CN114573301A - 一种新型复合水泥基注浆材料的制备方法 - Google Patents

一种新型复合水泥基注浆材料的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种新型复合水泥基注浆材料的制备方法，包括以下质量分数的原料组成：P·O42.5普通硅酸盐水泥70～91％、硅灰4～10％、偏高岭土5～20％、减水剂0.05～0.20％和水60～75％。将硅灰与偏高岭土以不同比例双掺得到复合水泥基注浆材料，本发明方法在将工业废渣利用的同时，不仅减少水泥的使用，降低了污染，节约了成本，还可有效地提高注浆材料其抗压抗折力学性能，提高注浆材料的结石率，有利于其广泛应用。

Description

一种新型复合水泥基注浆材料的制备方法
技术领域
本发明属于注浆材料领域，特别涉及一种新型复合水泥基注浆材料的制备方法。
背景技术
注浆技术是地下工程以及地面工程广泛应用的技术。在施工过程中，对于可能会遇到的裂隙含水层、灰岩溶洞、断层破碎带等极为复杂的地层以及可能会出现的涌水、坍塌等工程事故，通过采用注浆技术，可以对这些工程风险进行有效的防范和治理，从而提高了工程施工过程中的安全性，也保障整个工程的有效进行。
注浆材料的研究是注浆技术不断进步和发展的关键因素。注浆能够起到堵水和加固的效果主要是因为注浆浆液凝固从而提高了被注体的强度与稳定性。所以，在注浆工程中能否合理地选择注浆浆液将对整个工程具有着重要的影响。对于一种具有优良性能的注浆材料的出现可以提高注浆效果、扩大注浆范围，从而使得注浆工程得到保障。目前注浆材料大致分为黏土材料、水泥基材料、高水材料、高分子材料四大类。其中水泥基材料具有流动度、凝结时间可调，适应性强，并可掺加硅灰、矿渣等工业废料构成复合水泥基材料，进一步降低注浆成本，是目前应用最为广泛的注浆材料。
我国目前是世界上较大的工业生产国，随着工业的不断发展，大量的工业废渣如何处理却成为一个难题。我国的工业废渣主要包括粉煤灰，矿渣，硅灰，煤渣，煤矸石等。而这些工业废渣大部分都通过直接堆弃或简单填埋进行处理，从而不仅浪费资源而且污染环境。通过将工业废渣合理化应用，不仅可以节约资源，变废为宝，还可以起到绿色环保的作用。
然而，不同掺合料的不同掺量对水泥基注浆材料的工作性能也会大大不同，如何找到最优掺合料和其掺量从而提高水泥基注浆材料的工作性能值得进一步的研究。与单掺掺合料相比，混掺掺合料对工作性能的影响更大。因此，如何配制出更好性能的混掺水泥基注浆材料并满足水泥基注浆材料工作性能的要求同样有待深入研究。
发明内容
为了解决当前水泥基注浆材料的缺点和不足，本发明提供一种新型复合水泥基注浆材料的制备方法。本发明所述方法将硅灰与偏高岭土有效结合制备复合水泥基注浆材料，与传统的方法相比，本方法操作简单，环境污染小，能有效地改善水泥基注浆材料的制备技术。
为了实现上述技术目的，本发明是通过以下技术方案予以实现的：
一种新型复合水泥基注浆材料，包括以下质量分数的原料组成：P·O 42.5普通硅酸盐水泥70～91％、硅灰4～10％、偏高岭土5～20％、减水剂0.05～0.20％和水60～75％。
作为优选，所述硅灰为SiO2≥94％，细度≤1μm。
作为优选，所述偏高岭土为活性指数≥110，细度为1250目。
作为优选，所述减水剂为减水率≥25％的聚羧酸减水剂。
本发明提供了一种新型复合水泥基注浆材料的制备方法，具体包括如下步骤：
(1)按质量分数，将称好的普通硅酸盐水泥、硅灰、偏高岭土放入NJ-160A水泥净浆搅拌机中慢速搅拌120s。
(2)按质量分数，将称好的减水剂放入相对应称好的水中进行搅拌均匀，再将水溶液倒入搅拌锅中慢速搅拌60s后再快速搅拌60s，得到混合注浆浆液。
(3)对制备好的注浆浆液进行结石率、黏度、流动性等物理性能试验。
(4)将水泥基注浆材料浆液浇筑在40mm×40mm×160mm模具内，成型后24h拆模，放入温度为25℃、湿度90％以上的养护室进行标准养护28d，即得到新型复合水泥基注浆材料。
本发明与现有技术相比，具有如下的有益效果：
(1)本发明提出的新型复合水泥基注浆材料，可提高材料的抗折性和抗压性，所述硅灰和偏高岭土的加入大大提高了材料的力学性能。
(2)本发明提出的新型复合水泥基注浆材料，其较大的水灰比特性可以降低注浆浆液的黏度提高流动性，从而更好地注入微小岩体孔隙中。
(3)本发明制备方法操作简单，提高工业废料的利用率，降低成本，容易实现，可广泛用于地下工程如：裂隙含水层、灰岩溶洞、断层破碎带等极为复杂的地层以及可能会出现的涌水、坍塌等工程事故。
附图说明
构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。
图1为本发明的试验流程图。
具体实施方式
以下通过实施例形式，对本发明的上述内容再作进一步的详细说明，但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下实施例，凡基于本发明上述内容所属实现的技术均属于本发明的范围。
实施例1
一种新型复合水泥基注浆材料，包括以下质量分数的原料组成：P·O 42.5普通硅酸盐水泥89％、硅灰6％、偏高岭土5％、减水剂0.15％和水70％。
其中，所述硅灰为SiO2≥94％，细度≤1μm。
其中，所述偏高岭土为活性指数≥110，细度为1250目。
其中，所述减水剂为减水率≥25％的聚羧酸减水剂。
本发明提供了一种新型复合水泥基注浆材料的制备方法，具体包括如下步骤：
(1)按质量分数，将称好的普通硅酸盐水泥、硅灰、偏高岭土放入NJ-160A水泥净浆搅拌机中慢速搅拌120s。
(2)按质量分数，将称好的减水剂放入相对应称好的水中进行搅拌均匀，再将水溶液倒入搅拌锅中慢速搅拌60s后再快速搅拌60s，得到混合注浆浆液。
(3)对制备好的注浆浆液进行结石率、黏度、流动性等物理性能试验。
(4)将水泥基注浆材料浆液浇筑在40mm×40mm×160mm模具内，成型后24h拆模，放入温度为25℃、湿度90％以上的养护室进行标准养护28d，即得到新型复合水泥基注浆材料。
实施例2
一种新型复合水泥基注浆材料，包括以下质量分数的原料组成：P·O 42.5普通硅酸盐水泥84％、硅灰6％、偏高岭土10％、减水剂0.05％和水75％。
其中，所述硅灰为SiO2≥94％，细度≤1μm。
其中，所述偏高岭土为活性指数≥110，细度为1250目。
其中，所述减水剂为减水率≥25％的聚羧酸减水剂。
本发明提供了一种新型复合水泥基注浆材料的制备方法，具体包括如下步骤：
(1)按质量分数，将称好的普通硅酸盐水泥、硅灰、偏高岭土放入NJ-160A水泥净浆搅拌机中慢速搅拌120s。
(2)按质量分数，将称好的减水剂放入相对应称好的水中进行搅拌均匀，再将水溶液倒入搅拌锅中慢速搅拌60s后再快速搅拌60s，得到混合注浆浆液。
(3)对制备好的注浆浆液进行结石率、黏度、流动性等物理性能试验。
(4)将水泥基注浆材料浆液浇筑在40mm×40mm×160mm模具内，成型后24h拆模，放入温度为25℃、湿度90％以上的养护室进行标准养护28d，即得到新型复合水泥基注浆材料。
实施例3
一种新型复合水泥基注浆材料，包括以下质量分数的原料组成：P·O 42.5普通硅酸盐水泥77％、硅灰8％、偏高岭土15％、减水剂0.2％和水75％。
其中，所述硅灰为SiO2≥94％，细度≤1μm。
其中，所述偏高岭土为活性指数≥110，细度为1250目。
其中，所述减水剂为减水率≥25％的聚羧酸减水剂。
本发明提供了一种新型复合水泥基注浆材料的制备方法，具体包括如下步骤：
(1)按质量分数，将称好的普通硅酸盐水泥、硅灰、偏高岭土放入NJ-160A水泥净浆搅拌机中慢速搅拌120s。
(2)按质量分数，将称好的减水剂放入相对应称好的水中进行搅拌均匀，再将水溶液倒入搅拌锅中慢速搅拌60s后再快速搅拌60s，得到混合注浆浆液。
(3)对制备好的注浆浆液进行结石率、黏度、流动性等物理性能试验。
(4)将水泥基注浆材料浆液浇筑在40mm×40mm×160mm模具内，成型后24h拆模，放入温度为25℃、湿度90％以上的养护室进行标准养护28d，即得到新型复合水泥基注浆材料。
实施例4
一种新型复合水泥基注浆材料，包括以下质量分数的原料组成：P·O 42.5普通硅酸盐水泥70％、硅灰10％、偏高岭土20％、减水剂0.15％和水75％。
其中，所述硅灰为SiO2≥94％，细度≤1μm。
其中，所述偏高岭土为活性指数≥110，细度为1250目。
其中，所述减水剂为减水率≥25％的聚羧酸减水剂。
本发明提供了一种新型复合水泥基注浆材料的制备方法，具体包括如下步骤：
(1)按质量分数，将称好的普通硅酸盐水泥、硅灰、偏高岭土放入NJ-160A水泥净浆搅拌机中慢速搅拌120s。
(2)按质量分数，将称好的减水剂放入相对应称好的水中进行搅拌均匀，再将水溶液倒入搅拌锅中慢速搅拌60s后再快速搅拌60s，得到混合注浆浆液。
(3)对制备好的注浆浆液进行结石率、黏度、流动性等物理性能试验。
(4)将水泥基注浆材料浆液浇筑在40mm×40mm×160mm模具内，成型后24h拆模，放入温度为25℃、湿度90％以上的养护室进行标准养护28d，即得到新型复合水泥基注浆材料。
对比例
一种普通水泥基注浆材料，包括以下质量分数的原料组成：P·O 42.5普通硅酸盐水泥100％、硅灰0％、偏高岭土0％、减水剂0％和水75％。
本发明提供了一种普通水泥基注浆材料的制备方法，具体包括如下步骤：
(1)按质量分数，将称好的普通硅酸盐水泥放入NJ-160A水泥净浆搅拌机中慢速搅拌120s。
(2)按质量分数，将称好的水倒入搅拌锅中慢速搅拌60s后再快速搅拌60s，得到普通水泥注浆浆液。
(3)对制备好的注浆浆液进行结石率、黏度、流动性等物理性能试验。
(4)将水泥基注浆材料浆液浇筑在40mm×40mm×160mm模具内，成型后24h拆模，放入温度为25℃、湿度90％以上的养护室进行标准养护28d，即得到新型复合水泥基注浆材料。
实验例
将实施例1～4制得的新型复合水泥基注浆材料与对比例制得的普通水泥基注浆材料的力学性能、黏度性能进行测试，结果见表1
表1实施例1～4与对比例的测试结果
样品 抗压强度(MPa) 抗折强度(MPa) 黏度(s) 结石率(％)
实施例1 26.07 4.16 27.91 97
实施例2 20.80 3.40 29.91 96
实施例3 22.97 3.54 26.13 98.5
实施例4 27.17 4.06 31.62 99.5
对比例 21.03 5.80 24.36 90
表1说明：与普通水泥基注浆材料相比，本发明制备的新型复合水泥基注浆材料具有良好的力学性能、稳定性能以及流动性能，实际应用价值大。
以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。、凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种新型复合水泥基注浆材料，其特征在于，包括以下质量分数的原料组成：P·O42.5普通硅酸盐水泥70～91％、硅灰4～10％、偏高岭土5～20％、减水剂0.05～0.20％和水60～75％。
2.根据权利要求1所述的新型复合水泥基注浆材料，其特征在于，包括以下质量分数的原料组成：P·O 42.5普通硅酸盐水泥80％、硅灰10％、偏高岭土10％、减水剂0.15％和水75％。
3.根据权利要求1所述的新型复合水泥基注浆材料，其特征在于，所述硅灰为SiO2≥94％，细度≤1μm。
4.根据权利要求1所述的新型复合水泥基注浆材料，其特征在于，所述偏高岭土为活性指数≥110，细度为1250目。
5.根据权利要求1所述的新型复合水泥基注浆材料，其特征在于，所述减水剂为减水率≥25％的聚羧酸减水剂。
6.一种根据权利要求1～5任一项所述的新型复合水泥基注浆材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)按质量分数，将称好的普通硅酸盐水泥、硅灰、偏高岭土放入NJ-160A水泥净浆搅拌机中慢速搅拌120s。
(2)按质量分数，将称好的减水剂放入相对应称好的水中进行搅拌均匀，再将水溶液倒入搅拌锅中慢速搅拌60s后再快速搅拌60s，得到混合注浆浆液。
(3)对制备好的注浆浆液进行结石率、黏度、流动性等物理性能试验。
(4)将水泥基注浆材料浆液浇筑在40mm×40mm×160mm模具内，成型后24h拆模，放入温度为25℃、湿度90％以上的养护室进行标准养护28d，即得到新型复合水泥基注浆材料。
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