碱金属。
4、根据上述权利要求之任一权利要求所述的灰浆，其特征在于碱金属硅酸盐溶液具有约10-55%干物质，最好为30-50%干物质。
5、根据上述权利要求之任一权利要求所述的灰浆，其特征在于加入碱金属硅酸盐溶液以便灰浆中SiO2含量低于或等于20%（重量），优选为约5-15%（重量）。
6、根据上述权利要求之任一权利要求所述的灰浆，其特征在于多磷酸盐溶液是碱金属三聚磷酸钠溶液，碱金属五聚磷酸盐溶液或碱金属六偏磷酸盐溶液。
7、根据上述权利要求之任一权利要求所述的灰浆，其特征在于多磷酸盐溶液优选是接近饱和的水溶液。
8、根据上述权利要求之任一权利要求所述的灰浆，其特征在于硅酸盐与多磷酸盐加入量是SiO2/P2O5重量比大于或等于1。
9、根据上述权利要求之任一权利要求所述的灰浆，其特征在于部分水溶性钙基化合物选自于钙盐、碳酸钙，如钙镁化合物之类混合物，或它们的混合物。
10、根据上述权利要求之任一权利要求所述的灰浆，其特征在于部分水溶性钙基化合物是石灰微粒，尤其是平均直径为约0.5-9μm，优选为1-4μm的石灰。
11、根据上述权利要求之任一权利要求所述的灰浆，其特征在于加入碱金属氢氧化物。
12、根据上述权利要求之任一权利要求所述的灰浆，其特征在于总的碱金属量相应于SiO2/M2O最终摩尔比低于1.5，优选为0.3-1.3所必需的量，M代表总的碱金属。
13、根据上述权利要求之任一权利要求所述的灰浆，其特征在于将碱金属硅酸盐溶液与碱金属多磷酸盐溶液混合，其特征还在于然后在该混合物中加入其水溶性化合物。
14、根据上述权利要求之任一权利要求所述的灰浆，其特征在于该灰浆中Ca/Si摩尔比为约0.25-1，优选为0.3-1。
15、根据上述权利要求之任一权利要求所述的灰浆，其特征在于该灰浆中P2O5含量为约3-12%（重量），优选为5-10%（重量），而这灰浆中至多含约20%（重量）SiO2。
16、根据上述权利要求之任一权利要求所述的灰浆，其特征在于添加细颗粒二氧化硅。
17、灰浆，其特征在于它具有约：
-最高达20%（重量）SiO2;
-3-12%（重量）P2O5，SiO2/P2O5重量比大于或等于1;
-Ca/Si摩尔比为0.25-1;
-SiO2/M2O重量比小于或等于1.5，M代表总的碱金属。
18、根据上述权利要求所述的灰浆，其特征在于它具有约：
-5-15%（重量）SiO2;
-5-10%（重量）P2O5，SiO2/P2O5重量比大于或等于1;
-Ca/Si摩尔比为0.3-1。
-SiO2/M2O重量比为0.3-1.3，更优选地为0.4-1.1，M代表总的碱金属;。
19、根据权利要求1-18之任一权利要求所述灰浆通过注入应用于地面和/或建筑材料防漏和/或加固。
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