CN111171519A - 一种弱风化白云岩裂隙完整性致密剂及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种弱风化白云岩裂隙完整性致密剂及其制备方法，由A组分和B组分组成。A组分和B组分的质量比为5:1；A组分包括E‑44环氧树脂、丙烯酸环氧树脂、氟氢酸木质素、丙酮、增韧剂、石英粉、硅微粉、滑石粉和铝粉；B组分包括四甲基四氢苯酐、促进剂、硅烷偶联剂KH‑560、石英粉、硅微粉、滑石粉、铝粉和纳米二氧化钛。本发明的弱风化白云岩裂隙完整性致密剂固化物拉伸强度超过新鲜白云岩拉伸强度的1～2倍，适用于提高弱风化白云岩岩体的完整性以降低其进入强风化状态所带来的崩塌灾害发生风险，相较于传统的水泥注浆方法成本低、施工方便，制备时不会产生有机废气及有毒气体，环保无污染。

Description

一种弱风化白云岩裂隙完整性致密剂及其制备方法
技术领域
本发明属于地质灾害防治工程技术领域，涉及一种弱风化白云岩裂隙完整性致密剂及其制备方法。
背景技术
危岩是指被多组结构面切割分离，稳定性差，可能以倾倒、坠落、滑移等形式发生崩塌的地质体。
危岩崩塌是岩溶地区的主要地质灾害，是一个严重的全球性地质灾害问题。由于石灰岩在水、热、生物等良好条件下很容易受到侵蚀，使原有的节理、裂隙等构造进一步扩大，从而形成一些高悬于山顶、山体坡面、峡谷岩壁等部位的危岩体，危岩体的稳定性较差，在重力、风力、地震等外力等作用下极易发生危岩崩塌，危害人类的生命财产安全。
白云岩是指以白云石(CaMg[CO3]2)为主要组分的碳酸盐类岩石，除白云石外，其还含有少量的方解石CaCO3、铁氧化物、石英以及黏土矿物，白云岩是最主要的两种碳酸盐岩石之一，并且经常与石灰岩共生，白云岩参与形成的各类山体、岩体分布在各类景区和人类居住地附近。由于白云岩在水、热、生物等良好条件下很容易受到侵蚀，长期受到各种风化作用后，原有的节理、裂隙等构造会进一步扩大，从而形成一些高悬于山顶、山体坡面、峡谷岩壁等部位的危岩体，危岩体的稳定性较差，在重力、风力、地震等外力等作用下极易发生危岩崩塌，危害人类的生命财产安全。
弱风化白云岩是指被节理裂隙分割成长度为10～30cm块碎状的岩体，从而形成一些高悬于山顶、山体坡面、峡谷岩壁等部位的危岩体，需要对弱风化的危岩体进行及时的修补加固。水泥注浆是传统的加固危岩裂隙的方法，但由于水泥浆液粒径太大，无法渗透到弱风化白云岩的孔隙裂隙，并且施工不便，所以不适用于弱风化白云岩裂隙加固。
由于弱风化白云岩岩体松散，很容易发生危岩崩塌，并且难以预测预警，所以弱风化白云岩危岩体致灾性很大，因此把松散的弱风化白云岩危岩体的裂隙进行加固，提高弱风化白云岩岩石的完整性，保证岩石的稳定性，才是防止危岩崩塌的关键。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供了一种弱风化白云岩裂隙完整性致密剂及其制备方法。
本发明的弱风化白云岩裂隙完整性致密剂，由A组分和B组分组成，所述A组分和所述B组分的质量比为5:1；
按质量百分数计，A组分含有以下原料组分，各组分的质量百分数之和为100％：
Figure BDA0002382181270000021
按质量百分数计，B组分含有以下原料组分，各组分的质量百分数之和为100％：
Figure BDA0002382181270000022
其中，所述增韧剂为邻苯二甲酸二丁酯。
其中，所述促进剂为咪唑类促进剂。
其中，所述纳米二氧化钛为表面改性后的纳米二氧化钛；所述表面改性后的纳米二氧化钛的改性方法为：丙酮中按2:1的质量比加入二氧化钛和硅烷偶联剂KH-560，用超声粉碎机超声1h。
上述弱风化白云岩裂隙完整性致密剂的制备方法，包括以下步骤：分别制备A组分和B组分，将A组份和B组份按质量比5：1混合均匀后即得强风化石灰岩危岩节理填空剂。
其中，A组分的制备方法为：在自带有温度调节系统、搅拌装置的反应釜中，按照比例加入E-44环氧树脂、丙酮、增韧剂、氟氢酸木质素、丙烯酸环氧树脂搅拌30min，再加入石英粉、硅微粉、滑石粉、铝粉，继续搅拌2.5h，过滤即得A组份。
其中，B组分的制备方法为：在自带有温度调节系统、搅拌装置的反应釜中，按照比例加入四甲基四氢苯酐、促进剂、硅烷偶联剂KH-560、纳米二氧化钛搅拌30min，再加入石英粉、硅微粉、滑石粉和铝粉，继续搅拌1.5h，过滤即得B组份。
本发明的有益效果
本发明提供的弱风化白云岩裂隙完整性致密剂以E-44环氧树脂为主剂，加入新材料氟氟氢酸木质素，氟氢酸木质素是一种新型环保材料，化学改性好，结构中含有大量的羟基、羧基以及双键，内部结合力大、强度较高，作为改性剂能与铝粉、纳米二氧化钛很好的结合，能与弱风化白云岩中的CaO、MgO及CO2反应，反应物能够快速渗透弱风化白云岩的裂隙，并充填其结构面孔隙间隙，将弱风化白云岩裂隙致密和加固，可提高弱风化白云岩岩体的完整性，有效防止危岩崩塌及滑坡灾害的发生，适用于岩溶地区弱风化白云岩裂隙加固。
本发明的弱风化白云岩裂隙完整性致密剂固化物拉伸强度超过新鲜白云岩拉伸强度的1～2倍，使用时相较于传统的水泥注浆方法成本低、施工方便，制备本发明的弱风化白云岩裂隙完整性致密剂时不会产生有机废气及有毒气体，环保无污染。
附图说明
图1为添加弱风化白云岩裂隙完整性致密剂的岩块；
图2为添加建筑用环氧结构胶黏剂的岩块；
图3为新鲜白云岩。
具体实施方式
以下实施例进一步说明本发明的内容，但不应理解为对本发明的限制。在不背离本发明精神和实质的情况下，对本发明方法、步骤或条件所作的修改或替换，均属于本发明的范围。
下述实施例中所使用的实验方法如无特殊说明，均为常规方法。下述实施例中所使用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。
实施例1制备弱风化白云岩裂隙完整性致密剂
(1)制备表面改性的纳米二氧化钛；在丙酮中按2:1的质量比加入二氧化钛和硅烷偶联剂KH-560，用超声粉碎机超声1h，即得；
(2)按下列质量百分数准备A组分和B组分的原料：
Figure BDA0002382181270000041
(3)在自带有温度调节系统、搅拌装置的反应釜中，按照比例加入E-44环氧树脂、丙酮、增韧剂、氟氢酸木质素、丙烯酸环氧树脂搅拌30min，再加入石英粉、硅微粉、滑石粉、铝粉，继续搅拌2.5h，过滤即得A组份；
(4)在自带有温度调节系统、搅拌装置的反应釜中，按照比例加入四甲基四氢苯酐、促进剂、硅烷偶联剂KH-560、纳米二氧化钛搅拌30min，再加入石英粉、硅微粉、滑石粉和铝粉，继续搅拌1.5h，过滤即得B组份；
(5)将A组份和B组份按质量比5：1混合均匀后即得强风化石灰岩危岩节理填空剂。实施例2制备弱风化白云岩裂隙完整性致密剂
(1)制备表面改性的纳米二氧化钛；在丙酮中按2:1的质量比加入二氧化钛和硅烷偶联剂KH-560，用超声粉碎机超声1h，即得；
(2)按下列质量百分数准备A组分和B组分的原料：
Figure BDA0002382181270000051
(3)在自带有温度调节系统、搅拌装置的反应釜中，按照比例加入E-44环氧树脂、丙酮、增韧剂、氟氢酸木质素、丙烯酸环氧树脂搅拌30min，再加入石英粉、硅微粉、滑石粉、铝粉，继续搅拌2.5h，过滤即得A组份；
(4)在自带有温度调节系统、搅拌装置的反应釜中，按照比例加入四甲基四氢苯酐、促进剂、硅烷偶联剂KH-560、纳米二氧化钛搅拌30min，再加入石英粉、硅微粉、滑石粉和铝粉，继续搅拌1.5h，过滤即得B组份；
(5)将A组份和B组份按质量比5：1混合均匀后即得强风化石灰岩危岩节理填空剂。实施例3制备弱风化白云岩裂隙完整性致密剂
(1)制备表面改性的纳米二氧化钛；在丙酮中按2:1的质量比加入二氧化钛和硅烷偶联剂KH-560，用超声粉碎机超声1h，即得；
(2)按下列质量百分数准备A组分和B组分的原料：
Figure BDA0002382181270000061
(3)在自带有温度调节系统、搅拌装置的反应釜中，按照比例加入E-44环氧树脂、丙酮、增韧剂、氟氢酸木质素、丙烯酸环氧树脂搅拌30min，再加入石英粉、硅微粉、滑石粉、铝粉，继续搅拌2.5h，过滤即得A组份；
(4)在自带有温度调节系统、搅拌装置的反应釜中，按照比例加入四甲基四氢苯酐、促进剂、硅烷偶联剂KH-560、纳米二氧化钛搅拌30min，再加入石英粉、硅微粉、滑石粉和铝粉，继续搅拌1.5h，过滤即得B组份；
(5)将A组份和B组份按质量比5：1混合均匀后即得强风化石灰岩危岩节理填空剂。
实施例4制备弱风化白云岩裂隙完整性致密剂
(1)制备表面改性的纳米二氧化钛；在丙酮中按2:1的质量比加入二氧化钛和硅烷偶联剂KH-560，用超声粉碎机超声1h，即得；
(2)按下列质量百分数准备A组分和B组分的原料：
Figure BDA0002382181270000071
(3)在自带有温度调节系统、搅拌装置的反应釜中，按照比例加入E-44环氧树脂、丙酮、增韧剂、氟氢酸木质素、丙烯酸环氧树脂搅拌30min，再加入石英粉、硅微粉、滑石粉、铝粉，继续搅拌2.5h，过滤即得A组份；
(4)在自带有温度调节系统、搅拌装置的反应釜中，按照比例加入四甲基四氢苯酐、促进剂、硅烷偶联剂KH-560、纳米二氧化钛搅拌30min，再加入石英粉、硅微粉、滑石粉和铝粉，继续搅拌1.5h，过滤即得B组份；
(5)将A组份和B组份按质量比5：1混合均匀后即得强风化石灰岩危岩节理填空剂。
实施例5制备弱风化白云岩裂隙完整性致密剂
(1)制备表面改性的纳米二氧化钛；在丙酮中按2:1的质量比加入二氧化钛和硅烷偶联剂KH-560，用超声粉碎机超声1h，即得；
(2)按下列质量百分数准备A组分和B组分的原料：
Figure BDA0002382181270000081
(3)在自带有温度调节系统、搅拌装置的反应釜中，按照比例加入E-44环氧树脂、丙酮、增韧剂、氟氢酸木质素、丙烯酸环氧树脂搅拌30min，再加入石英粉、硅微粉、滑石粉、铝粉，继续搅拌2.5h，过滤即得A组份；
(4)在自带有温度调节系统、搅拌装置的反应釜中，按照比例加入四甲基四氢苯酐、促进剂、硅烷偶联剂KH-560、纳米二氧化钛搅拌30min，再加入石英粉、硅微粉、滑石粉和铝粉，继续搅拌1.5h，过滤即得B组份；
(5)将A组份和B组份按质量比5：1混合均匀后即得强风化石灰岩危岩节理填空剂。
实施例6制备弱风化白云岩裂隙完整性致密剂
(1)制备表面改性的纳米二氧化钛；在丙酮中按2:1的质量比加入二氧化钛和硅烷偶联剂KH-560，用超声粉碎机超声1h，即得；
(2)按下列质量百分数准备A组分和B组分的原料：
Figure BDA0002382181270000091
(3)在自带有温度调节系统、搅拌装置的反应釜中，按照比例加入E-44环氧树脂、丙酮、增韧剂、氟氢酸木质素、丙烯酸环氧树脂搅拌30min，再加入石英粉、硅微粉、滑石粉、铝粉，继续搅拌2.5h，过滤即得A组份；
(4)在自带有温度调节系统、搅拌装置的反应釜中，按照比例加入四甲基四氢苯酐、促进剂、硅烷偶联剂KH-560、纳米二氧化钛搅拌30min，再加入石英粉、硅微粉、滑石粉和铝粉，继续搅拌1.5h，过滤即得B组份；
(5)将A组份和B组份按质量比5：1混合均匀后即得强风化石灰岩危岩节理填空剂。
实施例强度检测
检测本发明实施例3的弱风化白云岩裂隙完整性致密剂、市售的建筑用环氧结构胶黏剂(JCN-TCA型)以及新鲜白云岩的拉伸强度。
实验图见图1、图2、图3，经实验结果数据分析计算，测得本发明致密剂的拉伸强度为128.6MPa；添加建筑用环氧结构胶黏剂岩块的拉伸强度为74.2MPa；新鲜白云岩岩块拉伸强度为59.6MPa。本发明与市售的建筑用环氧结构胶黏剂及新鲜的白云岩相比，提高了1～2倍的强度。
实施例理化指标检测
检测本发明实施例3的弱风化白云岩裂隙完整性致密剂的理化指标，结果见表1：
表1弱风化白云岩裂隙完整性致密剂的理化指标
项目 质量指标
浆液密度/g/cm3 1.5
初粘度/MPa.s 150.0
可操作时间/min 150.0
抗压强度/MPa 80.0
拉伸强度/MPa 128.6
与岩石接触的抗拉强度/MPa 24.0(岩石破坏)
与岩石接触的粘结强度/MPa 18.5(岩石破坏)
抗渗压力/MPa 1.3

Claims (7)

1.一种弱风化白云岩裂隙完整性致密剂，其特征在于：所述弱风化白云岩裂隙完整性致密剂由A组分和B组分组成，所述A组分和所述B组分的质量比为5:1；
按质量百分数计，A组分含有以下原料组分，各组分的质量百分数之和为100％：
Figure FDA0002382181260000011
按质量百分数计，B组分含有以下原料组分，各组分的质量百分数之和为100％：
Figure FDA0002382181260000012
2.按照权利要求1所述的弱风化白云岩裂隙完整性致密剂，其特征在于：所述增韧剂为邻苯二甲酸二丁酯。
3.按照权利要求1所述的弱风化白云岩裂隙完整性致密剂，其特征在于：所述促进剂为咪唑类促进剂。
4.按照权利要求1所述的弱风化白云岩裂隙完整性致密剂，其特征在于：所述纳米二氧化钛为表面改性后的纳米二氧化钛；所述表面改性后的纳米二氧化钛的改性方法为：丙酮中按2:1的质量比加入二氧化钛和硅烷偶联剂KH-560，用超声粉碎机超声1h。
5.权利要求1～4任一所述弱风化白云岩裂隙完整性致密剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：分别制备A组分和B组分，将A组份和B组份按质量比5:1混合均匀后即得强风化石灰岩危岩节理填空剂。
6.按照权利要求5所述的制备方法，其特征在于，A组分的制备方法为：在自带有温度调节系统、搅拌装置的反应釜中，按照比例加入E-44环氧树脂、丙酮、增韧剂、氟氢酸木质素、丙烯酸环氧树脂搅拌30min，再加入石英粉、硅微粉、滑石粉、铝粉，继续搅拌2.5h，过滤即得A组份。
7.按照权利要求5所述的制备方法，其特征在于，B组分的制备方法为：在自带有温度调节系统、搅拌装置的反应釜中，按照比例加入四甲基四氢苯酐、促进剂、硅烷偶联剂KH-560、纳米二氧化钛搅拌30min，再加入石英粉、硅微粉、滑石粉和铝粉，继续搅拌1.5h，过滤即得B组份。
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