CN1104695A - 用于地面加固或防漏的液体灰浆 - Google Patents

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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碱金属铝酸盐溶液进行接 触而得到。
这种灰浆的制备方法，使用本方法制得的灰浆通 过注入法进行地面和/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，和这类灰浆的制备方法，使用该方法制备的灰浆可采用注入法使地面和/或建筑材料加固和/或防漏。
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能改善土地机械性，或者在防漏的情况下减小渗透性。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。
因此，在法国专利NO 2571734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NO 2528441中还描述了一种地面防漏和/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水含硅酸钙晶体。
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，与所希望的应用不协调，或者在开始时很粘稠。
那么，人们希望并且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出一种灰浆，这种灰浆在硬化之后具有满意的机械性能，在此或建筑材料防漏和/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碱金属铝酸盐溶液经接触而得到。
本发明还包括灰浆的制备方法，其特征在于使用碱金属硅酸盐溶液，碱金属多磷酸盐溶液、碱金属铝酸盐溶液。
本发明灰浆的优点是在硬化之前为液体，这样在地面渗透性范围特别大时都可使用。
本发明方法的优点是简单、使用经济。它还具有的优点是制备出均匀灰浆，未观察的任何沉淀。
在阅读下面的说明书和作为非限制性试给出的实施例，可更清楚地体会到本发明其他特点、细节和优点。
正如前面已明确指出，该灰浆和制备本发明灰浆的方法包括或使用一些目前研究比较确定的元素。该说明书的其它部分，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的碱金属是钠。由于清楚、简单的原因，在后面或前面的说明中，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，该方法使用碱金属硅酸盐溶液，其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。在下文中，这个比例将称之为Ri。
碱金属硅酸盐溶液的干物质，一般为约10-55%，最好干物质为30-50%。
由于实际应用的原因，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SiO2的含量最好低于或等于20%（重量），更好地是约5-15%（重量）。
按照本发明，对于碱金属多磷酸盐溶液应理解为平均链长大于或等于3的所有多磷酸盐溶液，这样，作为实例可以列举三聚磷酸钠，五聚磷酸钠和六偏磷酸钠。目前这些产品都在使用和销售。
一般的，人们使用多磷酸钠水溶液。所使用的水溶液最好是接近于多磷酸盐饱和状态，这样，作为实例可以使用P2O5为约8%（重量）的三聚磷酸钠水溶液。P2O5为约23%（重量）的五聚磷酸钠水溶液和P2O5为约28%（重量）的六偏磷酸钠水溶液。
实际应用的优选方法，硅酸盐和多磷酸盐的加入量是这样的，即SiO2/P2O5重量比大于或等于1。
本发明方法中使用的碱金属铝酸盐溶液可以是铝酸钠水溶液。
这种铝酸钠水溶液可用所有本身已知的方法得到。特别是，可采用将水加到铝酸钠粉末中来得到。
当制备铝酸钠水溶液时或之后，尤其当使用本发明方法时，最好加氢氧化钠。
同样，总碱金属量最好符合SiO2/M2O最终重量比低于1.5、优选为0.5-1.3，更优选为0.6-1.1所必需的量，M表示总碱金属。至于总碱金属，人们可理解为在使用本方法时以任何形成加入的碱金属，尤其是来自于碱金属的硅酸盐、铝酸盐、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Rf。
根据实施本发明的一个特定优选方式，其方法特征在于将碱金属硅酸盐和碱金属多磷酸盐溶液混合，其特征还在于然后将碱金属铝酸盐溶液加到所述混合物中。按照这个特定优选方式，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，其氢氧化钠可与铝酸钠溶液同时加入，或者在以后加入。
根据本发明，优先使用碱金属硅酸盐溶液和碱金属铝酸盐溶液，以便灰浆中Al/Si摩尔比为0.01-0.5，最好为0.05-0.4。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，以便灰浆中P2O5含量达约0.5-5%（重量），最好为0.8-4%（重量），而这种灰浆至多含约20%（重量）SiO2。
这样，一种本发明的特别有利的制备灰浆，其特征在于它含有约：
-至多20%（重量）SiO2；
-0.5-5%（重量）P2O5，SiO2/P2O5重量比大于或等于1;
-Al/Si摩尔比为0.01-0.5;
-SiO2/M2O重量比小于或等于1.5，M代表总的碱金属;
优选地，本发明灰浆的特征在于它含有约：
-5-15%（重量）SiO2；
-0.8-4%（重量）P2O5；
-AL/Si摩尔比为0.05-0.4
-SiO2/M2O重量比为0.5-1.3，更优选地为0.6-1.1;
M代表总的碱金属。
根据本发明的一种实施方式，该方法的特征在于它还可使用细颗粒二氧化硅，例如具体地为硅灰，优选为冷凝硅灰或沉淀二氧化硅。若能得到一种灰浆，其起始粘度很低，同时在凝固后具有令人满意的机械性质;这种实施方式是特别有意义的。使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，也为二氧化硅细颗粒中二氧化硅量一致）。
为了地面或建筑材料的防漏和/或加固而使用上述方法的情况下，所用化合物可以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，前一种实施方式的缺点是使用时是很繁杂，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为约23%（重量）五聚磷酸钠溶液。
然后在这个烧杯中加入铝酸钠碱溶液，它是由Carlo Erba公司生产的粉末铝酸钠（56%Al2O3;37% Na2O）制备的。
所加入的产品量是这样的，即所得到的灰浆含有SiO2含量为10%，Al/Si摩尔比为0.28，P2O5含量为0.93%，Rf比为1.02，水含量是77%。
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4分钟。
实施例2
以与上述实施例相同的方式进行，其不同之处在于Al/Si摩尔比为0.19，Rf是0.67。
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20小时。

Claims (18)

1、一种灰浆，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碱金属铝酸盐溶液进行接触而得到。
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具有SiO2/M2O重量比大于或等于1.3，最好大于或等于2;M代表一种碱金属。
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盐、碱金属五聚磷酸盐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最好是接近饱和状态的水溶液。
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这样的，即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，其特征在于碱金属铝酸盐溶液是铝酸盐水溶液。
10、根据上述权利要求之任一权利要求所述的灰浆，其特征在于加入碱金属氢氧化物。
11、根据上述权利要求之任一权利要求所述的灰浆，其特征在于总的碱金属量相应于SiO2/M2O最后重量比小于1.5，最好为0.5-1.3所必需的量;M代表总的碱金属。
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，其特征还在于然后往该混合物中加碱金属铝酸盐溶液。
13、根据上述权利要求之任一权利要求所述的灰浆，其特征在于灰浆中Al/Si摩尔比是0.01-0.5，最好是0.05-0.4。
14、根据上述权利要求之任一权利要求所述的灰浆，其特征在于灰浆中P2O5含量是约1-5%（重量），而该灰浆含有至多约20%（重量）SiO2。
15、根据上述权利要求之任一权利要求所述的灰浆，其特征在于添加细颗粒二氧化硅。
16、灰浆，其特征在于它具有约：
-最高达20%（重量）SiO2，
-0.5-5%（重量）P2O5，SiO2/P2O5重量比大于或等于1;
-Al/Si摩尔比是0.01-0.5;
-SiO2/M2O重量比低于或等于1.5;M代表总的碱金属。
17、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；
-0.8-4%（重量）P2O5，SiO2/P2O5重量比大于或等于1;
-Al/Si摩尔比为0.05-0.4;
-SiO2/M2O重量比为0.5-1.3;更优选为0.6-1.1;M代表总的碱金属。
18、根据权利要求1-17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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