CN112707678B - 一种高弹性注浆材料及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及建筑施工的技术领域，涉及一种高弹性注浆材料及其制备方法和应用；所述注浆材料包含以下重量份的原料组分，土：（A浆液+B浆液）：膨润土=（5‑8）：（0.8‑1.2）：（0.8‑1.2）；所述A浆液和B浆液的质量比例为（0.5‑1.0）：（0.8‑1.1）；所述A浆液包含以下原料组分：水，丙烯酸，金属氢氧化物，A催化剂和交联剂；所述B浆液包含以下原料组分：水，引发剂和B催化剂；所述制备方法具体包括以下步骤：第一浆料的制备；第二浆料的制备；将第一浆料和第二浆料按比例均匀混合，静置15‑25min，即得注浆材料；以及所述注浆材料在盾构施工中降低对桩基冲击的应用。
Description
技术领域
本申请涉及建筑施工的技术领域，更具体地说，它涉及一种高弹性注浆材料及其制备方法和应用。
背景技术
盾构技术是地下挖隧道的一种常见施工方法，利用盾构技术，可以保持开挖面的稳定，确保隧道施工的安全，使用盾构技术进行隧道施工具有节省人力、自动化程度高、一次成洞、施工速度快、开挖时可控制地面沉降、不受气候影响、在水下开挖时不影响水面交通和减少对地面建筑物的影响等特点。
地铁作为一种高效的交通工具在我国众多城市大量兴建，盾构技术因为其独特的优点被越来越多地运用到地铁施工中。地铁施工既包括对地铁隧道的施工，也包括对地铁车站站点的施工，然而，无论是对地铁隧道的施工，还是对地铁车站站点的施工，盾构施工都难免对邻近土体和桩基造成影响。
当对地铁车站站点施工时，通常需要先浇筑钢管柱，作为地铁车站站点的桩基，然后以钢管柱为基础，利用盾构机进行地铁车站站点的施工。浇筑的钢管柱通常包括两部分，一部分位于待建地铁车站站点的地下，该部分用混凝土浇筑，另一部分位于待建地铁车站站点的内部，该部分通常用砂石混料进行浇筑。
针对上述中的相关技术，发明人认为，在盾构施工过程中，盾构机会造成钢管柱邻近的地层发生竖向变形或水平变形，从而导致钢管柱发生侧向变形或位移，不仅使作为既有桩基的钢管柱的稳定性受到影响，同时还给地铁车站站点的施工工程带来困难，是目前地铁车站站点施工工程中遇到的难题。
发明内容
为了降低盾构施工给既有桩基稳定性带来的影响，本申请提供一种高弹性注浆材料及其制备方法和应用。
第一方面，本申请提供一种高弹性注浆材料，采用如下的技术方案：
一种高弹性注浆材料，所述注浆材料包含以下重量比例的原料组分，土：(A浆液+B浆液)：膨润土＝(5-8)：(0.8-1.2)：(0.8-1.2)；所述A浆液和B浆液的质量比例为(0.5-1.0)：(0.8-1.1)；所述A浆液包含以下原料组分：水，丙烯酸，金属氢氧化物，A催化剂和交联剂；所述B浆液包含以下原料组分：水，引发剂和B催化剂。
通过采用上述技术方案，本申请利用土、膨润土以及以A浆料和B浆料组成的混合浆液制备注浆材料，利用上述原料配比制备的注浆材料具有较好的弹性。另外，本申请中用到的土为挖掘隧道过程中取出的土，就地取材，能够有效节约成本；丙烯酸可以是丙烯酸类单体及其衍生物，如甲基丙烯酸。将本申请制备的注浆材料用于桩基的外侧，替代相关技术中位于桩基外部的砂石混料。相对于硬度较高、强度较大的砂石混料，本申请制备的注浆材料具有较好的弹性，在盾构施工过程中，本申请的注浆材料能够泄掉一部分盾构机或邻近土层施以桩基的作用力，从而降低盾构施工对既有桩基稳定性的影响。
本申请制备的注浆材料中，通过利用A浆液中的丙烯酸和金属氢氧化物的中和反应制备丙烯酸盐，并以制备的丙烯酸盐单体为注浆材料的主剂，在A浆液中交联剂和A催化剂以及B浆液中引发剂和B催化剂的作用下，使得丙烯酸盐单体乳化聚合，并经过链引发、链增长以及链终止获得一定聚合度的聚丙烯酸酯聚合物。
聚丙烯酸酯聚合物的生成反应主要分为以下步骤：(1)利用丙烯酸和金属氢氧化物制备丙烯酸盐单体，(2)在引发剂和B催化剂的作用下产生初级自由基，该步骤可以控制聚合反应的速率；所得到的初级自由基与丙烯酸盐单体加成，获得丙烯酸盐单体自由基，该步骤是链引发的关键步骤；(3)在交联剂和A催化剂的作用下，完成链引发的单体与丙烯酸盐单体自由基进行链增长，并持续链增长反应，最后发生链终止反应，从而实现完成聚丙烯酸酯聚合物的聚合反应。上述制备的聚丙烯酸酯聚合物由丙烯酸盐单体组成的弹性均聚物，利用上述原料制备的聚丙烯酸酯聚合物用于注浆材料的制备中，从而使得制备的注浆材料具有一定的弹性。
另外，本申请制备的注浆材料中还添加了土和膨润土，以土为基础填料，填充于聚丙烯酸酯聚合物之间的缝隙，以提高制备的注浆材料的强度和硬度。膨润土是以蒙脱石为主要矿物成分的非金属矿产，同时为以两个硅氧四面体夹一层铝氧八面体组成的2：1型晶体结构，其表面存在的阳离子容易与其他组分发生离子交换，故具有较好的离子交换性。故在原料中添加膨润土，使聚丙烯酸酯聚合物和土之间的接触被改良，膨润土与土、聚丙烯酸酯聚合物形成三维空间立体交叉网络结构，且三者之间相互贯穿、相互依托，能够有效提高聚丙烯酸酯聚合物和土之间的粘结强度和胶凝强度，从而提高聚丙烯酸酯聚合物和土之间的连接强度，进而提高注浆材料的抗压强度和抗拉强度，同时，由于交联作用发生于有机和无机两相之间的环境，注浆材料的复合效应增强。此外，聚丙烯酸酯聚合物和土、膨润土同步胶凝，可提高注浆材料的强度，从而较好的避免被压缩破坏。
由于本申请制备的注浆材料具有一定的弹性，因此将本申请制备的注浆材料用于钢管柱的外侧，在盾构施工的过程中，该注浆材料能够够泄掉一部分盾构机或邻近土层施以桩基的作用力，从而降低盾构施工对既有桩基稳定性的影响。在此基础上，可通过调节加入注浆材料中的土和膨润土来调节注浆材料的强度，以及控制制备聚丙烯酸酯聚合物的原料的加入量，来调节制备的注浆材料的弹性，以适应不同盾构施工工况的要求，降低盾构施工过程对既有桩基稳定性的影响。经过试验分析，将制备本申请的注浆材料的原料控制在上述取值范围内，制备的注浆材料具有较佳的弹性和强度。
优选的，所述A浆液包含以下重量比例的原料组分：水：丙烯酸：金属氢氧化物：A催化剂：交联剂＝(4.78-9.24)：(0.89-1.42)：(0.40-0.64)：(0.65-1.05)：(0.043-0.069)。
通过采用上述技术方案，经过试验分析，进一步优化制备A浆液的各原料组分含量。聚合反应的链引发以及链增长过程会直接影响后续制备的聚丙烯酸酯聚合物的弹性程度，通过控制链引发和链增长反应，控制制备的聚丙烯酸酯聚合物的弹性程度。本申请通过控制A催化剂的加入量，调节生成聚丙烯酸酯聚合物的聚合反应的链增长过程，从而进一步提高制备的聚丙烯酸酯聚合物的弹性，以进一步控制和调节制备的注浆材料的弹性。将本申请制备的具有一定弹性的注浆材料用于钢管柱的外侧，以降低盾构施工过程对既有桩基稳定性的影响。
优选的，所述A催化剂为胺类催化剂。
通过采用上述技术方案，A浆液中除了丙烯酸和金属氢氧化物发生中和反应生成丙烯酸盐单体外，另外，可以通过控制A浆液中的A催化剂的加入量来调节和控制聚丙烯酸酯聚合物的链增长反应，从而调节和控制聚丙烯酸酯聚合物的聚合反应时间。A催化剂可以是任意的胺类催化剂，具体可以是三乙醇胺，三乙醇胺是一种有机化合物，可看作三乙胺的三羟基取代物，与其他胺类化合物相似，由于氮原子上存在孤对电子，三乙醇胺具有弱碱性，能够与无机酸或有机酸反应生成盐，从而完成链增长。故本申请选择胺类催化剂作为促进聚丙烯酸酯聚合物聚合反应中链增长过程的催化剂。
优选的，所述B浆液包含以下重量比例分别为：水：引发剂：B催化剂＝(1 2.3-19.7)：(0.21-0.0.33)：(0.006-0.01)。
通过采用上述技术方案，经过试验分析，进一步优化制备B浆液的各原料组分含量，本申请通过调节B催化剂和引发剂的加入量调节丙烯酸盐单体自由基的产生速度，从而调节链引发反应的速率，进一步调节丙烯酸盐单体的聚合反应速率，进而能够调节聚丙烯酸酯聚合物的生成速率，以控制最终制备的聚丙烯酸酯聚合物的弹性和注浆材料的弹性。将本申请制备的具有一定弹性的注浆材料用于钢管柱的外侧，继而在盾构施工的过程中，该注浆材料能够泄掉一部分盾构机或邻近土层施以桩基的作用力，以降低盾构施工过程对既有桩基稳定性的影响。
优选的，所述B催化剂为硫酸盐类催化剂。
通过采用上述技术方案，B浆液中的B催化剂能够促进初级自由基的产生，初级自由基能够与丙烯酸盐单体发生反应，产生丙烯酸盐单体自由基，这是链引发反应的基础，因而可以通过控制B浆液中的B催化剂的加入量来调节丙烯酸盐单体自由基的产生，从而控制丙烯酸盐单体聚合反应的反应时间。B催化剂可以是任意的硫酸盐类催化剂，具体可以是过硫酸铵，过硫酸铵能够促进自由基的聚合和共聚合反应，故本申请选择硫酸盐类催化剂作为促进丙烯酸盐单体自由基聚合和共聚合反应的催化剂。
优选的，所述膨润土为钙基膨润土。
通过采用上述技术方案，钙基膨润土是层间阳离子为Ca2+的膨润土，通过钙基膨润土的吸附作用，使得聚丙烯酸酯聚合物的一端吸附在钙基膨润土的表面，另一端溶解于水和土构成的浆料中，使得膨润土和水分子以及土之间产生了一种间接的联系，形成了一种桥连作用，减少了浆料中的自由水，改变了浆料的性能参数，从而能够提高注浆材料各组分之间的粘结程度，同时调节注浆材料的弹性程度、抗压强度和抗拉强度。
优选的，所述金属氢氧化物为氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化镁中的任一种或多种。
通过采用上述技术方案，丙烯酸能够与金属氢氧化物反应生成丙烯酸盐单体，以丙烯酸盐单体作为生成聚丙烯酸酯聚合物的单体，本申请中用到的金属氢氧化物为氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化镁中的任一种或多种。通过调节制备注浆材料的原料中的丙烯酸和金属氢氧化物的相对含量来控制两者中和反应的中和度，并且控制丙烯酸盐单体的产生量，以控制后期聚丙烯酸酯聚合物的反应过程，
第二方面，本申请提供一种高弹性注浆材料的制备方法，采用如下的技术方案：
一种高弹性注浆材料的制备方法，所述制备方法具体包括以下步骤：
步骤A-第一浆料的制备：根据各原料的添加量，将金属氢氧化物加入丙烯酸和水的混合液中制备丙烯酸盐，使得制备的丙烯酸盐的中和度为0.6-0.8％；继续加入A催化剂和交联剂，搅拌50-70min，即得A浆液；再加入土添加量的40-60％，搅匀；再向反应体系中加入膨润土添加量的40-60％，搅拌呈泥浆浆状，即得第一浆料；
步骤B-第二浆料的制备：根据各原料的添加量，将B催化剂和引发剂加入水中，搅匀，即得B浆液；继续加入土添加量的40-60％，搅匀；再向反应体系中加入膨润土添加量的40-60％，搅拌呈泥浆浆状，即得第二浆料；
步骤C-注浆材料的制备：将步骤A制备的第一浆料和步骤B制备的第二浆料按照(0.5-1.0)：(0.8-1.1)的比例均匀混合，静置15-25min，即得注浆材料。
通过采用上述技术方案，步骤A中，将利用丙烯酸和金属氢氧化物反应使得溶液中产生丙烯酸盐单体，反应时间控制在50-70min内，用于后期聚丙烯酸酯聚合物的反应中，并且与后期参与链增长反应的引发剂和B催化剂混合均匀，制得A浆液；同时，将A浆液与土以及膨润土混合均匀，制得第一浆料。步骤B中，引发剂和B催化剂均匀混合，制得B浆液，同时也将B浆液和土以及膨润土混合均匀，制得第二浆料。
由于第一浆料中缺乏引发剂和B催化剂，故即便存在交联剂和A催化剂，第一浆料中的丙烯酸盐单体也不会发生聚合反应。第二浆料中仅存在引发剂和B催化剂，显然也无法单独发生聚合反应。因此，只有将第一浆料和第二浆料混合后，丙烯酸盐单体在引发剂、交联剂以及两种催化剂的作用下发生丙烯酸盐单体的聚合反应，才会开始丙烯酸盐单体的聚合反应，反应时间控制在15-25min。另外，将土和膨润土与A浆液均匀混合，当第一浆料和第二浆料混合，丙烯酸盐单体经过链引发以及链增长进行聚合反应时，生成的聚丙烯酸酯聚合物能够及时与均匀分散于浆液中土和膨润土发生反应，使得制备的聚丙烯酸酯聚合物和土、膨润土之间具有较好的粘结强度和胶黏强度，从而使得制备的注浆材料同时具有一定的弹性和强度。
第三方面，本申请提供一种高弹性注浆材料在盾构施工中降低对桩基冲击的应用，采用如下的技术方案：将所述注浆材料应用于位于地铁车站内的桩基外侧，以降低盾构施工对地铁车站内桩基的冲击。
通过采用上述技术方案，利用上述原料制备的注浆材料具有一定的弹性，同时添加了土和膨润土使得制备的注浆材料在具有一定弹性的同时还具有较好的强度。本申请制备的注浆材料具有较好的强度，能够使利用其制备的钢管柱具有较好的强度，并且能够承受一定的重力；同时，该注浆材料具有一定的弹性，这种弹性能够泄掉一部分盾构施工过程中盾构机或邻近土层给钢管柱带来的竖向或水平作用力，从而降低盾构施工为既有桩基钢管柱稳定性的影响。因此，将本申请制备的注浆材料应用于位于地铁车站内的桩基外侧，以降低盾构施工对地铁车站内桩基的冲击。
综上所述，本申请具有以下有益效果：
利用上述原料制备的注浆材料具有一定的弹性，同时添加了土和膨润土使得制备的注浆材料在具有一定弹性的同时还具有较好的强度。本申请制备的注浆材料具有较好的强度，能够使利用其制备的钢管柱具有较好的强度，并且能够承受一定的重力；同时，该注浆材料具有一定的弹性，这种弹性能够泄掉一部分盾构施工过程中盾构机或邻近土层给钢管柱带来的竖向或水平作用力，从而降低盾构施工为既有桩基钢管柱稳定性的影响。
附图说明
图1是本申请提供的注浆材料的制备原理图。
具体实施方式
基于相关技术中盾构施工给既有桩基稳定性的影响，本申请提供了一种高弹性注浆材料，该注浆材料具有较好强度的同时，还具有一定的弹性，在施工建立既有桩基钢管柱时，将本申请制备的高弹性注浆材料应用于钢管柱的外侧，该注浆材料能够泄掉一部分盾构施工过程中盾构机或邻近土层给钢管柱带来的竖向或水平作用力，从而降低盾构施工为既有桩基钢管柱稳定性的影响。
本申请提供了一种高弹性注浆材料，该注浆材料包含以下重量比例的原料组分，土：(A浆液+B浆液)：膨润土＝(5-8)：(0.8-1.2)：(0.8-1.2)；所述A浆液和B浆液的质量比例为(0.5-1.0)：(0.8-1.1)；膨润土为钙基膨润土；本申请中注浆材料中的土的粒径范围可控制在较宽的范围内，例如0.005mm＜d＜20mm的范围内，上述实施例1-12以及对比例1-10制备的注浆材料中的土均为5≥d＞0.25的粗粒。
上述A浆液包含以下原料组分：水，丙烯酸，金属氢氧化物，A催化剂和交联剂；各原料组分的重量比例的原料组分：水：丙烯酸：金属氢氧化物：A催化剂：交联剂＝(4.78-9.24)：(0.89-1.42)：(0.40-0.64)：(0.65-1.05)：(0.043-0.069)；其中，A催化剂为胺类催化剂，起到还原剂的作用，可以是三乙醇胺或四甲基乙二胺；金属氢氧化物为氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化镁中的任一种或多种；交联剂可以是N,N’-亚甲基双丙烯酸胺、季戊四醇二丙烯酸酯、乙二醇二丙烯酸酯中的一种或多种，本申请中的交联剂选择N,N’-亚甲基双丙烯酸胺。
上述B浆液包含以下原料组分：水，引发剂和B催化剂；各原料组分的重量比例分别为：水：引发剂：B催化剂＝(1 2.3-19.7)：(0.21-0.0.33)：(0.006-0.01)；其中，B催化剂为硫酸盐类催化剂，主要起到氧化剂的作用，可以是过硫酸钾或或过硫酸氨。
本申请在提供了一种高弹性注浆材料的基础上，还提供了该注浆材料的制备方法，制备方案具体包括以下步骤：
步骤A-第一浆料的制备：根据各原料的添加量，将金属氢氧化物加入丙烯酸和水的混合液中制备丙烯酸盐，使得制备的丙烯酸盐的中和度为0.6-0.8％；继续加入A催化剂和交联剂，搅拌50-70min，即得A浆液；再加入土添加量的40-60％，搅匀；再向反应体系中加入膨润土添加量的40-60％，搅拌呈泥浆浆状，即得第一浆料；本申请实施例中，第一浆料中的土和膨润土的加入量分别占各自总量的50％。
步骤B-第二浆料的制备：根据各原料的添加量，将B催化剂和引发剂加入水中，搅匀，即得B浆液；继续加入土添加量的40-60％，搅匀；再向反应体系中加入膨润土添加量的40-60％，搅拌呈泥浆浆状，即得第二浆料；本申请实施例中，第二浆料中的土和膨润土的加入量分别占各自总量的50％。
步骤C-注浆材料的制备：将步骤A制备的第一浆料和步骤B制备的第二浆料按照(0.5-1.0)：(0.8-1.1)的比例均匀混合，静置15-25min，即得注浆材料。
本申请还提供了上述注浆材料在盾构施工中降低对桩基冲击的应用，将上述注浆材料应用于位于地铁车站内的桩基外侧，由于该注浆材料具有弹性，故能够泄掉一部分盾构施工过程中盾构机或临近土层给既有桩基的作用力，因而可降低盾构施工对地铁车站内桩基的冲击。
本申请实施例中用到的各原料和设备均可通过市售获得。以下结合附图、实施例1-16和对比例1-6以及相应的检测结果对本申请作进一步详细说明。
实施例
实施例1
本实施例提供了一种高弹性注浆材料，该注浆材料的制备原料组分及各组分含量如表1所示，该注浆材料的制备方法具体包括以下步骤：
(1)步骤A-第一浆料的制备：
根据各原料的添加量，将金属氢氧化物加入丙烯酸和水的混合液中制备丙烯酸盐，使得制备的丙烯酸盐的中和度为0.6-0.8％；
继续加入三乙醇胺和N,N’-亚甲基双丙烯酸胺，搅拌时间控制在50-70min，本实施例中的搅拌时间为60min，使得各原料均匀混合，即得A浆液；
再加入50％的土，搅拌均匀；
再向反应体系中加入50％的膨润土，搅拌呈泥浆浆状，即得第一浆料。
(2)步骤B-第二浆料的制备：
根据各原料的添加量，将B催化剂和引发剂加入水中，搅匀，即得B浆液；
继续加入50％的土，搅匀；
再向反应体系中加入50％的膨润土，搅拌呈泥浆浆状，即得第二浆料。
(3)步骤C-注浆材料的制备：
将步骤A制备的第一浆料和步骤B制备的第二浆料均匀混合，静置，静置时间控制在15-25min，本实施例中的静置时间控制在20min，即得注浆材料。
其中，A浆液与B浆液的添加比例为0.54:1；A浆液与B浆液和B浆液组成混合浆液；土、混合浆液、膨润土的添加比例为8:1:1。
实施例2
本实施例与实施例1的不同之处在于各原料的添加比例，各原料的添加量和添加比例如表1所示，其中，A浆液与B浆液的添加比例为0.59:1，土、混合浆液、膨润土的添加比例为8:1:1，其余参数和步骤均与实施例1相同。
实施例3
本实施例与实施例1的不同之处在于各原料的添加比例，各原料的添加量和添加比例如表1所示，其中，A浆液与B浆液的添加比例为0.62:1，土、混合浆液、膨润土的添加比例为8:1:1，其余参数和步骤均与实施例1相同。
实施例4
本实施例与实施例1的不同之处在于各原料的添加比例，各原料的添加量和添加比例如表1所示，其中，A浆液与B浆液的添加比例为0.62:1，土、混合浆液、膨润土的添加比例为5:1:1，其余参数和步骤均与实施例1相同。
实施例5
本实施例与实施例1的不同之处在于各原料的添加比例，各原料的添加量和添加比例如表1所示，其中，A浆液与B浆液的添加比例为0.62:1，土、混合浆液、膨润土的添加比例为8:1:0.8，其余参数和步骤均与实施例1相同。
实施例6
本实施例与实施例1的不同之处在于各原料的添加比例，各原料的添加量和添加比例如表1所示，其中，A浆液与B浆液的添加比例为0.62:1，土、混合浆液、膨润土的添加比例为8:1:1.2，其余参数和步骤均与实施例1相同。
实施例7
本实施例与实施例1的不同之处在于各原料的添加比例，各原料的添加量和添加比例如表2所示，其中，A浆液与B浆液的添加比例为0.62:1，土、混合浆液、膨润土的添加比例为8:0.8:1，其余参数和步骤均与实施例1相同。
实施例8
本实施例与实施例1的不同之处在于各原料的添加比例，各原料的添加量和添加比例如表2所示，其中，A浆液与B浆液的添加比例为0.62:1，土、混合浆液、膨润土的添加比例为8:1.2:1，其余参数和步骤均与实施例1相同。
实施例9
本实施例与实施例1的不同之处在于各原料的添加比例，各原料的添加量和添加比例如表2所示，其中，A浆液与B浆液的添加比例为0.5:0.8，土、混合浆液、膨润土的添加比例为8:1:1，其余参数和步骤均与实施例1相同。
实施例10
本实施例与实施例1的不同之处在于各原料的添加比例，各原料的添加量和添加比例如表2所示，其中，A浆液与B浆液的添加比例为0.5:1.1，土、混合浆液、膨润土的添加比例为8:1:1，其余参数和步骤均与实施例1相同。
实施例11
本实施例与实施例1的不同之处在于各原料的添加比例，各原料的添加量和添加比例如表2所示，其中，A浆液与B浆液的添加比例为1:0.8，土、混合浆液、膨润土的添加比例为8:1:1，其余参数和步骤均与实施例1相同。
实施例12
本实施例与实施例1的不同之处在于各原料的添加比例，各原料的添加量和添加比例如表2所示，其中，A浆液与B浆液的添加比例为1:1.1，土、混合浆液、膨润土的添加比例为8:1:1，其余参数和步骤均与实施例1相同。
实施例13
本实施例与实施例3的区别在于原料中A催化剂的添加量小于实施例3中A催化剂的添加量，具体各原料的添加量和添加比例如表3所示，其余参数和步骤均与实施例3相同。
实施例14
本实施例与实施例3的区别在于原料中A催化剂的添加量大于实施例3中A催化剂的添加量，具体各原料的添加量和添加比例如表3所示，其余参数和步骤均与实施例3相同。
实施例15
本实施例与实施例3的区别在于原料中B催化剂的添加量小于实施例3中A催化剂的添加量，具体各原料的添加量和添加比例如表3所示，其余参数和步骤均与实施例3相同。
实施例16
本对比例与实施例3的区别在于原料中B催化剂的添加量大于实施例3中A催化剂的添加量，具体各原料的添加量和添加比例如表3所示，其余参数和步骤均与实施例3相同。
表1实施例1-6中各原料的添加量以及添加比例
表2实施例7-12中各原料的添加量以及添加比例
表3实施例13-16中各原料的添加量以及添加比例
对比例
对比例1
本对比例与实施例3的区别在于原料中各原料添加比例的不同，其中，土：混合浆液：膨润土为9:1:1，具体各原料的添加量和添加比例如表4所示，其余参数和步骤均与实施例3相同。
对比例2
本对比例与实施例3的区别在于原料中各原料添加比例的不同，其中，土：混合浆液：膨润土为4:1:1，具体各原料的添加量和添加比例如表4所示，其余参数和步骤均与实施例3相同。
对比例3
本对比例与实施例3的区别在于原料中各原料添加比例的不同，其中，土：混合浆液：膨润土为8:1:0.6，具体各原料的添加量和添加比例如表4所示，其余参数和步骤均与实施例3相同。
对比例4
本对比例与实施例3的区别在于原料中各原料添加比例的不同，其中，土：混合浆液：膨润土为8:1:1.4，具体各原料的添加量和添加比例如表4所示，其余参数和步骤均与实施例3相同。
对比例5
本对比例与实施例3的区别在于原料中各原料添加比例的不同，其中，土：混合浆液：膨润土为8:0.6:1，具体各原料的添加量和添加比例如表4所示，其余参数和步骤均与实施例3相同。
对比例6
本对比例与实施例3的区别在于原料中各原料添加比例的不同，其中，土：混合浆液：膨润土为8:1.4:1，具体各原料的添加量和添加比例如表4所示，其余参数和步骤均与实施例3相同。
表4对比例1-6中各原料的添加量以及添加比例
性能检测试验
利用上述实施例1-16以及对比例1-6制备的注浆材料分别进行黏度、渗透参数、凝胶时间、抗压强度以及弹性强度的检测。检测方法均为对注浆材料上述各项参数的常规检测方法，检测结果如表5所示。
表5实施例1-16以及对比例1-6的性能检测结果
结合表1、表2以及表3给出的实施例1-16的原料添加量以及添加比例，并结合表5的性能检测结果可知，利用本申请提供的制备方案制备的注浆材料具有较好的抗压强度和弹性强度。将本申请制备的注浆材料应用于既有桩基钢管柱外侧的填充，由于注浆材料具有较好的弹性强度和抗压强度，能够减少盾构施工过程中盾构机以及邻近土层给既有桩基钢管柱的作用力，进而降低盾构施工过程给既有桩基稳定性的影响。
通过实施例3和实施例4的对比，可知通过调整注浆材料原料中的土的添加比例，可调整注浆材料的抗压强度，以便适应不同的施工工况的需求。
通过实施例3与实施例13-14的制备方案的对比，并结合表5的检测数据可知，在本申请提供的混合浆料中，A催化剂的添加量不同，能够影响丙烯酸盐单体聚合反应的链增长过程，因而导致最终制备的注浆材料的胶凝时间有所不同。因此，利用本申请制备的注浆材料在具有一定弹性的基础上，还能够通过改变A催化剂的添加量，控制制备的注浆材料的胶凝时间，以适应不同施工工况下对胶凝时间的要求。
通过实施例3与实施例15-16的制备方案的对比，并结合表5的检测数据可知，在本申请提供的混合浆料中，B催化剂的添加量不同，能够影响丙烯酸盐单体自由基的产生，进而影响丙烯酸盐单体聚合反应的链引发过程，进而影响丙烯酸酯聚合物的聚合反应过程，间接影响丙烯酸酯聚合物的胶凝时间，故导致最终制备的注浆材料的胶凝时间有所不同。因此，利用本申请制备的注浆材料在具有一定弹性的基础上，还能够通过控制B催化剂的添加量，影响丙烯酸盐单体自由基的产生来控制最终制备的注浆材料的胶凝时间，以适应不同施工工况下对胶凝时间的要求。
通过实施例3与对比例1-2的制备方案的对比，并结合表5的检测数据可知，在本申请提供的土、混合浆料以及膨润土的添加比例的基础上，增加土的添加量时，利用本申请制备的注浆材料的抗压强度并无明显的提高，然而，减少土的添加量时，利用本申请制备的注浆材料的抗压强度明显下降，表明在上述本申请给出的范围内，制备的注浆材料具有较好的抗压强度，以适应既有桩基能够承载所需要承载的负荷。
通过实施例3和对比例3-4的制备方案的对比，并结合表5的检测数据可知，在本申请提供的土、混合浆料以及膨润土的添加比例的基础上，通过改变膨润土的添加量，可明显改变制备的注浆材料的粘度，且在此基础上，继续添加膨润土对制备的注浆材料的粘度并无明显影响，而减少膨润土的添加量时，明显会影响到制备的注浆材料的粘度，因此，膨润土的添加对制备的注浆材料的粘度具有较大的影响，并且在上述本申请给出的范围内，制备的注浆材料具有较好的粘度，以提高聚丙烯酸酯聚合物和土的粘结程度，从而提高制备的注浆材料的强度。
通过实施例3与对比例5-6的制备方案的对比，并结合表5的检测数据可知，在本申请提供的土、混合浆料以及膨润土的添加比例的基础上，增加混合浆料的添加量时，利用本申请制备的注浆材料的弹性强度并无明显的提高，然而，减少混合浆液的添加量时，利用本申请制备的注浆材料的弹性强度明显下降，表明混合浆料的添加量对制备的注浆材料的弹性程度具有较好的弹性强度，并且在上述本申请提供的范围内，制备的注浆材料具有较好的弹性强度，从而将本申请制备的注浆材料用于既有桩基钢管柱的外侧时，通过利用注浆材料的弹性强度泄掉一部分盾构施工过程中盾构机或邻近土层给既有基础钢管柱的作用力，从而减少盾构施工过程中盾构机或邻近土层给既有基础稳定性的影响。
综上所述，利用本申请制备的注浆材料具有较好的弹性和强度。将本申请制备的注浆材料用于桩基的外侧，替代相关技术中位于桩基外部的砂石混料，在盾构施工过程中，本申请的注浆材料能够泄掉一部分盾构机或邻近土层施以桩基的作用力，从而降低盾构施工对既有桩基稳定性的影响。同时，通过控制制备注浆材料的原料中的A催化剂和B催化剂的加入量来控制丙烯酸盐单体聚合反应的过程，进而控制制备的注浆材料的胶凝时间，从而适应不同施工工况下对胶凝时间的要求。
本具体实施例仅仅是对本申请的解释，其并不是对本申请的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本申请的权利要求范围内都受到专利法的保护。
Claims (5)
1.一种高弹性注浆材料，其特征在于，所述注浆材料包含以下重量比例的原料组分，土：(A浆液+B浆液)：膨润土＝(5-8)：(0.8-1.2)：(0.8-1.2)；所述A浆液和B浆液的质量比例为(0.5-1.0)：(0.8-1.1)；所述A浆液包含以下原料组分：水，丙烯酸，金属氢氧化物，A催化剂和交联剂；所述B浆液包含以下原料组分：水，引发剂和B催化剂；所述A催化剂为胺类催化剂；所述B浆液包含以下重量比例分别为：水：引发剂：B催化剂＝(1 2.3-19.7)：(0.21-0.0.33)：(0.006-0.01)；所述B催化剂为硫酸盐类催化剂；所述膨润土为钙基膨润土；
上述高弹性注浆材料的制备方法具体包括以下步骤：
步骤A-第一浆料的制备：根据各原料的添加量，将金属氢氧化物加入丙烯酸和水的混合液中制备丙烯酸盐，使得制备的丙烯酸盐的中和度为0.6-0.8％；继续加入A催化剂和交联剂，搅拌50-70min，即得A浆液；再加入土添加量的40-60％，搅匀；再向反应体系中加入膨润土添加量的40-60％，搅拌呈泥浆浆状，即得第一浆料；
步骤B-第二浆料的制备：根据各原料的添加量，将B催化剂和引发剂加入水中，搅匀，即得B浆液；继续加入土添加量的40-60％，搅匀；再向反应体系中加入膨润土添加量的40-60％，搅拌呈泥浆浆状，即得第二浆料；
步骤C-注浆材料的制备：将步骤A制备的第一浆料和步骤B制备的第二浆料按照(0.5-1.0)：(0.8-1.1)的比例均匀混合，静置15-25min，即得注浆材料。
2.根据权利要求1所述的一种高弹性注浆材料，其特征在于：所述A浆液包含以下重量比例的原料组分：水：丙烯酸：金属氢氧化物：A催化剂：交联剂＝(4.78-9.24)：(0.89-1.42)：(0.40-0.64)：(0.65-1.05)：(0.043-0.069)。
3.根据权利要求1所述的一种高弹性注浆材料，其特征在于：所述金属氢氧化物为氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化镁中的任一种或多种。
4.如权利要求1-3中任一项所述的一种高弹性注浆材料在盾构施工中降低对桩基冲击的应用。
5.如权利要求4所述的一种高弹性注浆材料的应用，其特征在于：将所述注浆材料应用于位于地铁车站内的桩基外侧，以降低盾构施工对地铁车站内桩基的冲击。
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