CN112159200B - 一种水下抗分散高强丙烯酸盐灌浆料 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种新复合型的水下抗分散高强丙烯酸盐灌浆料，包括A料、B料和C料，A料由丙烯酸钙镁溶液、去离子水、表面活性剂、钙镁离子螯合剂、交联剂、促进剂组成；B料由引发剂、去离子水组成；C料由超细水泥、絮凝剂、钢渣微球、活性激发剂、低温可膨胀微球组成。本发明的水下抗分散高强丙烯酸盐灌浆料采用钙镁离子螯合剂作为缓凝剂，绿色环保、无毒无害；采用超细水泥搭配絮凝剂，大幅提升抗压强度和抗水分散能力，同时为低温可膨胀微球膨胀提供热量；采用低温可膨胀微球，使浆体硬化后保持高抗压强度的同时具备优异的弹性和拉伸性能，延伸率可达205％；采用钢渣微球使浆液粘度急剧降低，达到8Pa·S，灌浆性能优越。

Description

一种水下抗分散高强丙烯酸盐灌浆料
技术领域
本发明涉及一种灌浆材料，尤其是一种新复合型的水下抗分散高强丙烯酸盐灌浆料。
背景技术
普通丙烯酸盐灌浆料具有粘度低、弹性强、凝胶时间可控的优点，不过相对环氧灌浆料和聚氨酯灌浆料，其抗压强度很低，最高只有0.6MPa。而且，正因为其粘度低，在有大量水存在或高水压条件下，极易被水稀释，导致凝胶时间无限延长且不能产生强度，失去堵水效果。
我国城市生活污水处理系统建立于20世纪90年代，当时大多使用的是混凝土管道，埋在地下。随着污水的腐蚀，混凝土管道产生了破损，在地下水丰富的地方，地下水会倒灌污水管，在地下水贫乏的地方，污水会漏出管道，产生污染。如果采用开挖方式修复，成本极高，一般采取非开挖注浆方式修复。目前采用的灌浆材料有环氧灌浆料和聚氨酯灌浆料，他们都是油性物质，与水不相容，过量注浆会污染环境，而且凝胶时间不可控，粘度大，微细裂缝无法修复。普通丙烯酸盐灌浆料是水性物质，粘度低、弹性强、凝胶时间可控但强度太低，面对大涌水或高水压无法起到作用，引起需要开发一种环保高强丙烯酸盐灌浆料。
如公开号为CN 104177554 A的专利公开了一种环保型丙烯酸酯灌浆材料及其制备方法与应用，该专利提供的方案以甲基丙烯酸-β-羟乙酯为主剂，实施例中所提及制得的丙烯酸酯灌浆材料28天抗压强度为2.5MPa，性能差，无法满足水下的高强需求。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：为了克服现有技术中存在的不足，提供一种新型的水下抗分散高强丙烯酸盐灌浆料。
本发明采用的技术方案是：一种水下抗分散高强丙烯酸盐灌浆料，其特征在于：包括A料、B料和C料，
所述的A料按质量百分比由以下组分组成：丙烯酸钙镁溶液70-85％、去离子水11-20.75％、表面活性剂0.05-0.20％、钙镁离子螯合剂0.2-0.8％、交联剂2-5％、促进剂1-4％；
所述的B料按质量百分比由以下组分组成：引发剂3-6％、去离子水94-97％；
所述的C料按质量百分比由以下组分组成：超细水泥77-80％、絮凝剂1-4％、钢渣微球14-17％、活性激发剂0.8-3.2％、低温可膨胀微球1.2-1.8％。
水下抗分散高强丙烯酸盐灌浆料施工方便，强度高、弹性好，且具备极佳的抗渗、抗冻融、耐腐蚀、耐高温、抗冲磨和耐久性能。
所述A料中的丙烯酸钙镁溶液为固含量26％的丙烯酸钙和丙烯酸镁复合溶液，可提供很好的弹性和凝胶时的大量水化热，为低温可膨胀微球膨胀提供热量。
所述A料中的表面活性剂为十二烷基苯磺酸钠，分散能力强；交联剂为聚乙二醇二丙烯酸酯，水性无毒环保，交联强度高；促进剂为三乙醇胺。
所述A料中的钙镁离子螯合剂用作缓凝剂，为二乙烯三胺五甲叉膦酸、氨基三甲叉膦酸、羟基乙叉二膦酸中的一种或两种及以上的混合物，螯合值极高，达到800mg/g及以上，可阻止丙烯酸钙镁交联及和超细水泥反应，起到缓凝剂的作用，从而摒弃常规有毒的铁氰化钾作为缓凝剂。
所述B料中的引发剂为过硫酸铵、过硫酸钾中的一种或两种的混合物，引发能力强。
所述C料中的超细水泥比表面积不小于800m2/kg，大大增强其抗压强度和抗水分散能力，且在水中不易沉降离析，水化放热迅速，发热量远超普通水泥，强度发展快，水化时放出的大量热量为低温可膨胀微球膨胀提供热量，大大提升水下抗分散高强丙烯酸盐灌浆料综合性能；搭配絮凝剂同时使用，还会使其具备极佳的抗水分散能力及抗渗、抗冻融、耐腐蚀、抗冲磨和耐久性能。
所述C料中的絮凝剂是聚丙烯酸钠，能大大增强其抗水分散能力，且对强度无不利影响。
所述C料中的钢渣微球粒径为2-5μm，是一种通过高压高速惰性气体吹散高温熔融钢渣而制备成的一种球形微小离子，外观在显微镜下呈完全球形，润滑能力极高、滚珠效应极好，对水泥浆体的降粘效果极为明显，在加入超细水泥后的复合浆液中能大幅度降低复合浆液整体粘度，便于灌浆。
所述C料中的活性激发剂为模数是2.0的硅酸钠，能大大增强超细水泥和钢渣微球的活性，提高浆液硬化后的抗压强度。
所述C料中的低温可膨胀微球起发温度为30-35℃，为遇热可膨胀的塑胶弹性微球。遇热后，温度达到30-35℃即可膨胀，最大可膨胀2.0倍，且膨胀后的微球还具备优良的弹性和拉伸性能，是一种可大大提升复合浆液弹性的可膨胀塑胶弹性微球，弥补加入超细水泥后提升抗压强度带来的韧性、弹性下降的负面影响。
本发明的水下抗分散高强丙烯酸盐灌浆料应用时，首先按重量比1：1：1将A料、B料、C料三种材料配好，然后将C料加入B料中，高速(1200r/min)搅拌3min，制备成混合浆液，最后用双液灌浆设备将A料、B料和C料的混合浆液注入需要修复加固的地方，制得本发明水下抗分散高强丙烯酸盐灌浆料。
本发明相比现有技术具有以下优点：
1、抗压强度高，最高可达12.6MPa，相比普通丙烯酸盐最高0.6MPa的抗压强度，提升幅度极大；
2、环保无毒，采用高螯合值钙镁离子螯合剂作为缓凝剂，取代剧毒物铁氰化钾作为缓凝剂；
3、弹性好，采用低温可膨胀微球，浆体硬化后保持高抗压强度的同时还具备优异的弹性及拉升性能，延伸率最高可达205％；
4、超细水泥搭配絮凝剂使用后，抗压强度抗水分散能力极强，短时间快速放热为低温可膨胀微球膨胀提供热量；
5、粘度低，浆液中掺入超细水泥后还可保持超低粘度，粘度可低至8Pa·S。
具体实施方式
下面对本发明的实施例作详细说明，实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
实施例1
一种水下抗分散高强丙烯酸盐灌浆料，包括A料、B料和C料，
A料按质量百分比由以下组分组成：丙烯酸钙镁溶液70％、去离子水20.75％、十二烷基苯磺酸钠0.05％、二乙烯三胺五甲叉膦酸0.2％、聚乙二醇二丙烯酸酯5％、三乙醇胺4％；
B料按质量百分比由以下组分组成：过硫酸铵6％、去离子水94％；
C料按质量百分比由以下组分组成：超细水泥80％、聚丙烯酸钠4％、钢渣微球14％、硅酸钠0.8％、低温可膨胀微球1.2％。
应用时，首先按重量比1：1：1将A料、B料、C料三种材料配好，然后将C料加入B料中，高速(1200r/min)搅拌3min，制备成混合浆液，最后用双液灌浆设备将A料、B料和C料的混合浆液注入需要修复加固的地方，制得本发明水下抗分散高强丙烯酸盐灌浆料。
实施例2
一种水下抗分散高强丙烯酸盐灌浆料，包括A料、B料和C料，
A料按质量百分比由以下组分组成：丙烯酸钙镁溶液75％、去离子水17.5％、十二烷基苯磺酸钠0.10％、二乙烯三胺五甲叉膦酸0.4％、聚乙二醇二丙烯酸酯4％、三乙醇胺3％；
B料按质量百分比由以下组分组成：过硫酸铵5％、去离子水95％；
C料按质量百分比由以下组分组成：超细水泥79％、聚丙烯酸钠3％、钢渣微球15％、硅酸钠1.6％、低温可膨胀微球1.4％。
应用时，首先按重量比1：1：1将A料、B料、C料三种材料配好，然后将C料加入B料中，高速(1200r/min)搅拌3min，制备成混合浆液，最后用双液灌浆设备将A料、B料和C料的混合浆液注入需要修复加固的地方，制得本发明水下抗分散高强丙烯酸盐灌浆料。
实施例3
一种水下抗分散高强丙烯酸盐灌浆料，包括A料、B料和C料，
A料按质量百分比由以下组分组成：丙烯酸钙镁溶液80％、去离子水14.25％、十二烷基苯磺酸钠0.15％、二乙烯三胺五甲叉膦酸0.6％、聚乙二醇二丙烯酸酯3％、三乙醇胺2％；
B料按质量百分比由以下组分组成：过硫酸铵4％、去离子水96％；
C料按质量百分比由以下组分组成：超细水泥78％、聚丙烯酸钠2％、钢渣微球16％、硅酸钠2.4％、低温可膨胀微球1.6％。
应用时，首先按重量比1：1：1将A料、B料、C料三种材料配好，然后将C料加入B料中，高速(1200r/min)搅拌3min，制备成混合浆液，最后用双液灌浆设备将A料、B料和C料的混合浆液注入需要修复加固的地方，制得本发明水下抗分散高强丙烯酸盐灌浆料。
实施例4
一种水下抗分散高强丙烯酸盐灌浆料，包括A料、B料和C料，
A料按质量百分比由以下组分组成：丙烯酸钙镁溶液85％、去离子水11.0％、十二烷基苯磺酸钠0.20％、二乙烯三胺五甲叉膦酸0.8％、聚乙二醇二丙烯酸酯2％、三乙醇胺1％；
B料按质量百分比由以下组分组成：过硫酸铵3％、去离子水97％；
C料按质量百分比由以下组分组成：超细水泥77％、聚丙烯酸钠1％、钢渣微球17％、硅酸钠3.2％、低温可膨胀微球1.8％。
应用时，首先按重量比1：1：1将A料、B料、C料三种材料配好，然后将C料加入B料中，高速(1200r/min)搅拌3min，制备成混合浆液，最后用双液灌浆设备将A料、B料和C料的混合浆液注入需要修复加固的地方，制得本发明水下抗分散高强丙烯酸盐灌浆料。
实施例5
一种水下抗分散高强丙烯酸盐灌浆料，包括A料、B料和C料，
A料按质量百分比由以下组分组成：丙烯酸钙镁溶液70％、去离子水20.75％、十二烷基苯磺酸钠0.05％、二乙烯三胺五甲叉膦酸0.2％、聚乙二醇二丙烯酸酯5％、三乙醇胺4％；
B料按质量百分比由以下组分组成：过硫酸铵3％、去离子水97％；
C料按质量百分比由以下组分组成：超细水泥77％、聚丙烯酸钠1％、钢渣微球17％、硅酸钠3.2％、低温可膨胀微球1.8％。
应用时，首先按重量比1：1：1将A料、B料、C料三种材料配好，然后将C料加入B料中，高速(1200r/min)搅拌3min，制备成混合浆液，最后用双液灌浆设备将A料、B料和C料的混合浆液注入需要修复加固的地方，制得本发明水下抗分散高强丙烯酸盐灌浆料。
实施例6
一种水下抗分散高强丙烯酸盐灌浆料，包括A料、B料和C料，
A料按质量百分比由以下组分组成：丙烯酸钙镁溶液85％、去离子水11.0％、十二烷基苯磺酸钠0.20％、二乙烯三胺五甲叉膦酸0.8％、聚乙二醇二丙烯酸酯2％、三乙醇胺1％；
B料按质量百分比由以下组分组成：过硫酸铵6％、去离子水94％；
C料按质量百分比由以下组分组成：超细水泥80％、聚丙烯酸钠4％、钢渣微球14％、硅酸钠0.8％、低温可膨胀微球1.2％。
应用时，首先按重量比1：1：1将A料、B料、C料三种材料配好，然后将C料加入B料中，高速(1200r/min)搅拌3min，制备成混合浆液，最后用双液灌浆设备将A料、B料和C料的混合浆液注入需要修复加固的地方，制得本发明水下抗分散高强丙烯酸盐灌浆料。
对比例1
普通丙烯酸盐灌浆料，包括A料、B料，
A料按质量百分比由以下组分组成：丙烯酸钙镁溶液85％，交联剂2％，促进剂1％，表面活性剂0.10％，铁氰化钾0.10％，去离子水11.80％；
B料按质量百分比由以下组分组成：引发剂3％，去离子水97％。
按重量比1：1将A料、B料配好，然后用双液灌浆设备将A料、B料注入需要修复加固的地方，制得本对比例普通丙烯酸盐灌浆料。
本发明实施例1-6制得水下抗分散高强丙烯酸盐灌浆料及对比例1制得丙烯酸盐灌浆料的性能如下表表1所示：
表1丙烯酸盐灌浆料性能表
项目 3d抗压强度/MPa 浆体粘度/Pa·S 延伸率/％
标准要求 ≥0.4 ≤10 /
实施例1 12.6 8 167
实施例2 11.9 8 179
实施例3 11.0 8 190
实施例4 10.0 8 205
实施例5 12.0 8 171
实施例6 10.6 8 198
对比例1 0.6 8 185
从表1可以看出，本发明制得的水下抗分散高强丙烯酸盐灌浆料不仅粘度低、拉伸性能好，而且抗压强度远超对比例1，可以在大涌水或高水压环境下封堵地下混凝土管道破碎处，环保无毒，对环境友好。
上述的对实施例的描述是为便于该领域的普通技术人员能理解和发明。熟悉本领域的技术人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其它实施例中。本发明不限于以上实施例，本领域技术人员根据本发明的解释不脱离本发明的范畴所作出的改进和修改都在本专利的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种水下抗分散高强丙烯酸盐灌浆料，其特征在于：为A料、B料和C料组成的混合物，
所述的A料按质量百分比由以下组分组成：丙烯酸钙镁溶液70-85%、去离子水11-20.75%、表面活性剂0.05-0.20%、钙镁离子螯合剂0.2-0.8%、交联剂2-5%、促进剂1-4%；
所述的B料按质量百分比由以下组分组成：引发剂3-6%、去离子水94-97 %；
所述的C料按质量百分比由以下组分组成：超细水泥77-80%、絮凝剂1-4%、钢渣微球14-17%、活性激发剂0.8-3.2%、低温可膨胀微球1.2-1.8%；
所述A料中的钙镁离子螯合剂用作缓凝剂，为二乙烯三胺五甲叉膦酸、氨基三甲叉膦酸、羟基乙叉二膦酸中的一种或两种及以上的混合物；
所述C料中的超细水泥比表面积不小于800m2/kg；
所述C料中的絮凝剂是聚丙烯酸钠；
所述C料中的低温可膨胀微球起发温度为30-35℃，为遇热可膨胀的塑胶弹性微球。
2.根据权利要求1所述的水下抗分散高强丙烯酸盐灌浆料，其特征在于：所述A料中的丙烯酸钙镁溶液为固含量26%的丙烯酸钙和丙烯酸镁复合溶液。
3.根据权利要求1所述的水下抗分散高强丙烯酸盐灌浆料，其特征在于：所述A料中的表面活性剂为十二烷基苯磺酸钠，交联剂为聚乙二醇二丙烯酸酯，促进剂为三乙醇胺。
4.根据权利要求1所述的水下抗分散高强丙烯酸盐灌浆料，其特征在于：所述B料中的引发剂为过硫酸铵、过硫酸钾中的一种或两种的混合物。
5.根据权利要求1所述的水下抗分散高强丙烯酸盐灌浆料，其特征在于：所述C料中的钢渣微球粒径为2-5μm。
6.根据权利要求1所述的水下抗分散高强丙烯酸盐灌浆料，其特征在于：所述C料中的活性激发剂为模数是2.0的硅酸钠。
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