CN111170700B - 一种均匀不泌水微膨胀的盾构同步注浆材料及其制备方法 - Google Patents

一种均匀不泌水微膨胀的盾构同步注浆材料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种均匀不泌水微膨胀的盾构同步注浆材料及其制备方法。本发明提供的均匀不泌水微膨胀的盾构同步注浆材料，按重量份计，包括以下组分：硅酸盐水泥80~120份，膨润土60~90份、河砂550~580份、粉煤灰200~250份、减水剂0.5~1份、纤维素醚0.3~0.5份、引气剂0.2~0.3份及膨胀剂0.1~0.3份。本发明技术方案提供的均匀不泌水微膨胀的盾构同步注浆材料在现场与水进行混合时，可以根据减水剂、纤维素醚等的搭配和加水量来控制注浆材料的施工性，当浆体材料稠度合适时，该盾构同步注浆材料在运输和注浆过程中，浆体状态均匀不泌水。

Description

一种均匀不泌水微膨胀的盾构同步注浆材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及建筑材料技术领域，特别涉及一种均匀不泌水微膨胀的盾构同步注浆材料及其制备方法。
背景技术
盾构同步注浆材料是用于地铁盾构施工中洞体与管片圆环间建筑空隙的一种填充注浆材料，盾尾脱离管片后，土体和管片之间存在空隙，此时浆液迅速填充空隙，可立即弥补土层损失，起到预防地表沉降、稳固管片及防治管片偏移的作用。传统盾构同步注浆材料为保证泵送施工性，通常采用较大的加水量，虽然满足了浆液的流动性，但容易出现泌水、离析的问题，而浆体固结收缩率较低，在浆体固结成型后，易出现收缩导致地表沉降，从而严重影响工程质量。
发明内容
本发明的主要目的是提供一种均匀不泌水微膨胀的盾构同步注浆材料及其制备方法，旨在解决传统盾构同步注浆材料在浆体固结成型后，易出现收缩导致地表沉降的技术问题。
为实现上述目的，本发明提出了一种均匀不泌水微膨胀的盾构同步注浆材料，按重量份计，包括以下组分：
硅酸盐水泥80~120份，膨润土60~90份、河砂550~580份、粉煤灰200~250份、减水剂0.5~1份、纤维素醚0.3~0.5份、引气剂0.2~0.3份及膨胀剂0.1~0.3份。
优选的，所述膨润土为钠基膨润土。
优选的，所述减水剂包括：
由酯化大单元甲基丙烯酸甲氧基聚乙二醇（MPEG-MAA）和甲基丙烯酸（MAA）自由基共聚而成的甲基丙烯酸/烯酸甲酯共聚物、由烯丙基醚与马来酸酐交替共聚而成的丙烯基共聚物中的任意一种。所述减水剂的减水率大于25%。
优选的，所述纤维素醚包括：
甲基羟丙基纤维素醚、甲基羟乙基纤维素醚及甲基纤维素醚中的一种或多种。
优选的，所述引气剂为阴离子型表面活性剂类引气剂，包括α-烯基磺酸钠引气剂。α-烯基磺酸钠类引气剂主要成分为α-烯基磺酸钠，易溶于水中产生气泡。
优选的，所述膨胀剂为发气型塑性膨胀剂。发气型塑性膨胀剂的主要化学成分为偶氮二甲酰胺，在碱性环境下可以自身发生分解生成氮气。
为实现上述目的，本发明还提出一种均匀不泌水微膨胀的盾构同步注浆材料的制备方法，包括上述原料，其特征在于，包括以下步骤：
将硅酸盐水泥、膨润土，河砂、粉煤灰、减水剂、纤维素醚、引气剂及膨胀剂混合后，转移至干混砂浆搅拌机，在转速800~1000rpm/min下，分散8~10min，得到均匀不泌水微膨胀的盾构同步注浆材料。
本发明技术方案提供的均匀不泌水微膨胀的盾构同步注浆材料在现场与水进行混合时，可以根据减水剂、纤维素醚等的搭配和加水量来控制注浆材料的施工性，当浆体材料稠度合适时，该盾构同步注浆材料在运输和注浆过程中，浆体状态均匀不泌水。减水剂分子可吸附在浆体颗粒表面，由于静电斥力和空间位阻的作用，使浆体颗粒离散，保证浆体流动性，从而避免浆体颗粒在水中絮凝，水被包裹在其中，无法充分混合，造成浆体需水量较大的问题。同时，纤维素醚在水中溶解，提高了液相的粘度，浆体颗粒沉降受阻，进而保证了浆体状态的均匀不泌水。引气剂分子溶于水后，憎水基在水气界面上，向空气面定向吸附，吸水基在浆体水界面上，与水化粒子相吸附，憎水基背离水化粒子，形成憎水化吸附层，并靠近空气界面，形成大量微细气泡，改善了浆料的泵送性和施工性。膨胀剂在碱性环境下，自身发生分解，不断产生氮气，在注浆完成后，浆体团结率较大，具有轻微的膨胀效果，从而确保浆体同步填充空隙，空隙不塌陷，地表不沉降，浆体微膨胀作用能更好的稳固管片、防止管片偏移。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做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。
应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1
1、注浆材料的原料配比及制备方法
将普通硅酸盐水泥80KG、膨润土90KG，河砂580KG、粉煤灰250KG、减水剂0.5KG、纤维素醚0KG、发气型塑性膨胀剂0.2KG及α-烯基磺酸钠引气剂0.2KG混合后，转移至干混砂浆搅拌机，在转速800~1000rpm/min下，分散8~10min，得到均匀不泌水微膨胀的盾构同步注浆材料；
2、使用方法
将盾构同步注浆材料与水按1:0.24的质量百分比，充分混合搅拌后在2h内完成泵送注浆施工。为了便于区分，将实施例1中盾构同步注浆材料与水混合后得到的施工材料命名为1#。
实施例2
1、将普通硅酸盐水泥80KG、膨润土90KG，河砂580KG、粉煤灰250KG、减水剂0.5KG、纤维素醚0.2KG、发气型塑性膨胀剂0.2KG及α-烯基磺酸钠引气剂0.2KG混合后，转移至干混砂浆搅拌机，在转速800~1000rpm/min下，分散8~10min，得到均匀不泌水微膨胀的盾构同步注浆材料；
2、使用方法
将盾构同步注浆材料与水按1:0.24的质量百分比，充分混合搅拌后在2h内完成泵送注浆施工。为了便于区分，将实施例2中盾构同步注浆材料与水混合后得到的施工材料命名为2#。
实施例3
1、将普通硅酸盐水泥80KG、膨润土90KG，河砂580KG、粉煤灰250KG、减水剂0.5KG、纤维素醚0.3KG、发气型塑性膨胀剂0.2KG及α-烯基磺酸钠引气剂0.2KG混合后，转移至干混砂浆搅拌机，在转速800~1000rpm/min下，分散8~10min，得到均匀不泌水微膨胀的盾构同步注浆材料；
2、使用方法
将盾构同步注浆材料与水按1:0.24的质量百分比，充分混合搅拌后在2h内完成泵送注浆施工。为了便于区分，将实施例3中盾构同步注浆材料与水混合后得到的施工材料命名为3#。
实施例4
1、将普通硅酸盐水泥80KG、膨润土90KG，河砂580KG、粉煤灰250KG、减水剂0.5KG、纤维素醚0.4KG、发气型塑性膨胀剂0.2KG及α-烯基磺酸钠引气剂0.2KG混合后，转移至干混砂浆搅拌机，在转速800~1000rpm/min下，分散8~10min，得到均匀不泌水微膨胀的盾构同步注浆材料；
2、使用方法
将盾构同步注浆材料与水按1:0.24的质量百分比，充分混合搅拌后在2h内完成泵送注浆施工。为了便于区分，将实施例4中盾构同步注浆材料与水混合后得到的施工材料命名为4#。
实施例5
1、将普通硅酸盐水泥80KG、膨润土90KG，河砂580KG、粉煤灰250KG、减水剂0.5KG、纤维素醚0.5KG、发气型塑性膨胀剂0.2KG及α-烯基磺酸钠引气剂0.2KG混合后，转移至干混砂浆搅拌机，在转速800~1000rpm/min下，分散8~10min，得到均匀不泌水微膨胀的盾构同步注浆材料；
2、使用方法
将盾构同步注浆材料与水按1:0.24的质量百分比，充分混合搅拌后在2h内完成泵送注浆施工。为了便于区分，将实施例5中盾构同步注浆材料与水混合后得到的施工材料命名为5#。
实施例6
1、将普通硅酸盐水泥80KG、膨润土90KG，河砂580KG、粉煤灰250KG、减水剂0.5KG、纤维素醚0.6KG、发气型塑性膨胀剂0.2KG及α-烯基磺酸钠引气剂0.2KG混合后，转移至干混砂浆搅拌机，在转速800~1000rpm/min下，分散8~10min，得到均匀不泌水微膨胀的盾构同步注浆材料；
2、使用方法
将盾构同步注浆材料与水按1:0.24的质量百分比，充分混合搅拌后在2h内完成泵送注浆施工。为了便于区分，将实施例6中盾构同步注浆材料与水混合后得到的施工材料命名为6#。
对比实施例1
1、将普通硅酸盐水泥80KG、膨润土90KG，河砂580KG、粉煤灰250KG、混合后，转移至干混砂浆搅拌机，在转速800~1000rpm/min下，分散8~10min，得到均匀不泌水微膨胀的盾构同步注浆材料；
2、使用方法
将盾构同步注浆材料与水按1:0.24的质量百分比，充分混合搅拌后在2h内完成泵送注浆施工。为了便于区分，将对比实施例1中盾构同步注浆材料与水混合后得到的施工材料命名为0#。
表1为实施例1至实施例6以及对比实施例1中盾构同步注浆材料与水混合后得到的施工材料的原料配比数据，（单位：KG）。
Figure 713726DEST_PATH_IMAGE001
参照《GB/T 50448-2008水泥基灌浆材料应用技术规范》测试盾构同步注浆材料的截锥流动，参照《JGJ 70-2009建筑砂浆基本性能试验方法》测试盾构同步注浆材料的浆体湿密度、稠度、分层度和28天立方体抗压强度，参照《GB/T25182-2010预应力孔道灌浆料》中24h自由膨胀率试验方法测试盾构同步注浆材料的团结率。
表2为实施例1至实施例6以及对比实施例1中盾构同步注浆材料与水混合后得到的施工材料的性能测试数据。
Figure 850441DEST_PATH_IMAGE002
由表1和表2可知，本发明盾构同步注浆材料在与水混合搅拌均匀时，通过控制纤维素醚的添加量可良好的的控制浆料的均匀性和不泌水，保证浆体运输和泵送注浆过程中的稳定性，当纤维素醚的加入量低于或超出范围时，浆料容易出现泌水离析和浆体稠难施工的问题。
实施例7
1、将普通硅酸盐水泥80KG、膨润土90KG，河砂580KG、粉煤灰250KG、减水剂0.5KG、纤维素醚0.3KG、发气型塑性膨胀剂0.1KG及α-烯基磺酸钠引气剂0.2KG混合后，转移至干混砂浆搅拌机，在转速800~1000rpm/min下，分散8~10min，得到均匀不泌水微膨胀的盾构同步注浆材料；
2、使用方法
将盾构同步注浆材料与水按1:0.24的质量百分比，充分混合搅拌后在2h内完成泵送注浆施工。为了便于区分，将实施例7中盾构同步注浆材料与水混合后得到的施工材料命名为7#。
实施例8
1、将普通硅酸盐水泥80KG、膨润土90KG，河砂580KG、粉煤灰250KG、减水剂0.5KG、纤维素醚0.3KG、发气型塑性膨胀剂0.2KG及α-烯基磺酸钠引气剂0.2KG混合后，转移至干混砂浆搅拌机，在转速800~1000rpm/min下，分散8~10min，得到均匀不泌水微膨胀的盾构同步注浆材料；
2、使用方法
将盾构同步注浆材料与水按1:0.24的质量百分比，充分混合搅拌后在2h内完成泵送注浆施工。为了便于区分，将实施例8中盾构同步注浆材料与水混合后得到的施工材料命名为8#。
实施例9
1、将普通硅酸盐水泥80KG、膨润土90KG，河砂580KG、粉煤灰250KG、减水剂0.5KG、纤维素醚0.3KG、发气型塑性膨胀剂0.3KG及α-烯基磺酸钠引气剂0.2KG混合后，转移至干混砂浆搅拌机，在转速800~1000rpm/min下，分散8~10min，得到均匀不泌水微膨胀的盾构同步注浆材料；
2、使用方法
将盾构同步注浆材料与水按1:0.24的质量百分比，充分混合搅拌后在2h内完成泵送注浆施工。为了便于区分，将实施例9中盾构同步注浆材料与水混合后得到的施工材料命名为9#。
实施例10
1、将普通硅酸盐水泥80KG、膨润土90KG，河砂580KG、粉煤灰250KG、减水剂0.5KG、纤维素醚0.3KG、发气型塑性膨胀剂0.4KG及α-烯基磺酸钠引气剂0.4KG混合后，转移至干混砂浆搅拌机，在转速800~1000rpm/min下，分散8~10min，得到均匀不泌水微膨胀的盾构同步注浆材料。
2、使用方法
将盾构同步注浆材料与水按1:0.24的质量百分比，充分混合搅拌后在2h内完成泵送注浆施工。为了便于区分，将实施例10中盾构同步注浆材料与水混合后得到的施工材料命名为10#。
表3为实施例7至实施例10中盾构同步注浆材料与水混合后得到的施工材料的原料配比数据，（单位：KG）。
Figure 833440DEST_PATH_IMAGE003
表4为实施例7至实施例10中盾构同步注浆材料与水混合后得到的施工材料的性能测试数据。
Figure 228649DEST_PATH_IMAGE004
由表3和表4可知，本发明盾构同步注浆材料在与水混合搅拌均匀时，随着引气剂掺量的增加，浆料湿容重降低，引气剂可明显改善浆料的泵送性和施工性。随着膨胀剂掺量的增加，浆体硬化后表现为不收缩到微膨胀的状态，膨胀剂解决了浆体硬化收缩的问题。但是当引气剂和膨胀剂的添加量超出范围时，由于浆料引气量太大，出现强度下降明显，膨胀效果太大，容易造成地表隆起变形的问题。
上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的构思下，利用本发明说明书内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (5)

1.一种均匀不泌水微膨胀的盾构同步注浆材料，其特征在于，按重量份计，包括以下组分：
硅酸盐水泥80份，膨润土90份、河砂580份、粉煤灰250份、减水剂0.5份、纤维素醚0.5份、引气剂0.2份及膨胀剂0.2份，其中，所述引气剂为α-烯基磺酸钠引气剂，所述膨胀剂为发气型塑性膨胀剂。
2.如权利要求1所述的均匀不泌水微膨胀的盾构同步注浆材料，其特征在于，所述膨润土为钠基膨润土。
3.如权利要求1所述的均匀不泌水微膨胀的盾构同步注浆材料，其特征在于，所述减水剂包括：
由酯化大单元甲基丙烯酸甲氧基聚乙二醇和甲基丙烯酸自由基共聚而成的甲基丙烯酸/烯酸甲酯共聚物、由烯丙基醚与马来酸酐交替共聚而成的丙烯基共聚物中的任意一种。
4.如权利要求1所述的均匀不泌水微膨胀的盾构同步注浆材料，其特征在于，所述纤维素醚包括：
甲基羟丙基纤维素醚、甲基羟乙基纤维素醚及甲基纤维素醚中的一种或多种。
5.一种如权利要求1-4任一项所述的均匀不泌水微膨胀的盾构同步注浆材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将硅酸盐水泥、膨润土、河砂、粉煤灰、减水剂、纤维素醚、引气剂及膨胀剂混合后，转移至干混砂浆搅拌机，在转速800~1000rpm下，分散8~10min，得到均匀不泌水微膨胀的盾构同步注浆材料。
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