CN113173755B

CN113173755B - 一种高出浆率且高固结率干粉盾构同步注浆料及其生产工艺

Info

Publication number: CN113173755B
Application number: CN202110432360.9A
Authority: CN
Inventors: 肖群芳
Original assignee: China National Building Materials Innovation and Technology Research Institute Co Ltd
Current assignee: China National Building Materials Innovation and Technology Research Institute Co Ltd
Priority date: 2021-04-21
Filing date: 2021-04-21
Publication date: 2023-04-18
Anticipated expiration: 2041-04-21
Also published as: CN113173755A

Abstract

一种高出浆率且高固结率干粉盾构同步注浆料及其生产工艺。所述高出浆率且高固结率干粉盾构同步注浆料包括粉体和干砂；其中所述粉体的比表面积为250～500m²/kg；并且其中，所述粉体的原料包括硅酸盐水泥熟料、煤矸石、石灰石、干法脱硫废渣和助磨剂。本申请通过采用球磨、磨尾添加骨料的连续式生产方式制备干粉砂浆，取代了传统的分批次计量、混合的干粉砂浆生产工艺，在得到高出浆率且高固结率材料的同时，原材料可选范围也变的宽泛。

Description

一种高出浆率且高固结率干粉盾构同步注浆料及其生产工艺

技术领域

本文涉及建筑施工技术领域，尤指一种高出浆率且高固结率干粉盾构同步注浆料及其生产工艺。

背景技术

盾构同步注浆料用于市政基础设施采用盾构法施工时，管片与土层间的间隙填充，从而固定住盾构管片。盾构同步注浆料最重要的技术指标是固结率和凝结时间，最重要的成本指标是出浆率。目前的盾构同步注浆料分为湿砂浆搅拌站(或混凝土搅拌站)生产出来的产品，以成品湿浆形态交付；也有干粉砂浆工厂生产出的粉体产品，以干粉形态交付，现场加水搅拌制备成湿浆使用。这两种生产工艺制备出的产品存在以下问题：

1.湿浆的砂子粒径不受控，易出现沉砂、堵管、泌水等问题；

2.干粉砂浆工厂用配料、计量、混合制备出的盾构同步注浆料，出浆率低，导致每环管片在相同的注浆料情况下，消耗的盾构同步注浆料干粉料较多，增加了施工成本；

3.干粉砂浆工厂用配料、计量、混合制备出的盾构同步注浆料，固结率对加水量非常敏感，施工现场制备的浆液出现加水量过大时，二次补浆的注浆方量也明显增加，会影响管片姿态和施工成本；

4.干粉砂浆生产线制备的盾构同步注浆料，单线小时产能以50吨/小时较为常见，成品干粉砂浆的储能能力一般在500吨左右，难以满足日发货超过2000吨的供应需求。

发明内容

本申请提供了一种高出浆率、高固结率的干粉盾构同步注浆料及其生产工艺，通过采用球磨、磨尾添加骨料的连续式生产方式制备干粉砂浆，取代了传统的分批次计量、混合的干粉砂浆生产工艺，在得到高出浆率、高固结率材料的同时，原材料可选范围也变的宽泛。

本申请的实施方式中，提供了一种高出浆率且高固结率干粉盾构同步注浆料，所述高出浆率且高固结率干粉盾构同步注浆料包括粉体和干砂；其中所述粉体的比表面积为250～500m²/kg；并且其中所述粉体的原料包括硅酸盐水泥熟料、煤矸石、石灰石、干法脱硫废渣和助磨剂。

本申请的一些实施方式中，所述粉体的比表面积可以为250～500m²/kg；所述粉体的比表面积可以为300～400m²/kg；所述粉体的比表面积可以为400～500m²/kg。

本申请的一些实施方式中，所述粉体的比表面积可以为250～350m²/kg；所述粉体的比表面积可以为260～350m²/kg；所述粉体的比表面积可以为270～350m²/kg；所述粉体的比表面积可以为280～350m²/kg；所述粉体的比表面积可以为290～350m²/kg；所述粉体的比表面积可以为300～350m²/kg；所述粉体的比表面积可以为310～350m²/kg；所述粉体的比表面积可以为320～350m²/kg；所述粉体的比表面积可以为330～350m²/kg；所述粉体的比表面积可以为340～350m²/kg；所述粉体的比表面积可以为250～340m²/kg；所述粉体的比表面积可以为260～340m²/kg；所述粉体的比表面积可以为270～340m²/kg；所述粉体的比表面积可以为280～340m²/kg；所述粉体的比表面积可以为290～340m²/kg；所述粉体的比表面积可以为290～330m²/kg；所述粉体的比表面积可以为290～320m²/kg；所述粉体的比表面积可以为295～320m²/kg。

本申请的一些实施方式中，所述粉体为40～90重量份，并且所述干砂为10～60重量份。

本申请的一些实施方式中，所述粉体为50～90重量份，并且所述干砂为10～50重量份。

本申请的一些实施方式中，所述粉体为60～90重量份，并且所述干砂为10～40重量份。

本申请的一些实施方式中，本申请的一些实施方式中，所述粉体为70～90重量份，并且所述干砂为10～30重量份。

本申请的一些实施方式中，所述粉体的原料包括硅酸盐水泥熟料、煤矸石、石灰石、干法脱硫废渣和助磨剂。

本申请的一些实施方式中，所述粉体的原料由硅酸盐水泥熟料、煤矸石、石灰石、干法脱硫废渣和助磨剂组成。

本申请的一些实施方式中，所述粉体的原料按照重量份计，各组分如下：所述硅酸盐水泥熟料为3～20重量份、所述煤矸石为10～60重量份、所述石灰石为0～60重量份、所述干法脱硫废渣为0～50重量份和所述助磨剂为0～10重量份。

本申请的一些实施方式中，所述粉体的原料按照重量份计，各组分如下：所述硅酸盐水泥熟料为3～15重量份、所述煤矸石为10～50重量份、所述石灰石为0～50重量份、所述干法脱硫废渣为0～40重量份和所述助磨剂为0～5重量份。

本申请的一些实施方式中，所述粉体的原料按照重量份计，各组分如下：所述硅酸盐水泥熟料为6～15重量份、所述煤矸石为20～50重量份、所述石灰石为0～50重量份、所述干法脱硫废渣为0～40重量份和所述助磨剂为0～5重量份。

本申请的一些实施方式中，所述粉体的原料按照重量份计，各组分如下：所述硅酸盐水泥熟料为6～15重量份、所述煤矸石为20～50重量份、所述石灰石为10～50重量份、所述干法脱硫废渣为10～40重量份和所述助磨剂为0～5重量份。

本申请的一些实施方式中，所述粉体的原料按照重量份计，各组分如下：所述硅酸盐水泥熟料为7～15重量份、所述煤矸石为30～50重量份、所述石灰石为20～50重量份、所述干法脱硫废渣为20～40重量份和所述助磨剂为0～2重量份。

本申请的一些实施方式中，所述粉体的原料按照重量份计，各组分如下：所述硅酸盐水泥熟料为8～15重量份、所述煤矸石为30～50重量份、所述石灰石为30～50重量份、所述干法脱硫废渣为30～40重量份和所述助磨剂为0～2重量份。

本申请的一些实施方式中，所述粉体的原料按照重量份计，各组分如下：所述硅酸盐水泥熟料为9～15重量份、所述煤矸石为40～50重量份、所述石灰石为40～50重量份、所述干法脱硫废渣为35～40重量份和所述助磨剂为0～2重量份。

本申请的一些实施方式中，所述粉体的原料按照重量份计，各组分如下：所述硅酸盐水泥熟料为10～15重量份、所述煤矸石为25～50重量份、所述石灰石为15～50重量份、所述干法脱硫废渣为15～40重量份和所述助磨剂为0～2重量份。

本申请的一些实施方式中，所述助磨剂为三乙醇胺类产品。

另一方面，本申请提供了一种高出浆率且高固结率干粉盾构同步注浆料的生产工艺，所述生产工艺包括以下步骤：

(1)将原料煤矸石、硅酸盐水泥熟料、石灰石、干法脱硫废渣分别经皮带秤进入球磨机，使助磨剂直接进入球磨机；

(2)调整球磨机钢球的大小球比例和配重，以及风机的引风量，使球磨机以高于水泥台时产能的方式进行粉磨生产；

(3)在球磨机的尾部，将干砂经过斗提进皮带秤，与球磨机出来的产品经皮带秤进行连续生产混合，混合好的产品经斗提进入成品仓；

(4)产品在所述成品仓中陈化稳定后，即可交付使用。

在本申请的一些实施方式中，在上述步骤(1)和步骤(2)中采用连续计量混合生产的水泥生产工艺。

在本申请的一些实施方式中，在上述步骤(2)中所述生产工艺经球磨机出来的产品0.075mm筛余不大于5％、粉料比表面积不小于250m²/g。

在本申请的一些实施方式中，在上述步骤(4)中，所述成品仓的存储能力为500t～10000t/个。

在本申请的一些实施方式中，在上述步骤(4)中，所述陈化稳定的时间为24小时。

与相关技术相比，本申请包括通过采用球磨、磨尾添加骨料的连续式生产方式制备干粉砂浆，在得到高出浆率且高固结率材料的同时，原材料可选范围也变的宽泛。

本申请的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本申请而了解。本申请的其他优点可通过在说明书中所描述的方案来实现和获得。

定义

除非另外定义，否则本文使用的技术术语和科学术语具有与本公开内容所属领域的普通技术人员通常所理解的相同意义。本文使用的术语仅用于描述特定实施方案的目的，且并非旨在限制，因为本发明的范围将仅由所附的权利要求书限制。

盾构同步注浆料是指：盾构工程中用于管片背后同步注浆的材料。

硅酸盐水泥熟料是指：主要化学成分为氧化钙、二氧化硅和少量的氧化铝和氧化铁，主要矿物相组成为硅酸三钙、硅酸二钙、铝酸三钙和铁铝酸四钙的水泥熟料。

出浆率：指1吨粉料加水搅拌均匀后，出来的浆液体积为出浆率，单位为m³/t。

固结率：指浆液固结后的体积与浆液初始体积之比。

测定方法

出浆率：称量1公斤的粉料，按照北京市地方标准DB11/T 1608《预拌盾构注浆料应用技术规程》中流动度或截锥流动度的要求确定粉体加水量，将上述粉料和水按照JGJ/T70方法进行搅拌，用1000ml量筒和500ml量筒测定制备浆液体积V，V/1000即为出浆率。

固结率：按照北京市地方标准DB11/T 1608《预拌盾构注浆料应用技术规程》中附录C的方法执行

参数值

通过本申请的生产工艺获得的干粉盾构同步注浆料的出浆率与固结率的测定参数范围如下：

出浆率：0.85～1.15；

固结率：90％～100％。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和要点更加清楚，下面将结合本发明的实施例，对本发明的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，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。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。

硅酸盐水泥熟料为唐山冀东水泥工厂生产，三级粉煤灰为大唐电厂生产，P.O.42.5水泥为唐山冀东水泥工厂生产，0～1.18mm的干砂为唐山市丰润区润腾建筑垃圾回收处理有限公司供应，干法脱硫废渣为天津大港电厂供应，尾矿砂为承德金源尾矿技术开发有限公司尾矿库中的产品(在干粉砂浆工厂烘干后产品1.18mm筛上7.1％，0.075mm筛下34.6％)，石粉为唐山市丰润区永丰高钙矿粉加工厂生产的普通石粉，钠基膨润土为浙江长安仁恒科技股份有限公司生产，纤维素醚为北京龙湖科技有限公司的羟丙甲基20万粘度产品，石灰石为金隅冀东砂石骨料中心唐山工厂产品，煤矸石为唐山鸿顺建材有限公司产品，助磨剂DSA96为唐山冀东水泥外加剂有限责任公司产品。

实施例1

硅酸盐水泥熟料100重量份、石灰石410重量份、煤矸石480重量份分别经皮带秤计量输送进入球磨机，助磨剂10重量份直接加入球磨机，球磨机中钢球的大小球比例和配重同P.O.42.5水泥粉磨工艺，风机引风量为水泥粉磨工艺的1.2倍。经球磨机磨尾出来的粉体比表面积为295m²/kg，按照球磨机出料速度，调整磨尾干砂皮带秤的输送速度，使两者按照850重量份球磨粉料、150重量份干砂进行定量给料进入斗提机，互掺的物料经斗提提升到成品仓仓顶后进入成品仓，陈化稳定24小时，即可交付使用。

实施例2

硅酸盐水泥熟料110重量份、干法脱硫废渣350重量份、煤矸石530重量份分别经皮带秤计量输送进入球磨机，助磨剂5重量份直接进入球磨机，在水泥熟料球磨工艺基础上，将钢球配重减少为原来的一半，大小球比例不变，风机引风量为水泥粉磨工艺的1.3倍。经球磨机磨尾出来的粉体比表面积为320m²/kg，按照球磨机出料速度，调整磨尾干砂皮带秤的输送速度，使两者按照850重量份球磨粉料、150重量份干砂进行定量给料进入斗提机，互掺的物料经斗提提升到成品仓仓顶后进入成品仓，陈化稳定24小时，即可交付使用。

对比例1

P.O.42.5水泥150重量份，三级粉煤灰380重量份，石粉300重量份，干砂150重量份，钠基膨润土20重量份，纤维素醚0.2重量份，在干粉砂浆混合线中经计量、混合制备出的产品。

对比例2

P.O.42.5水泥180重量份，三级粉煤灰380重量份，烘干尾矿砂400重量份，钠基膨润土50重量份，在干粉砂浆混合线中经计量、混合制备出的产品。

表1.实施例1-2与对比例1-2所得产品的性能参数

引用标准：DB11/T 1608《预拌盾构注浆料应用技术规程》

从表1可以看出本申请实施例1、实施例2的出浆率都在0.9以上，而且固结率接近100％，基本没有泌水，强度、凝结时间也能满足标准要求。在现场使用过程中，因为浆液柔性、和易性佳，在中转罐和台车中不会因为沉砂出现堵管。这两种材料制备的浆液，加水量在±5％范围内波动时，固结率均在95～100％之间变化，这样当移动筒仓中干粉料因蓬仓下料不顺时，不会因为浆液的原因影响施工质量。

通过干粉砂浆传统工艺制备的对比例1和对比例2，出浆率分别为0.81和0.75，固结率分别为94.5％和92.3％，与实施例相比，性能差异较大。两种工艺路线制备的干粉盾构同步注浆料成本相当，因此售价也会相同，但对比例1、对比例2的出浆率低，直接导致总包方同步注浆料上耗费的施工成本存在差异，使用实施例的材料综合成本会比使用对比例的材料综合成本低10～30％。

通过球磨机粉磨工艺制备的未掺入骨料的粉体，比表面积都大于250m²/g，减小引风量、增加粉体在球磨机中停留时间，粉体比表面积能可达350～400m²/g，标稠用水量会随着比表面积增大而增加，而且粉体颗粒的增加也会增加浆液的悬浮性。通过干粉砂浆传统混合工艺生产的盾构同步注浆料，粉体部分的比表面积大多小于250m²/g，这也是传统工艺制备的盾构注浆料，在成本相当时，加水量小、出浆率低、固结率低的原因。

虽然本申请所揭露的实施方式如上，但所述的内容仅为便于理解本申请而采用的实施方式，并非用以限定本申请。任何本申请所属领域内的技术人员，在不脱离本申请所揭露的精神和范围的前提下，可以在实施的形式及细节上进行任何的修改与变化，但本申请的专利保护范围，仍须以所附的权利要求书所界定的范围为准。

本申请描述了多个实施例，但是该描述是示例性的，而不是限制性的，并且对于本领域的普通技术人员来说显而易见的是，在本申请所描述的实施例包含的范围内可以有更多的实施例和实现方案。尽管示出了许多可能的特征组合，并在具体实施方式中进行了讨论，但是所公开的特征的许多其它组合方式也是可能的。除非特意加以限制的情况以外，任何实施例的任何特征可以与任何其它实施例中的任何其他特征结合使用，或可以替代任何其它实施例中的任何其他特征。

本申请包括并设想了与本领域普通技术人员已知的特征的组合。本申请已经公开的实施例和特征也可以与任何常规特征组合，以形成由权利要求限定的独特的发明方案。任何实施例的任何特征也可以与来自其它发明方案的特征组合，以形成另一个由权利要求限定的独特的发明方案。因此，应当理解，在本申请中示出和/或讨论的任何特征可以单独地或以任何适当的组合来实现。因此，除了根据所附权利要求及其等同替换所做的限制以外，实施例不受其它限制。此外，可以在所附权利要求的保护范围内进行各种修改和改变。

此外，在描述具有代表性的实施例时，说明书可能已经将方法和/或过程呈现为特定的步骤序列。然而，在该方法或过程不依赖于本文所述步骤的特定顺序的程度上，该方法或过程不应限于所述的特定顺序的步骤。如本领域普通技术人员将理解的，其它的步骤顺序也是可能的。因此，说明书中阐述的步骤的特定顺序不应被解释为对权利要求的限制。此外，针对该方法和/或过程的权利要求不应限于按照所写顺序执行它们的步骤，本领域技术人员可以容易地理解，这些顺序可以变化，并且仍然保持在本申请实施例的精神和范围内。

Claims

1.一种高出浆率且高固结率干粉盾构同步注浆料的生产工艺，其中，所述高出浆率且高固结率干粉盾构同步注浆料包括粉体和干砂；

其中所述粉体为70~90重量份，所述干砂为10~30重量份；

所述粉体的比表面积为250~350m²/kg；并且

所述粉体的原料按照重量份计，各组分如下：

硅酸盐水泥熟料为6~15重量份、煤矸石为20~50重量份、石灰石为0~50重量份、干法脱硫废渣为0~40重量份和助磨剂为0~5重量份；并且所述石灰石、所述干法脱硫废渣和所述助磨剂不为0；并且

所述生产工艺包括以下步骤：

（1）将原料煤矸石、硅酸盐水泥熟料、石灰石、干法脱硫废渣分别经皮带秤进入球磨机，使助磨剂直接进入球磨机；

（2）调整球磨机钢球的大小球比例和配重，以及风机的引风量，使球磨机以高于水泥台时产能的方式进行粉磨生产；

（3）在球磨机的尾部，将干砂经过斗提进皮带秤，与球磨机出来的产品经皮带秤进行连续生产混合，混合好的产品经斗提进入成品仓；

（4）产品在所述成品仓中陈化稳定后，即可交付使用。

2.根据权利要求1所述的生产工艺，在步骤（1）和步骤（2）中采用连续计量混合生产的水泥生产工艺。

3.根据权利要求2所述的生产工艺，在步骤（2）中所述生产工艺经球磨机出来的产品0.075mm筛余不大于5%、粉料比表面积不小于250m²/g。

4.根据权利要求3所述的生产工艺，在步骤（4）中，所述成品仓的存储能力为500t~10000t/个。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的生产工艺，在步骤（4）中，所述陈化稳定的时间为24小时。