CN114605102A - 一种具有抗分散性的速凝微膨胀水泥基注浆材料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种具有抗分散性的速凝微膨胀水泥基注浆材料及其制备和应用，抗分散性能优化剂，由以下重量份的组分组成：丙烯酰胺10‑20份，N,N,N',N'‑四甲基乙二胺1‑3份，过硫酸铵0‑3份，黄原胶0‑10份，羧甲基纤维素0‑10份，水80份。注浆材料由以下组分组成：微膨胀水泥基体200份，速凝剂0‑25份，抗分散性能优化剂0‑50份，水120‑200份。

Description

一种具有抗分散性的速凝微膨胀水泥基注浆材料及其制备 方法

技术领域

本发明属于地下工程注浆材料研发与应用领域，主要涉及一种用于大体积混凝土裂缝渗漏水封堵的具有抗分散性的速凝微膨胀水泥基注浆材料及其制备方法。

背景技术

这里的陈述仅提供与本发明相关的背景技术，而不必然地构成现有技术。

与普通的混凝土钢筋结构比，大体量混凝土的最显著特点是其体积大、截面宽、混凝土用料多，易产受温度、自身紧缩等影响产生裂隙。产生的裂隙不仅对大体积混凝土的强度产生影响，而且位于大型水坝水电站等水利工程或地下工程的混凝土裂缝还会产生渗漏水，长期的渗漏水会加快腐蚀里面的钢筋，尤其是海洋或者地下工程的高盐环境，长此以往，恶性循环会导致混凝土发生破坏造成一系列的安全隐患。所以对混凝土的裂隙的封堵尤为关键，针对上述问题，许多学者做了大量研究，大多采用化学浆液进行表面封堵，采用水泥浆液进行深层注浆修复，但是化学浆液大多有毒，不环保，水泥浆液自身仍具有紧缩性，在渗漏水下易被稀释冲散，影响封堵加固效果，且凝结时间较长不利于实现大体积混凝土裂缝渗漏水的快速封堵。

发明内容

针对上述所存在的问题，为了进一步提高对大体积混凝土裂缝的有效封堵。本发明提出了一种具有抗分散性的速凝微膨胀水泥基注浆材料及其制备和应用，这种注浆材料具有抗分散、微膨胀、凝结时间可调节等性能，有利于实现大体积混凝土裂缝渗漏水封堵。

为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现：

第一方面，本发明提供一种水泥基抗分散性能优化剂，由以下重量份的组分组成：丙烯酰胺10-20份，N,N,N',N'-四甲基乙二胺(TEMED)1-3份，过硫酸铵0-3份，黄原胶0-10份，羧甲基纤维素0-10份，水80份。

第二方面，本发明提供所述水泥基抗分散性能优化剂的制备方法，包括如下步骤：

将丙烯酰胺、过硫酸铵、羧甲基纤维素按比例混合均匀后，向其中按比例加入黄原胶、TEMED和水，混合均匀，即得。

第三方面，本发明提供一种具有抗分散性的速凝微膨胀水泥基注浆材料，由以下重量份的组分组成：

微膨胀水泥基体200份，速凝剂0-25份，抗分散性能优化剂0-50份，水120-200份。

第四方面，本发明提供所述具有抗分散性的速凝微膨胀水泥基注浆材料的制备方法，包括如下步骤：

将微膨胀水泥基体、速凝剂、抗分散性能优化剂和水按比例混合均匀，即得。

第五方面，本发明提供所述具有抗分散性的速凝微膨胀水泥基注浆材料在大体积混凝土裂缝注浆封堵中或在破碎带注浆封堵中的应用。

上述本发明的一种或多种实施例取得的有益效果如下：

本发明针对普通水泥基浆液材料在注浆过程中易被冲散稀释从而无法实现大体积混凝土裂缝漏水治理，提供了一种抗分散性能优化剂，有效的提高了水泥基注浆材料的抗分散性，增强了的混凝土裂缝漏水封堵效果。

本发明针对水泥基浆液材料结石过程中的紧缩问题，提供了一种混凝土裂缝渗漏水封堵材料微膨胀水泥基体，解决了传统水泥基注浆材料封堵不充分、紧缩的问题。

本发明针对水泥基浆液材料凝结时间较长，无法及时形成结石体对渗漏水进行封堵的缺点，提供了一种可调节水泥基浆液材料的凝结时间长短的速凝优化剂，避免了浆液的跑浆浪费，实现混凝土裂缝渗漏水的快速封堵。

附图说明

构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。

图1是本发明浆液材料抗分散性能玻璃板冲刷试验示意图。

图2是本发明实施例3抗分散性速凝微膨胀水泥基注浆材料微观扫描电镜图。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本发明使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

第一方面，本发明提供一种水泥基抗分散性能优化剂，由以下重量份的组分组成：丙烯酰胺10-20份，N,N,N',N'-四甲基乙二胺(TEMED)1-3份，过硫酸铵0-3份，黄原胶0-10份，羧甲基纤维素0-10份，水80份。

经研究，传统水泥基材料在注浆应用中，浆液的抗分散性较差，浆液易被渗漏水稀释或冲散，浆液原先的配比和功能受到影响，且凝结时间较慢，封堵效果较差。丙烯酰胺、TEMED、过硫酸铵产生聚合反应生成聚丙烯酰胺高分子链可以大大增加水泥基材料中水泥颗粒的黏性，进而增强浆液的抗分散性，同时不会过多延长其初凝时间。

此外，地层水中溶有多种无机盐(多为Na⁺，Ca²⁺，Mg²⁺等)，无机盐种类(Na⁺，Ca²⁺，Mg^{2 +})及其浓度会使注浆材料中的化学弱凝胶的黏度发生不同程度的损失，较大地影响材料的抗分散性，同时，聚合反应生成的有机物与水泥基材料的无机环境界面过于明显，这会造成材料凝结后的强度下降明显。针对以上问题，加入羧甲基纤维素与黄原胶形成交联共聚弱凝胶添加剂，除有效提高弱凝胶抗分散外加剂的抗盐性和高温下的稳定性，实现对抗分散优化剂的抗盐抗高温的改性优化外，还可以打破无机和有机之间的界面，使得抗分散优化剂的添加不会对水泥基材料的强度造成显著影响。

综上所述，该有机高分子复合性能弱凝胶优化剂能很好地改善传统水泥基材料的抗分散性。

在一些实施例中，所述水泥基抗分散性能优化剂，由以下重量份的组分组成：丙烯酰胺10-20份，N,N,N',N'-四甲基乙二胺(TEMED)1-3份，过硫酸铵1-3份，黄原胶2-10份，羧甲基纤维素2-10份，水80份。

优选的，所述水泥基抗分散性能优化剂，由以下重量份的组分组成：丙烯酰胺10-18份，N,N,N',N'-四甲基乙二胺(TEMED)1-3份，过硫酸铵1-3份，黄原胶4-8份，羧甲基纤维素4-8份，水80份。

进一步优选的，所述水泥基抗分散性能优化剂中，TEMED的含量为1％，过硫酸铵含量为2％。

TEMED和过硫酸铵分别起到氧化和还原单体丙烯酰胺的作用，一定量的TEMED与过硫酸铵可以将丙烯酰胺单体合成长链状高分子物，与水泥基浆液拌合后可以显著增加水泥浆液的黏性，当TEMED和过硫酸铵超过一定量时候，使得聚合反应变得高速，亦称爆聚，造成高分子链链长变短，使得黏性降低，当TEMED和过硫酸铵低于一定量时，聚合反应变慢，也不能形成较长的高分子链。最终确定TEMED和过硫酸铵含量分别为1％与2％较为有效。

进一步优选的，所述水泥基抗分散性能优化剂中，丙烯酰胺的添加量为16％。

丙烯酰胺的添加量对抗分散优化剂的效果成正相关，但是过高的含量会导致抗分散剂聚合反应剧烈，且不易与水泥基材料拌匀，考虑经济实用性和工况渗漏水流速，含量为16％较为合适。

进一步优选的，所述水泥基抗分散性能优化剂中，羧甲基纤维素和黄原胶的添加量均为5％。

丙烯酰胺共聚形成的高分子链与水泥基浆液有机与无机界面明显，且地下水的离子会对黏性有一定的损失，加入羧甲基纤维素和黄原胶可以交联有机聚合物与无机水泥基浆液，抵消因此带来的强度损失，并且可以抵抗含盐地下水或海水对黏度的削减影响。但添加过量会缓抑水泥水化反应，增加材料的凝结时间，并对结石体28d强度造成一定削减影响，所以最终试验确定羧甲基纤维素和黄原胶5％的添加量最为有效。

第二方面，本发明提供所述水泥基抗分散性能优化剂的制备方法，包括如下步骤：

将丙烯酰胺、过硫酸铵、羧甲基纤维素按比例混合均匀后，向其中按比例加入黄原胶、TEMED和水，混合均匀，即得。

第三方面，本发明提供一种具有抗分散性的速凝微膨胀水泥基注浆材料，由以下重量份的组分组成：

微膨胀水泥基体200份，速凝剂0-25份，抗分散性能优化剂0-50份，水120-200份。

在一些实施例中，所述具有抗分散性的速凝微膨胀水泥基注浆材料，由以下重量份的组分组成：

微膨胀水泥基体200份，速凝剂5-25份，抗分散性能优化剂5-50份，水120-200份。

优选的，所述具有抗分散性的速凝微膨胀水泥基注浆材料，由以下重量份的组分组成：

微膨胀水泥基体200份，速凝剂10-20份，抗分散性能优化剂20-30份，水120-150份。

在一些实施例中，所述具有抗分散性的速凝微膨胀水泥基注浆材料，由以下重量份的组分组成：微膨胀水泥基体200份，速凝剂0份，抗分散性能优化剂25份，水120份。

在一些实施例中，所述具有抗分散性的速凝微膨胀水泥基注浆材料，由以下重量份的组分组成：微膨胀水泥基体200份，速凝剂10份，抗分散性能优化剂25份，水160份。

在一些实施例中，所述具有抗分散性的速凝微膨胀水泥基注浆材料，由以下重量份的组分组成：微膨胀水泥基体200份，速凝剂25份，抗分散性能优化剂25份，水200份。

在一些实施例中，所述具有抗分散性的速凝微膨胀水泥基注浆材料，由以下重量份的组分组成：微膨胀水泥基体200份，速凝剂0份，抗分散性能优化剂50份，水120份。

在一些实施例中，所述具有抗分散性的速凝微膨胀水泥基注浆材料，由以下重量份的组分组成：基体组分200份，速凝剂10份，抗抗分散性能优化剂50份，水200份。

在一些实施例中，所述具有抗分散性的速凝微膨胀水泥基注浆材料，由以下重量份的组分组成：基体组分200份，速凝剂25份，抗分散性能优化剂0份，水160份。

在一些实施例中，所述微膨胀水泥基体，至少包括以下组分：硅酸盐水泥、膨润土、蒙脱石粉。

其中硅酸盐水泥作为主要凝胶体系，膨润土、蒙脱石粉为辅助胶凝材料。辅助胶凝材料的添加比例根据复合胶凝体系来确定。仅仅使用水泥浆液，不能够很好的满足混凝土裂缝渗漏水封堵注浆工程的全部需求。尤其是水泥基材料浆液凝结形成结石体后会有一定的收缩，这样会导致混凝土裂缝通道不能被完全封堵，甚至后期产生新的裂缝。

选择膨润土和蒙脱石粉作为辅助凝胶材料作为的原因：水泥熟料在水化过程中，膨润土能够吸附水泥颗粒，有效的抑制熟料颗粒的沉积，减少水泥浆液的析水率。另外膨润土还能改善水泥浆液的稳定性，这是因为膨润土在水中结构展开形成一定的骨架结构。同时膨润土和蒙脱石粉具有良好的膨胀性和较大的膨胀率，合理配量掺入水泥能有效解决浆材结石体的后期收缩问题。其较好的抗渗性能也十分契合大体积混凝土裂缝渗漏水封堵注浆工程的需要。

优选的，所述微膨胀水泥基体中，硅酸盐水泥、膨润土、蒙脱石粉的质量比为70-90：3-8：10-20。

在一些实施例中，所述速凝剂至少包括以下组分：氢氧化钠、水玻璃和聚羧酸减水剂。

优选的，所述速凝剂中，氢氧化钠、水玻璃和聚羧酸减水剂的质量比为25-65：30-70：1-5。

速凝剂掺入量的多少可以调节凝结时间，从而使浆液可泵时间可调，更好的适应各种工况的大体积混凝土裂缝渗漏水封堵治理。

进一步优选的，所述速凝剂中，聚羧酸减水剂含量为1％-6％，优选为2％-6％，进一步优选为3％-6％。

聚羧酸减水剂的表面活性作用，能够通过分散、润滑和湿润来增加水泥浆液流动性，从而在相同流动度即可注性的前提下减少水的掺入，使得水泥基材料具有更短的初终凝时间。实验结果表明，当聚羧酸减水剂的含量增加到一定程度时，减水剂的空间位阻作用，不能保证浆液的相对稳定性，高度的分散作用使得浆液中出现大量不参与反应的自由水，不利于实现浆液的抗分散性。因此速凝剂中的聚羧酸减水剂含量应低于等于6％。

第四方面，本发明提供所述具有抗分散性的速凝微膨胀水泥基注浆材料的制备方法，包括如下步骤：

将微膨胀水泥基体、速凝剂、抗分散性能优化剂和水按比例混合均匀，即得。

第五方面，本发明提供所述具有抗分散性的速凝微膨胀水泥基注浆材料在大体积混凝土裂缝注浆封堵中或在破碎带注浆封堵中的应用。

下面结合实施例和附图对本发明作进一步说明。

实施例1

一种抗分散速凝微膨胀水泥基材料及制备方法，包括如下步骤：

步骤一：按质量分数计称取原材料，包括材料基体组分200份，速凝剂0份，抗分散优化剂25份，水120份。

步骤二：将上述称取的原材料至于搅拌机中充分搅拌。

步骤三：将混合搅拌好的浆液放入成型模具；

步骤四：将成型之后的材料置于90％湿度、25℃的标准混凝土养护箱内养护28d。

对本实施例制备的抗分散性速凝微膨胀水泥基注浆材料进行浆液抗分散性、浆液初终凝时间、结石体收缩率、结石体强度等性能参数的测定结果如表1、2、3、4所示：

表1 抗分散性速凝微膨胀水泥基注浆材料的浆液抗分散性

浆液抗分散性采取横流水柱70°倾角玻璃板冲散试验(示意图如图1所示)所采用的水柱流速表征，抗分散性好，可以在动水中保证注浆材料在动水冲刷下不被稀释和冲散。实验结果表明，添加一定量的抗分散优化剂便可使水泥基材料可以抵抗0-1m/s流速的动水冲刷。

表2 抗分散性速凝微膨胀水泥基注浆材料初终凝时间

抗分散性速凝微膨胀水泥基注浆材料初终凝时间反应注浆材料的可注性和封堵及时性，如凝结时间过长，会造成浆液无法及时形成结石体封堵，并且注浆封堵过程中容易造成跑浆。

表3 抗分散性速凝微膨胀水泥基注浆材料的结石体28d收缩率

结石体28d收缩率是衡量结石体体积变化的重要指标。当数值为正时，说明结石体体积发生膨胀；当数值为负时，说明结石体体积发生膨胀。实验结果表明，该配比下的结石体发生微膨胀。

表4 抗分散性速凝微膨胀水泥基注浆材料的结石体28d强度

抗分散性速凝微膨胀水泥基注浆材料的结石体28d强度是指材料凝固养护28d后测得的单轴抗压强度，实验结果表明，添加一定量的抗分散优化剂对结石体28d强度没有影响，强度同该水灰比的水泥结石体强度基本一致。

实施例2

一种抗分散速凝微膨胀水泥基材料及制备方法，包括如下步骤：

步骤一：按质量分数计称取原材料，包括材料基体组分200份，速凝剂10份，抗分散优化剂25份，水160份。

步骤二：将上述称取的原材料至于搅拌机中充分搅拌。

步骤三：将混合搅拌好的浆液放入成型模具；

步骤四：将成型之后的材料置于90％湿度、25℃的标准混凝土养护箱内养护28d。

对本实施例制备的抗分散性速凝微膨胀水泥基注浆材料进行浆液抗分散性、浆液初终凝时间、结石体收缩率、结石体强度等性能参数的测定结果如表5、6、7、8所示：

表5 抗分散性速凝微膨胀水泥基注浆材料的浆液抗分散性

浆液材料抗分散性采取横流水柱玻璃板冲散试验所采用的水柱流速表征，抗分散性好，可以在动水中保证注浆材料在动水冲刷下不被稀释和冲散。实验结果表明，添加一定量的抗分散优化剂便可使水泥基材料可以在0-1m/s流速的冲刷下保持不被冲散。

表6 抗分散性速凝微膨胀水泥基注浆材料初终凝时间

抗分散性速凝微膨胀水泥基注浆材料初终凝时间反应注浆材料的可注性和封堵及时性，如凝结时间过长，会造成浆液无法及时形成结石体封堵，并且注浆封堵过程中容易造成跑浆。

表7 抗分散性速凝微膨胀水泥基注浆材料的结石体28d收缩率

结石体28d收缩率是衡量结石体体积变化的重要指标。当数值为正时，说明结石体体积发生膨胀；当数值为负时，说明结石体体积发生膨胀。实验结果表明，该配比下的结石体发生微膨胀。

表8 抗分散性速凝微膨胀水泥基注浆材料的结石体28d强度

抗分散性速凝微膨胀水泥基注浆材料的结石体28d强度是指材料凝固养护28d后测得的单轴抗压强度，实验结果表明，添加一定量的抗分散优化剂对结石体28d强度没有影响，强度同该水灰比的水泥结石体强度基本一致。

实施例3

一种抗分散速凝微膨胀水泥基材料及制备方法，包括如下步骤：

步骤一：按质量分数计称取原材料，包括材料基体组分200份，速凝剂25份，抗分散优化剂25份，水160份。

步骤二：将上述称取的原材料至于搅拌机中充分搅拌。

步骤三：将混合搅拌好的浆液放入成型模具；

步骤四：将成型之后的材料置于90％湿度、25℃的标准混凝土养护箱内养护28d。

对本实施例制备的抗分散性速凝微膨胀水泥基注浆材料进行浆液抗分散性、浆液初终凝时间、结石体收缩率、结石体强度等性能参数的测定结果如表9、10、11、12所示：

表9 抗分散性速凝微膨胀水泥基注浆材料的浆液抗分散性

浆液浆液抗分散性采取横流水柱玻璃板冲散试验所采用的水柱流速表征，抗分散性好，可以在动水中保证注浆材料在动水冲刷下不被稀释和冲散。实验结果表明，添加一定量的抗分散优化剂便可使水泥基材料可以抵抗0-1m/s流速的动水冲刷。

表10 抗分散性速凝微膨胀水泥基注浆材料初终凝时间

抗分散性速凝微膨胀水泥基注浆材料初终凝时间反应注浆材料的可注性和封堵及时性，如凝结时间过长，会造成浆液无法及时形成结石体封堵，并且注浆封堵过程中容易造成跑浆。

表11 抗分散性速凝微膨胀水泥基注浆材料的结石体28d收缩率

结石体28d收缩率是衡量结石体体积变化的重要指标。当数值为正时，说明结石体体积发生膨胀；当数值为负时，说明结石体体积发生膨胀。实验结果表明，该配比下的结石体体积基本无变化。

表12 抗分散性速凝微膨胀水泥基注浆材料的结石体28d强度

抗分散性速凝微膨胀水泥基注浆材料的结石体28d强度是指材料凝固养护28d后测得的单轴抗压强度，实验结果表明，添加一定量的抗分散优化剂对结石体28d强度没有影响，强度同该水灰比的水泥结石体强度基本一致。

对本发明该实施例配比下的材料进行微观扫面电镜试验表征，如附图图2所示，图中纤维状的为聚丙烯酰胺，其存在可有效增加微膨胀水泥基体的动水抗分散性能。

实施例4

一种抗分散速凝微膨胀水泥基材料及制备方法，包括如下步骤：

步骤一：按质量分数计称取原材料，包括材料基体组分200份，速凝剂0份，抗分散优化剂50份，水120份。

步骤二：将上述称取的原材料至于搅拌机中充分搅拌。

步骤三：将混合搅拌好的浆液放入成型模具；

步骤四：将成型之后的材料置于90％湿度、25℃的标准混凝土养护箱内养护28d。

对本实施例制备的抗分散性速凝微膨胀水泥基注浆材料进行浆液抗分散性、浆液初终凝时间、结石体收缩率、结石体强度等性能参数的测定结果如表13、14、15、16所示：

表13 抗分散性速凝微膨胀水泥基注浆材料的浆液抗分散性

浆液浆液抗分散性采取横流水柱玻璃板冲散试验所采用的水柱流速表征，抗分散性好，可以在动水中保证注浆材料在动水冲刷下不被稀释和冲散。实验结果表明，添加一定量的抗分散优化剂便可使水泥基材料可以抵抗0-1m/s流速的动水冲刷。

表14 抗分散性速凝微膨胀水泥基注浆材料初终凝时间

抗分散性速凝微膨胀水泥基注浆材料初终凝时间反应注浆材料的可注性和封堵及时性，如凝结时间过长，会造成浆液无法及时形成结石体封堵，并且注浆封堵过程中容易造成跑浆。

表15 抗分散性速凝微膨胀水泥基注浆材料的结石体28d收缩率

结石体28d收缩率是衡量结石体体积变化的重要指标。当数值为正时，说明结石体体积发生膨胀；当数值为负时，说明结石体体积发生膨胀。实验结果表明，该配比下的结石体发生微膨胀。

表16 抗分散性速凝微膨胀水泥基注浆材料的结石体28d强度

抗分散性速凝微膨胀水泥基注浆材料的结石体28d强度是指材料凝固养护28d后测得的单轴抗压强度，实验结果表明，添加一定量的抗分散优化剂对结石体28d强度没有影响，强度同该水灰比的水泥结石体强度基本一致。

实施例5

一种抗分散速凝微膨胀水泥基材料及制备方法，包括如下步骤：

步骤一：按质量分数计称取原材料，包括材料基体组分200份，速凝剂10份，抗分散优化剂50份，水200份。

步骤二：将上述称取的原材料至于搅拌机中充分搅拌。

步骤三：将混合搅拌好的浆液放入成型模具；

步骤四：将成型之后的材料置于90％湿度、25℃的标准混凝土养护箱内养护28d。

对本实施例制备的抗分散性速凝微膨胀水泥基注浆材料进行浆液抗分散性、浆液初终凝时间、结石体收缩率、结石体强度等性能参数的测定结果如表17、18、19、20所示：

表17 抗分散性速凝微膨胀水泥基注浆材料的浆液抗分散性

浆液浆液抗分散性采取横流水柱玻璃板冲散试验所采用的水柱流速表征，抗分散性好，可以在动水中保证注浆材料在动水冲刷下不被稀释和冲散。实验结果表明，添加一定量的抗分散优化剂便可使水泥基材料可以抵抗0-1m/s流速的动水冲刷。

表18 抗分散性速凝微膨胀水泥基注浆材料初终凝时间

抗分散性速凝微膨胀水泥基注浆材料初终凝时间反应注浆材料的可注性和封堵及时性，如凝结时间过长，会造成浆液无法及时形成结石体封堵，并且注浆封堵过程中容易造成跑浆。

表19 抗分散性速凝微膨胀水泥基注浆材料的结石体28d收缩率

结石体28d收缩率是衡量结石体体积变化的重要指标。当数值为正时，说明结石体体积发生膨胀；当数值为负时，说明结石体体积发生膨胀。实验结果表明，该配比下的结石体体积基本无变化。

表20 抗分散性速凝微膨胀水泥基注浆材料的结石体28d强度

抗分散性速凝微膨胀水泥基注浆材料的结石体28d强度是指材料凝固养护28d后测得的单轴抗压强度，实验结果表明，添加一定量的抗分散优化剂对结石体28d强度没有影响，强度同该水灰比的水泥结石体强度基本一致。

实施例6

一种抗分散速凝微膨胀水泥基材料及制备方法，包括如下步骤：

步骤一：按质量分数计称取原材料，包括材料基体组分200份，速凝剂25份，抗分散优化剂0份，水160份。

步骤二：将上述称取的原材料至于搅拌机中充分搅拌。

步骤三：将混合搅拌好的浆液放入成型模具；

步骤四：将成型之后的材料置于90％湿度、25℃的标准混凝土养护箱内养护28d。

对本实施例制备的抗分散性速凝微膨胀水泥基注浆材料进行浆液抗分散性、浆液初终凝时间、结石体收缩率、结石体强度等性能参数的测定结果如表21、22、23、24所示：

表21 抗分散性速凝微膨胀水泥基注浆材料的浆液抗分散性

浆液浆液抗分散性采取横流水柱玻璃板冲散试验所采用的水柱流速表征，抗分散性好，可以在动水中保证注浆材料在动水冲刷下不被稀释和冲散。实验结果表明，添加一定量的抗分散优化剂便可使水泥基材料可以抵抗0-1m/s流速的动水冲刷。

表22 抗分散性速凝微膨胀水泥基注浆材料初终凝时间

抗分散性速凝微膨胀水泥基注浆材料初终凝时间反应注浆材料的可注性和封堵及时性，如凝结时间过长，会造成浆液无法及时形成结石体封堵，并且注浆封堵过程中容易造成跑浆。

表23 抗分散性速凝微膨胀水泥基注浆材料的结石体28d收缩率

结石体28d收缩率是衡量结石体体积变化的重要指标。当数值为正时，说明结石体体积发生膨胀；当数值为负时，说明结石体体积发生膨胀。实验结果表明，该配比下的结石体发生微膨胀。

表24 抗分散性速凝微膨胀水泥基注浆材料的结石体28d强度

抗分散性速凝微膨胀水泥基注浆材料的结石体28d强度是指材料凝固养护28d后测得的单轴抗压强度，实验结果表明，添加一定量的抗分散优化剂对结石体28d强度没有影响，强度同该水灰比的水泥结石体强度基本一致。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种水泥基抗分散性能优化剂，其特征在于：由以下重量份的组分组成：丙烯酰胺10-20份，N,N,N',N'-四甲基乙二胺1-3份，过硫酸铵0-3份，黄原胶0-10份，羧甲基纤维素0-10份，水80份。

2.根据权利要求1所述水泥基抗分散性能优化剂，其特征在于：由以下重量份的组分组成：丙烯酰胺10-20份，N,N,N',N'-四甲基乙二胺1-3份，过硫酸铵1-3份，黄原胶2-10份，羧甲基纤维素2-10份，水80份；

优选的，所述水泥基抗分散性能优化剂，由以下重量份的组分组成：丙烯酰胺10-18份，N,N,N',N'-四甲基乙二胺1-3份，过硫酸铵1-3份，黄原胶4-8份，羧甲基纤维素4-8份，水80份；

进一步优选的，所述水泥基抗分散性能优化剂中，TEMED的含量为1％，过硫酸铵含量为2％；

进一步优选的，所述水泥基抗分散性能优化剂中，丙烯酰胺的添加量为16％；

进一步优选的，所述水泥基抗分散性能优化剂中，羧甲基纤维素和黄原胶的添加量均为5％。

3.权利要求1或2所述水泥基抗分散性能优化剂的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：

将丙烯酰胺、过硫酸铵、羧甲基纤维素按比例混合均匀后，向其中按比例加入黄原胶、TEMED和水，混合均匀，即得。

4.一种具有抗分散性的速凝微膨胀水泥基注浆材料，其特征在于：由以下重量份的组分组成：

微膨胀水泥基体200份，速凝剂0-25份，权利要求1或2所述抗分散性能优化剂0-50份，水120-200份。

5.根据权利要求4所述具有抗分散性的速凝微膨胀水泥基注浆材料，其特征在于：由以下重量份的组分组成：

微膨胀水泥基体200份，速凝剂5-25份，抗分散性能优化剂5-50份，水120-200份。

6.根据权利要求5所述具有抗分散性的速凝微膨胀水泥基注浆材料，其特征在于：由以下重量份的组分组成：

微膨胀水泥基体200份，速凝剂10-20份，抗分散性能优化剂20-30份，水120-150份；

优选的，所述具有抗分散性的速凝微膨胀水泥基注浆材料，由以下重量份的组分组成：微膨胀水泥基体200份，速凝剂0份，抗分散性能优化剂25份，水120份；

或，所述具有抗分散性的速凝微膨胀水泥基注浆材料，由以下重量份的组分组成：微膨胀水泥基体200份，速凝剂10份，抗分散性能优化剂25份，水160份；

或，所述具有抗分散性的速凝微膨胀水泥基注浆材料，由以下重量份的组分组成：微膨胀水泥基体200份，速凝剂25份，抗分散性能优化剂25份，水200份；

或，所述具有抗分散性的速凝微膨胀水泥基注浆材料，由以下重量份的组分组成：微膨胀水泥基体200份，速凝剂0份，抗分散性能优化剂50份，水120份；

或，所述具有抗分散性的速凝微膨胀水泥基注浆材料，由以下重量份的组分组成：基体组分200份，速凝剂10份，抗抗分散性能优化剂50份，水200份；

或，所述具有抗分散性的速凝微膨胀水泥基注浆材料，由以下重量份的组分组成：基体组分200份，速凝剂25份，抗分散性能优化剂0份，水160份。

7.根据权利要求4所述具有抗分散性的速凝微膨胀水泥基注浆材料，其特征在于：所述微膨胀水泥基体，至少包括以下组分：硅酸盐水泥、膨润土、蒙脱石粉；

优选的，所述微膨胀水泥基体中，硅酸盐水泥、膨润土、蒙脱石粉的质量比为70-90：3-8：10-20。

8.根据权利要求4所述具有抗分散性的速凝微膨胀水泥基注浆材料，其特征在于：所述速凝剂至少包括以下组分：氢氧化钠、水玻璃和聚羧酸减水剂；

优选的，所述速凝剂中，氢氧化钠、水玻璃和聚羧酸减水剂的质量比为25-65：30-70：1-15；

进一步优选的，所述速凝剂中，聚羧酸减水剂含量为1％-6％，优选为2％-6％，进一步优选为3％-6％。

9.权利要求4-8任一所述具有抗分散性的速凝微膨胀水泥基注浆材料的制备方法，包括如下步骤：

将微膨胀水泥基体、速凝剂、抗分散性能优化剂和水按比例混合均匀，即得。

10.权利要求4-8任一所述具有抗分散性的速凝微膨胀水泥基注浆材料在大体积混凝土裂缝注浆封堵中或在破碎带注浆封堵中的应用。

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