CN113683369A - 动水环境下强渗透地层双液注浆新材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种耐久性好且无环境污染的动水环境下强渗透地层双液注浆新材料及其制备方法，涉及动水环境下强渗透地层的防渗堵水与加固，属于动水封堵材料的制备领域。双液注浆新材料由A液与B液组成；A液为改性水泥浆液，配比按重量份数计为：聚丙烯酰胺颗粒30~50份、水泥500份、硫酸亚铁5~10份、氯化钠5~10份、柠檬酸0.9~1.5份以及水450份；B液为聚氨酯。使用时，采用双液注浆泵将A液与B液按质量比1：（0.046~0.072）混合并灌注到目标地层。本发明的注浆新材料具有凝固时间可调、可注性强、涌水堵漏效果好、结石体强度高、费用低、无毒性、操作方便等优点，是一种性能卓越的动水环境下强渗透地层注浆加固及防渗材料。

Description

动水环境下强渗透地层双液注浆新材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种注浆材料，特别涉及一种动水环境下强渗透地层双液注浆新材料及其制备方法，属于材料科学与岩土工程技术领域。
背景技术
随着国民经济建设的迅速发展，岩土与地下工程建设量越来越大，而施工过程中经常会遇到各种复杂的强渗透地层，此类地层具有结构松散、固结程度低、孔隙大、承载力低、渗透性强、且经常伴有动水环境等特点。工程在施工过程中易对地层产生较大扰动，导致地层不均匀沉降甚至塌陷等工程问题；丰富的地下水会对建筑物产生腐蚀，缩短工程的安全使用年限，导致崩塌等现象的出现，使工程建设中出现更多不稳定因素。
为保证工程建设的顺利进行，往往要对这类地层进行注浆加固和防渗处理。但目前主要使用的化学注浆材料成本过高，且绝大部分材料有毒性、腐蚀性，易造成环境污染，部分原材料易燃易爆，存在较大的安全隐患；使用的水泥-水玻璃注浆材料工程效果不足，结石体结构不稳定，完成的工程缺乏良好的耐久性，抗溶蚀性差，工程后期存在由于钠离子的大量溶出而污染水源的弊病。要实现动水环境下强渗透地层的绿色防渗加固，动水环境下强渗透地层注浆新材料将起到至关重要的作用，对动水环境下强渗透地层防渗堵水与加固工程具有重要意义，因此，在山东省自然科学基金项目(编号：ZR2019MEE027)和山东科技大学2021年省级大学生创新创业训练项目(编号：S202110424153)的联合资助下，发明了一种动水环境下强渗透地层双液注浆新材料。
发明内容
本发明的目的是为了解决传统动水环境下强渗透地层注浆材料存在的缺陷，提供了动水环境下强渗透地层双液注浆新材料及其制备方法，材料具有凝固时间可调、可注性强、涌水堵漏效果好、结石体强度高、费用低、无毒性、操作方便等优点，能够在提高工程安全性能与质量的同时降低工程施工成本。
为实现上述发明目的，本发明公开了下述技术方案如下。
首先，动水环境下强渗透地层双液注浆新材料，其特征在于由A液与B液组成。
所述的A液为改性水泥浆液，配比按重量份数计为：聚丙烯酰胺30～50份、水泥500份、硫酸亚铁5～10份、氯化钠5～10份、柠檬酸0.9～1.5份以及水450份；B液为聚氨酯。使用时，采用双液注浆泵将A液与B液按质量比1：(0.046～0.072)混合并灌注到目标地层。
进一步：所述水泥为强度等级不低于42.5的普通硅酸盐水泥或早强型强度等级不低于42.5的普通硅酸盐水泥；所述聚丙烯酰胺颗粒的分子团簇与离子型标准为2500w阴离子型；所述聚氨酯为MF-669·Ⅰ型水性聚氨酯。
其次，本发明公开了动水环境下强渗透地层注浆新材料的制备方法，具体步骤如下。
(1)A液为改性水泥浆液，配比按重量份数计为：聚丙烯酰胺30～50份、水泥500份、硫酸亚铁5～10份、氯化钠5～10份、柠檬酸0.9～1.5份以及水450份；先将粉状材料搅拌均匀，过程持续时间不得少于2分钟，粉状材料搅拌均匀后向其中掺入按比例称取的水，搅拌时间不得少于3分钟，即可得到A液。
(2)使用时，采用双液注浆泵将A液与B液按质量比1：(0.046～0.072)混合并灌注到目标地层。
与现有技术比较，本发明的有益效果如下所示。
(1)本发明利用水性聚氨酯能够以任意比例与水互溶并快速形成具有一定强度的胶凝体的性质，实现了注浆材料的快速胶凝堵水。同时由于水性聚氨酯材料本身无毒特点且遇水即完全反应，对周边环境不存在污染问题；A、B液在均匀混合的前提下，结石体不会在水化期产生渗水通道，因此不会发生渗漏现象，能够保证工程质量。
(2)本发明通过实验证明，在掺入适量聚丙烯酰胺材料的情况下，聚丙烯酰胺分散相粒子彼此纠缠能够形成大量网状结构的聚合体，可以有效提高材料的聚合性，达到有效抵抗动水冲刷的效果；同时能够降低析水率，显著改善材料结石体倒缩问题；并使浆液具有较高黏性，能够有效附着于地层中不同粒径的卵石，提高地层整体性，极大降低施工后渗水问题的发生可能。
(3)本发明的材料成本优势明显。目前主要针对动水环境下强渗透地层使用的化学浆液马利散的市场价格约为30000元/吨；水泥-水玻璃注浆材料的市场价格约为2200～3000元/吨；本项目研发的新型注浆材料的价格仅为2300～2700元/吨。研究成果不但能够有效提高动水环境下强渗透地层的注浆加固和防渗效果，而且能够推动注浆加固与防渗技术的完善和发展，具有显著的科学意义和工程应用价值。
附图说明
图1为本发明实施例提供的动水环境下强渗透地层双液注浆新材料的制备流程图。
图2为本发明所述的材料试样在建议配合比情况下不同龄期的抗压强度曲线。
具体实施方式
为了使本发明的材料、制备方法及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本申请提供进一步的说明，所使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
动水环境下强渗透地层注浆新材料的建议制备方法，具体包括如下步骤。
(1)所述的A液为改性水泥浆液，配比按重量份数计为：聚丙烯酰胺30份、水泥500份、硫酸亚铁5份、氯化钠5份、柠檬酸0.9份以及水450份；先将粉状材料搅拌均匀，过程持续时间不得少于2分钟，粉状材料搅拌均匀后向其中掺入按比例称取的水，搅拌时间不得少于3分钟，即可得到A液。
(2)将A、B液倒入双液注浆机器，通过双液注浆泵将A液与B液按质量比1：0.046混合并采用间歇注浆法灌注到目标地层。
(3)本发明所具体使用的间歇注浆法如下：第一次注浆3～5分钟，暂停半分钟，多次重复以上步骤1个小时；间歇半个小时，进行第二次注浆，重复第一次注浆步骤，同样多次重复步骤1个小时；间歇6个小时，进行第三次注浆，重复第一次注浆步骤，多次重复步骤半个小时；间歇24小时，进行第四次注浆，重复第一次注浆步骤；如果注浆压力维持在0.3～0.5MPa，即可视为注浆成功。

Claims (2)

1.动水环境下强渗透地层双液注浆新材料，其特征在于由A液与B液组成，所述的A液为改性水泥浆液，配比按重量份数计为：聚丙烯酰胺30~50份、水泥500份、硫酸亚铁5~10份、氯化钠5~10份、柠檬酸0.9~1.5份以及水450份，B液为聚氨酯；使用时，采用双液注浆泵将A液与B液按质量比1：（0.046~0.072）混合并灌注到目标地层。
2.如权利要求1所述的动水环境下强渗透地层双液注浆新材料，所述水泥为强度等级不低于42.5的普通硅酸盐水泥或早强型强度等级不低于42.5的普通硅酸盐水泥；所述聚丙烯酰胺颗粒的分子团簇与离子型标准为2500w阴离子型；所述聚氨酯为MF-669-Ⅰ型水性聚氨酯。
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