CN114477824B - 一种改性克泥效的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种改性克泥效的制备方法，包括如下步骤：1)将黏土合成矿物干燥粉碎，经多级水洗除砂，加水调节ph值为7±1，搅拌反应0.5～6小时；2)往步骤1)中加水稀释为浓度5～15％的合成黏土浆液，加入氯化钙和可溶性盐溶液得到改性克泥效泥浆；3)将改性克泥效泥浆干燥并研磨至800目，加入纤维素和胶体稳定剂充分混合，得到改性克泥效。本发明解决了传统克泥效与低于40波美度硅酸钠溶液的相容性问题，整体提高了克泥效与不同波美度的硅酸钠溶液反应后的抗剪强度，大幅节约克泥效用量。
Description
技术领域
本发明涉及盾构隧道工程技术领域，尤其是一种改性克泥效的制备方法。
背景技术
随着我国城市地铁建设的快速发展，盾构法以其高效、安全、环保的优点被广泛采用。
克泥效作为一种通用材料，广泛应用于盾构施工，通过双液注浆设备与硅酸钠溶液混合，提高强度，起到支护、填充和密封等作用。但由于市场上硅酸钠溶液的波美度参差不齐，时常有施工现场采购到不足40波美度的硅酸钠溶液，而传统克泥效要求用于双液注浆的硅酸钠溶液必须达到40波美度，与低于40波美度的硅酸钠溶液混合效果差异极大，主要体现在混合后十字剪切强度低于常规值，影响克泥效注浆效果；施工项目遇到此类情况，还需额外使用更多克泥效才能弥补强度不足，造成浪费。
(一)要解决的技术问题
为了解决现有技术的上述问题，本发明提供一种改性克泥效的制备方法，解决传统克泥效与低于40波美度硅酸钠溶液的混合效果差、抗剪强度低于常规值、克泥效用量浪费等问题。
(二)技术方案
为了达到上述目的，本发明采用的主要技术方案包括：
一种改性克泥效的制备方法，包括如下步骤：
1)将黏土合成矿物干燥至水分低于12％，而后进行粉碎，经多级水洗除砂，加水调节ph值为7±1，搅拌反应0.5～6小时；
2)往步骤1)中加水稀释为浓度5～15％的合成黏土浆液，加入氯化钙和可溶性盐溶液得到改性克泥效泥浆；
3)将改性克泥效泥浆进行干燥，而后进行研磨至800目形成膨润土干粉，而后加入纤维素和胶体稳定剂充分混合，得到改性克泥效，其中，纤维素占改性克泥效总量的质量比为0.5％～3％；胶体稳定剂占改性克泥效总量的质量比为0.2％～1.5％。
进一步地，所述步骤3)中，改性克泥效泥浆的干燥方式为：使用电热鼓风干燥箱进行干燥，干燥温度为80℃，干燥时间为12小时。
进一步地，所述步骤1)中，黏土合成矿物为钙-钠型黏土合成矿物、钙-镁型黏土合成矿物中的一种或两种，所述搅拌的转速为200～1000r/min。
进一步地，每100重量份的所述黏土合成矿物，所述氯化钙的用量为5-30重量份。
进一步地，所述步骤2)中，可溶性盐溶液用量为0.1～1.5mol/L，所述可溶性盐溶液为硫酸盐溶液、氯化钠溶液、氯化铝溶液中的一种或两种任意比例混合。
进一步地，所述步骤3)中，纤维素为羧甲基纤维素、羟乙基纤维素、羟丙基纤维素中的一种或多种任意比例混合；胶体稳定剂为黄原胶、阿拉伯胶、聚丙烯酰胺、聚丙烯酸钠中的一种或多种任意比例混合。
(三)有益效果
本发明的有益效果是：通过对克泥效使用可溶性盐溶液进行改性，解决了克泥效与40波美度以下的硅酸钠溶液的相容性问题。
采用本发明制备的改性克泥效，在于40波美度硅酸钠溶液混合使用时，可以降低克泥效粉剂用量，350kg/m3的改性克泥效配比可以完全替代传统克泥效420kg/m3的配比。不仅解决了克泥效与40波美度以下硅酸钠溶液相容性问题，还将克泥效用量节约了15％以上。
具体实施方式
为了更好的解释本发明，以便于理解，下面通过具体实施方式，对本发明作详细描述。
一种改性克泥效的制备方法，包括如下步骤：
1)将黏土合成矿物干燥至水分低于12％，而后进行粉碎，经多级水洗除砂，加水调节ph值为7±1，搅拌反应0.5～6小时；
2)往步骤1)中加水稀释为浓度5～15％的合成黏土浆液，加入氯化钙和可溶性盐溶液得到改性克泥效泥浆；
3)将改性克泥效泥浆进行干燥，而后进行研磨至800目形成膨润土干粉，而后加入纤维素和胶体稳定剂充分混合，得到改性克泥效，其中，纤维素占改性克泥效总量的质量比为0.5％～3％；胶体稳定剂占改性克泥效总量的质量比为0.2％～1.5％。
本实施例中，加入纤维素，可以增加黏土合成矿物颗粒的亲水性，便于将游离水吸附在颗粒周围，提高了水化性能，从而增强了改性克泥效使用时的抗剪切性；加入氯化钙，可以提高与硅酸钠溶液反应时的胶体置换能力；加入可溶性盐溶液进一步提高胶体置换能力。
进一步地，所述步骤3)中，改性克泥效泥浆的干燥方式为：使用电热鼓风干燥箱进行干燥，干燥温度为80℃，干燥时间为12小时。
进一步地，所述步骤1)中，黏土合成矿物为钙-钠型黏土合成矿物、钙-镁型黏土合成矿物中的一种或两种，所述搅拌的转速为200～1000r/min。
进一步地，每100重量份的所述黏土合成矿物，所述氯化钙的用量为5-30重量份。
进一步地，所述步骤2)中，可溶性盐溶液用量为0.1～1.5mol/L，所述可溶性盐溶液为硫酸盐溶液、氯化钠溶液、氯化铝溶液中的一种或两种任意比例混合。
进一步地，所述步骤3)中，纤维素为羧甲基纤维素、羟乙基纤维素、羟丙基纤维素中的一种或多种任意比例混合；胶体稳定剂为黄原胶、阿拉伯胶、聚丙烯酰胺、聚丙烯酸钠中的一种或多种任意比例混合。
本实施例提供的改性克泥效的制备方法，工艺简单，操作方便，安全环保，所得到的的改性克泥效，与硅酸钠溶液相容性提高，与相同波美度硅酸钠溶液混合下，用量更少。
实施例1
改性克泥效的制备方法，包括如下步骤：
1)将重量份数为100份的黏土合成矿物干燥粉碎，经多级水洗除砂，加水调节ph值为7±1，搅拌反应0.5小时。
2)加水稀释为浓度5％的合成黏土浆液，加入重量份数为5份的氯化钙和0.3mol/L的硫酸盐溶液得到改性克泥效泥浆。
3)将改性克泥效泥浆进行干燥，而后进行研磨至800目形成膨润土干粉，而后加入纤维素和胶体稳定剂充分混合，得到改性克泥效，其中，纤维素占改性克泥效总量的质量比为0.5％～3％；胶体稳定剂占改性克泥效总量的质量比为0.2％～1.5％。
实施例2
改性克泥效的制备方法，包括如下步骤：
1)将重量份数为100份的黏土合成矿物干燥粉碎，经多级水洗除砂，加水调节ph值为7±1，搅拌反应2小时。
2)加水稀释为浓度10％的合成黏土浆液，加入重量份数为的10份氯化钙和0.8mol/L的氯化钠溶液得到改性克泥效泥浆。
3)将改性克泥效泥浆进行干燥，而后进行研磨至800目形成膨润土干粉，而后加入纤维素和胶体稳定剂充分混合，得到改性克泥效，其中，纤维素占改性克泥效总量的质量比为0.5％～3％；胶体稳定剂占改性克泥效总量的质量比为0.2％～1.5％。
实施例3
改性克泥效的制备方法，包括如下步骤：
1)将重量份数为100份的黏土合成矿物干燥粉碎，经多级水洗除砂，加水调节ph值为7±1，搅拌反应0.5小时。
2)加水稀释为浓度5％的合成黏土浆液，加入重量份数为的15份氯化钙和1.2mol/L的氯化铝溶液得到改性克泥效泥浆。
3)将改性克泥效泥浆进行干燥，而后进行研磨至800目形成膨润土干粉，而后加入纤维素和胶体稳定剂充分混合，得到改性克泥效，其中，纤维素占改性克泥效总量的质量比为0.5％～3％；胶体稳定剂占改性克泥效总量的质量比为0.2％～1.5％。
为了更好的说明本发明的技术方案，下面还通过对比例和本发明的实施例做进一步的对比，其中对比例1-3均为普通克泥效，与实施例1-3的改性克泥效分别以400kg/m3配比进行实验。其中实施例1、对比例1采用36波美度硅酸钠溶液进行混合，实施例2、对比例2采用38波美度硅酸钠溶液进行混合，实施例3、对比例3采用40波美度硅酸钠溶液进行混合。相关的改性克泥效的指标对比如下表：
| 序号 | 抗剪强度kpa | 粘度值dps |
| 对比例1 | 0.32 | 282 |
| 对比例2 | 0.41 | 320 |
| 对比例3 | 0.48 | 353 |
| 实施例1 | 0.74 | 377 |
| 实施例2 | 1.12 | 402 |
| 实施例3 | 1.25 | 420 |
由上述数据可得，所得到的改性克泥效与40波美度以下的硅酸钠溶液混合时，相较普通克泥效抗剪强度和粘度值更高，而与40波美度硅酸钠溶液混合使用时，其指标也优于普通克泥效，实际使用中可通过降低改性克泥效掺入量以达到节约克泥效粉剂用量的效果。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。
Claims (3)
1.一种改性克泥效的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
1）将黏土合成矿物干燥至水分低于12%，而后进行粉碎，经多级水洗除砂，加水调节ph值为7±1，搅拌反应0.5~6小时；
2）往步骤1）中加水稀释为浓度5~15%的合成黏土浆液，加入氯化钙和可溶性盐溶液得到改性克泥效泥浆；
3）将改性克泥效泥浆进行干燥，而后进行研磨至800目形成膨润土干粉，而后加入纤维素和胶体稳定剂充分混合，得到改性克泥效，其中，纤维素占改性克泥效总量的质量比为0.5%~3%；胶体稳定剂占改性克泥效总量的质量比为0.2%~1.5%；
所述步骤2）中，每100重量份的所述黏土合成矿物，所述氯化钙的用量为5-30重量份；
所述步骤2）中，可溶性盐溶液用量为0.1~1.5mol/L，所述可溶性盐溶液为硫酸盐溶液、氯化钠溶液、氯化铝溶液中的一种或两种任意比例混合；
所述步骤3）中，纤维素为羧甲基纤维素、羟乙基纤维素、羟丙基纤维素中的一种或多种任意比例混合；胶体稳定剂为黄原胶、阿拉伯胶、聚丙烯酰胺、聚丙烯酸钠中的一种或多种任意比例混合。
2.根据权利要求1所述的一种改性克泥效的制备方法，其特征在于：所述步骤3）中，改性克泥效泥浆的干燥方式为：使用电热鼓风干燥箱进行干燥，干燥温度为80℃，干燥时间为12小时。
3.根据权利要求1所述的一种改性克泥效的制备方法，其特征在于：所述步骤1）中，黏土合成矿物为钙-钠型黏土合成矿物、钙-镁型黏土合成矿物中的一种或两种，所述搅拌的转速为200~1000r/min。
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