CN114538865B - 一种防渗堵漏材料及其制备方法 - Google Patents

一种防渗堵漏材料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种防渗堵漏材料及其制备方法，包括以下重量份数的组分：300‑350份水泥熟料、30‑40份聚丙烯纤维、8‑12份减水剂、20‑40份二氧化硅‑氧化铝复合溶胶、4‑8份粉煤灰、0.2‑0.8份甲基羟乙基纤维素醚、95‑110份水；其中，所述聚丙烯纤维与所述二氧化硅‑氧化铝复合溶胶的质量比为1～2:1。本发明防渗堵漏材料具有高抗压强度，凝结时间短的优点，能应用于具有沉降地段的补漏施工。

Description

一种防渗堵漏材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及建筑材料中注浆材料技术领域。更具体地说，本发明涉及一种防渗堵漏材料及其制备方法。
背景技术
现代城市发展迅猛，管廊、隧道、地铁等工程大兴修建，但复杂的地质条件一直是突破难点，尤其是地下建筑工程修建过程中常常出现的渗漏、构筑物裂缝问题，这些问题会影响施工进度和质量，为了解决这一技术问题，通常采用防渗堵漏材料进行加固封堵，防渗堵漏是当前建筑工程施工的重点，在地下建筑工程中更是十分的关键，防渗堵漏材料的质量直接影响了建筑物和建设工程的质量以及使用寿命。
目前，以水泥熟料为基础原料的防渗堵漏材料普遍具有良好的耐久性和强度，具有良好的防渗堵漏效果，但在面对地质条件苛刻的建筑工程时，地下会存在不均匀沉降的问题，进行防渗堵漏的位置在经过沉降后，防渗堵漏材料会出现脆性破坏，再次出现渗漏问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种防渗堵漏材料及其制备方法，具有高抗压强度，凝结时间短的优点，能应用于具有沉降地段施工的补漏。
本发明解决此技术问题所采用的技术方案是：一种防渗堵漏材料，包括以下重量份数的组分：
Figure BDA0003528629030000011
其中，所述聚丙烯纤维与所述二氧化硅-氧化铝复合溶胶的质量比为1～2:1。
优选的是，所述水泥熟料为硫铝酸盐水泥，其粒度不大于5μm。
优选的是，所述聚丙烯纤维由纤维长度为5mm的聚丙烯纤维和长度为15mm的聚丙烯纤维按质量比2:1～3:1混合而成；
优选的是，5mm的聚丙烯纤维的直径为0.5mm、弹性模量大于10GPa 、断裂伸长率大于12％，断裂强度大于400MPa ；
15mm的聚丙烯纤维的直径为0.8mm、弹性模量大于10GPa 、断裂伸长率大于12％，断裂强度大于400MPa 。
优选的是，所述减水剂为聚羧酸系减水剂，水泥水化过程中，对水泥颗粒具有优良的分散性能，提高了防渗堵漏材料的流动性，保证一定时间内材料优良的坍落度。
优选的是，二氧化硅-氧化铝复合溶胶中二氧化硅固体成分与氧化铝固体成分的质量比为1～2:1。
优选的是，所述粉煤灰中炭含量不高于6％，所述粉煤灰粒径不大于0.15mm，粉煤灰的加入提高了整个材料在反应过程中的和易性。
本发明还提供了一种防渗堵漏材料的制备方法包括以下步骤：
按重量份数称取水泥熟料、聚丙烯纤维、减水剂、二氧化硅-氧化铝复合溶胶、粉煤灰、甲基羟乙基纤维素醚和水搅拌混合至无明显的聚丙烯纤维聚集时，即得防渗堵漏材料。
本发明至少包括以下有益效果：聚丙烯纤维和二氧化硅-氧化铝复合溶胶的加入能显著提高防渗堵漏材料的极限拉伸应变，二氧化硅-氧化铝复合溶胶内的二氧化硅通过自身的填充性填充颗粒之间的孔隙，而氧化铝提升整体堵漏材料的流动性，各个颗粒之间紧密连接，增强了握裹力，解决了防渗堵漏材料完全刚性的问题。采用本申请的防渗堵漏材料在保证有效的初凝时间时，缩短了终凝时间，提高了施工效率。调节聚丙烯纤维按照长、短配比，有效提高防渗堵漏材料的抗渗性能。
本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。
具体实施方式
下面结合实施方式对本发明进行详细、完整的说明。本领域普通技术人员在基于这些说明的情况下将能够实现本发明。在结合实施方式对本发明进行说明前，需要特别指出的是：本发明中在包括下述说明在内的各部分中所提供的技术方案和技术特征，在不冲突的情况下，这些技术方案和技术特征可以相互组合。
需要说明的是，下述实施方案中所述实验方法，如无特殊说明，均为常规方法，所述试剂和材料，如无特殊说明，均可从商业途径获得。
实施例1
本实施例提供的防渗堵漏材料，以重量份数计，由以下组分构成：300份水泥熟料、30份聚丙烯纤维、8份减水剂、20份二氧化硅-氧化铝复合溶胶、4份粉煤灰、0.3份甲基羟乙基纤维素醚和100份水。
水泥熟料均采用的是硫铝酸盐水泥，其粒度不大于5μm；聚丙烯纤维由纤维长度为5mm的聚丙烯纤维和纤维长度为15mm的聚丙烯纤维按质量比2:1混合而成，市售5mm 的聚丙烯纤维经检测直径为0.5mm、弹性模量大于10GPa 、断裂伸长率大于12％，断裂强度大于400MPa ，15mm的聚丙烯纤维的直径为0.8mm、弹性模量大于10GPa 、断裂伸长率大于12％，断裂强度大于400MPa ；减水剂为聚羧酸系减水剂，水泥水化过程中，对水泥颗粒具有优良的分散性能，提高了防渗堵漏材料的流动性，保证一定时间内材料优良的坍落度；二氧化硅-氧化铝复合溶胶中二氧化硅固体成分与氧化铝固体成分的质量比为1:1；粉煤灰中炭含量不高于6％，所述粉煤灰粒径不大于0.15mm。
本实施例中防渗堵漏材料的制备方法为按上述重量份数称取水泥熟料、聚丙烯纤维、减水剂、二氧化硅-氧化铝复合溶胶、粉煤灰、甲基羟乙基纤维素醚和水搅拌混合至无明显的聚丙烯纤维聚集时，即得防渗堵漏材料。
实施例2
本实施例提供的防渗堵漏材料，以重量份数计，由以下组分构成：320份水泥熟料、35份聚丙烯纤维、10份减水剂、30份二氧化硅-氧化铝复合溶胶、6份粉煤灰、0.2份甲基羟乙基纤维素醚和95份水。
水泥熟料均采用的是硫铝酸盐水泥，其粒度不大于5μm；聚丙烯纤维由纤维长度为5mm的聚丙烯纤维和纤维长度为15mm的聚丙烯纤维按质量比2:1混合而成，市售5mm 的聚丙烯纤维经检测直径为0.5mm、弹性模量大于10GPa 、断裂伸长率大于12％，断裂强度大于400MPa ，15mm的聚丙烯纤维的直径为0.8mm、弹性模量大于10GPa 、断裂伸长率大于12％，断裂强度大于400MPa ；减水剂为聚羧酸系减水剂；二氧化硅-氧化铝复合溶胶中二氧化硅固体成分与氧化铝固体成分的质量比为1:1；粉煤灰中炭含量不高于6％，所述粉煤灰粒径不大于0.15mm。
本实施例中防渗堵漏材料的制备方法为按上述重量份数称取水泥熟料、聚丙烯纤维、减水剂、二氧化硅-氧化铝复合溶胶、粉煤灰、甲基羟乙基纤维素醚和水搅拌混合至无明显的聚丙烯纤维聚集时，即得防渗堵漏材料。
实施例3
本实施例提供的防渗堵漏材料，以重量份数计，由以下组分构成：350份水泥熟料、40份聚丙烯纤维、12份减水剂、40份二氧化硅-氧化铝复合溶胶、8份粉煤灰、0.8份甲基羟乙基纤维素醚和110份水。
水泥熟料均采用的是硫铝酸盐水泥，其粒度不大于5μm；聚丙烯纤维由纤维长度为5mm的聚丙烯纤维和纤维长度为15mm的聚丙烯纤维按质量比2:1混合而成，市售5mm 的聚丙烯纤维经检测直径为0.5mm、弹性模量大于10GPa 、断裂伸长率大于12％，断裂强度大于400MPa ，15mm的聚丙烯纤维的直径为0.8mm、弹性模量大于10GPa 、断裂伸长率大于12％，断裂强度大于400MPa ；减水剂为聚羧酸系减水剂；二氧化硅-氧化铝复合溶胶中二氧化硅固体成分与氧化铝固体成分的质量比为1:1；粉煤灰中炭含量不高于6％，所述粉煤灰粒径不大于0.15mm。
本实施例中防渗堵漏材料的制备方法为按上述重量份数称取水泥熟料、聚丙烯纤维、减水剂、二氧化硅-氧化铝复合溶胶、粉煤灰、甲基羟乙基纤维素醚和水搅拌混合至无明显的聚丙烯纤维聚集时，即得防渗堵漏材料。
实施例4
本实施例提供的防渗堵漏材料，以重量份数计，由以下组分构成：340份水泥熟料、40份聚丙烯纤维、10份减水剂、20份二氧化硅-氧化铝复合溶胶、8份粉煤灰、0.5份甲基羟乙基纤维素醚和100份水。
水泥熟料均采用的是硫铝酸盐水泥，其粒度不大于5μm；聚丙烯纤维由纤维长度为5mm的聚丙烯纤维和纤维长度为15mm的聚丙烯纤维按质量比2:1混合而成，市售5mm 的聚丙烯纤维经检测直径为0.5mm、弹性模量大于10GPa 、断裂伸长率大于12％，断裂强度大于400MPa ，15mm的聚丙烯纤维的直径为0.8mm、弹性模量大于10GPa 、断裂伸长率大于12％，断裂强度大于400MPa ；减水剂为聚羧酸系减水剂；二氧化硅-氧化铝复合溶胶中二氧化硅固体成分与氧化铝固体成分的质量比为1:1；粉煤灰中炭含量不高于6％，所述粉煤灰粒径不大于0.15mm。
本实施例中防渗堵漏材料的制备方法为按上述重量份数称取水泥熟料、聚丙烯纤维、减水剂、二氧化硅-氧化铝复合溶胶、粉煤灰、甲基羟乙基纤维素醚和水搅拌混合至无明显的聚丙烯纤维聚集时，即得防渗堵漏材料。
对比例1
本对比例提供一种防渗堵漏材料，以重量份数计，由以下组分构成：300份水泥熟料、 8份减水剂、4份粉煤灰、0.3份甲基羟乙基纤维素醚和100份水。与实施例1相比不同之处在于配方，其他组分以及组分的理化性质均与实施例1相同。
本对比例中防渗堵漏材料的制备方法为按上述重量份数称取水泥熟料、减水剂、粉煤灰、甲基羟乙基纤维素醚和水搅拌混合至无明显的聚丙烯纤维聚集时，即得防渗堵漏材料。
对比例2
本对比例提供一种防渗堵漏材料，以重量份数计，由以下组分构成：300份水泥熟料、 8份减水剂、20份二氧化硅-氧化铝复合溶胶、4份粉煤灰、0.3份甲基羟乙基纤维素醚和100份水。与实施例1相比不同之处在于配方，其他组分以及组分的理化性质均与实施例 1相同。
本对比例中防渗堵漏材料的制备方法为按上述重量份数称取水泥熟料、减水剂、二氧化硅-氧化铝复合溶胶、粉煤灰、甲基羟乙基纤维素醚和水搅拌混合至无明显的聚丙烯纤维聚集时，即得防渗堵漏材料。
对比例3
本对比例提供的防渗堵漏材料，以重量份数计，由以下组分构成：300份水泥熟料、30份聚丙烯纤维、8份减水剂、4份粉煤灰、0.3份甲基羟乙基纤维素醚和100份水。与实施例1相比不同之处在于配方，其他组分以及组分的理化性质均与实施例1相同。
本对比例中防渗堵漏材料的制备方法为按上述重量份数称取水泥熟料、减水剂、聚丙烯纤维、粉煤灰、甲基羟乙基纤维素醚和水搅拌混合至无明显的聚丙烯纤维聚集时，即得防渗堵漏材料。
对比例4
本对比例提供的防渗堵漏材料，以重量份数计，由以下组分构成：300份水泥熟料、30份聚丙烯纤维、8份减水剂、10份二氧化硅-氧化铝复合溶胶、4份粉煤灰、0.3份甲基羟乙基纤维素醚和100份水。与实施例1相比不同之处在于配方，其他组分以及组分的理化性质均与实施例1相同。
本对比例中防渗堵漏材料的制备方法为按上述重量份数称取水泥熟料、聚丙烯纤维、减水剂、二氧化硅-氧化铝复合溶胶、粉煤灰、甲基羟乙基纤维素醚和水搅拌混合至无明显的聚丙烯纤维聚集时，即得防渗堵漏材料。
对比例5
本对比例提供的防渗堵漏材料，以重量份数计，由以下组分构成：300份水泥熟料、10份聚丙烯纤维、8份减水剂、20份二氧化硅-氧化铝复合溶胶、4份粉煤灰、0.3份甲基羟乙基纤维素醚和100份水。与实施例1相比不同之处在于配方，其他组分以及组分的理化性质均与实施例1相同。
本对比例中防渗堵漏材料的制备方法为按上述重量份数称取水泥熟料、聚丙烯纤维、减水剂、二氧化硅-氧化铝复合溶胶、粉煤灰、甲基羟乙基纤维素醚和水搅拌混合至无明显的聚丙烯纤维聚集时，即得防渗堵漏材料。
对比例6
本对比例提供的防渗堵漏材料，以重量份数计，由以下组分构成：300份水泥熟料、30份聚丙烯纤维、8份减水剂、10份二氧化硅、10份氧化铝、4份粉煤灰、0.3份甲基羟乙基纤维素醚和100份水。与实施例1相比不同之处在于配方，其他组分以及组分的理化性质均与实施例1相同。
本对比例中防渗堵漏材料的制备方法为按上述重量份数称取水泥熟料、聚丙烯纤维、减水剂、二氧化硅、氧化铝、粉煤灰、甲基羟乙基纤维素醚和水搅拌混合至无明显的聚丙烯纤维聚集时，即得防渗堵漏材料。
对比例7
本实施例提供的防渗堵漏材料，以重量份数计，由以下组分构成：300份水泥熟料、30份聚丙烯纤维、8份减水剂、20份二氧化硅-氧化铝复合溶胶、4份粉煤灰、0.3份甲基羟乙基纤维素醚和100份水。与实施例1相比不同之处在于聚丙烯纤维由长度为5mm的聚丙烯纤维组成，其他组分以及组分的理化性质均与实施例1相同。
本实施例中防渗堵漏材料的制备方法为按上述重量份数称取水泥熟料、聚丙烯纤维、减水剂、二氧化硅-氧化铝复合溶胶、粉煤灰、甲基羟乙基纤维素醚和水搅拌混合至无明显的聚丙烯纤维聚集时，即得防渗堵漏材料。
对比例8
本实施例提供的防渗堵漏材料，以重量份数计，由以下组分构成：300份水泥熟料、30份聚丙烯纤维、8份减水剂、20份二氧化硅-氧化铝复合溶胶、4份粉煤灰、0.3份甲基羟乙基纤维素醚和100份水。与实施例1相比不同之处在于聚丙烯纤维由长度为15mm的聚丙烯纤维组成，其他组分以及组分的理化性质均与实施例1相同。
本实施例中防渗堵漏材料的制备方法为按上述重量份数称取水泥熟料、聚丙烯纤维、减水剂、二氧化硅-氧化铝复合溶胶、粉煤灰、甲基羟乙基纤维素醚和水搅拌混合至无明显的聚丙烯纤维聚集时，即得防渗堵漏材料。
性能测试试验
将实施例1～4、对比例1～5制得试件，并按照标准养护方法28天，依据GB/T 50080测试试件的抗压强度，以混凝土轴心受拉断裂时的极限拉伸值作为试件的极限拉伸应变，对试件进行测试，测试结果详见表1。
表1
Figure BDA0003528629030000071
Figure BDA0003528629030000081
从表1的数据可以看出，采用本申请的防渗堵漏材料在保证有效的初凝时间时，方便施工人员进行施工，缩短了终凝时间，同时防渗堵漏材料的极限拉伸应变值显著提高，提高了抗压强度，在堵漏后，基于防渗堵漏材料极限拉伸应力值的提高，堵漏后能适应工程中沉降问题，达到高质量的防渗堵漏效果。
将实施例1、对比例6～7制得试件，按照标准养护方法28天，依据GB/T 50082的标准测试防渗堵漏材料试件的抗水渗透性能，测试结果详见表2。
表2
Figure BDA0003528629030000082
从表2的试验结果显示，聚丙烯纤维按照长、短配比能够有效提高防渗堵漏材料的抗渗性能，这可能是由于全部采用长的聚丙烯纤维时，在浆液中纤维长度过长不容易分散，阻碍了二氧化硅-氧化铝复合溶胶等组分进入聚丙烯纤维与水泥水化产物之间的空隙，而全部采用短的聚丙烯纤维时，短的聚丙烯纤维的桥联作用较差，其对周围的产物的握裹约束力不足，影响了整体的抗渗性能，当长短聚丙烯纤维有机结合分散于浆液中时，能显著改善防渗堵漏材料的抗渗性能。
在进行四川某一隧道工程施工时，由于隧道处于含水岩层中，导致开挖过程中地层的不均匀沉降，同时还存在隧道多处喷水级别的渗漏，渗漏裂缝宽度为4～7cm，每一处喷水量可达到0.8～1.2m3/d，将本申请实施例1中制备的防渗堵漏材料对渗漏处进行修复施工，能有效止漏，经过半年的监测，补漏处也未再出现渗漏问题，满足构筑物的不漏要求，综合性能优异。
此外，下述说明中涉及到的本发明的实施例通常仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。因此，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的前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的实施例。

Claims (6)

1.一种防渗堵漏材料，其特征在于，包括以下重量份数的组分：
Figure FDA0003945969460000011
其中，所述聚丙烯纤维与所述二氧化硅-氧化铝复合溶胶的质量比为1～2:1；
所述聚丙烯纤维由纤维长度为5mm的聚丙烯纤维和长度为15mm的聚丙烯纤维按质量比2:1～3:1混合而成；
5mm的聚丙烯纤维的直径为0.5mm、弹性模量大于10GPa 、断裂伸长率大于12％，断裂强度大于400MPa ；
15mm的聚丙烯纤维的直径为0.8mm、弹性模量大于10GPa 、断裂伸长率大于12％，断裂强度大于400MPa 。
2.如权利要求1所述的防渗堵漏材料，其特征在于，所述水泥熟料为硫铝酸盐水泥，其粒度不大于5μm。
3.如权利要求1所述的防渗堵漏材料，其特征在于，所述减水剂为聚羧酸系减水剂。
4.如权利要求1所述的防渗堵漏材料，其特征在于，二氧化硅-氧化铝复合溶胶中二氧化硅固体成分与氧化铝固体成分的质量比为1～2:1。
5.如权利要求1所述的防渗堵漏材料，其特征在于，所述粉煤灰中炭含量不高于6％，所述粉煤灰粒径不大于0.15mm。
6.一种如权利要求1～5任一所述的防渗堵漏材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
按重量份数称取水泥熟料、聚丙烯纤维、减水剂、二氧化硅-氧化铝复合溶胶、粉煤灰、甲基羟乙基纤维素醚和水搅拌混合至无明显的聚丙烯纤维聚集时，即得防渗堵漏材料。
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