CN115029113B

CN115029113B - 预拌盾构注浆材料、盾构注浆浆液及其应用

Info

Publication number: CN115029113B
Application number: CN202210501806.3A
Authority: CN
Inventors: 王肇嘉; 章银祥; 蔡鲁宏; 张增寿; 田胜力; 黄天勇; 马晓虎; 赵炜璇
Original assignee: Beijing Building Materials Academy of Sciences Research
Current assignee: Beijing Building Materials Academy of Sciences Research
Priority date: 2022-05-09
Filing date: 2022-05-09
Publication date: 2023-05-12
Anticipated expiration: 2042-05-09
Also published as: CN115029113A

Abstract

本发明属于建筑材料技术领域，具体涉及一种预拌盾构注浆材料、盾构注浆浆液及其应用。所述预拌盾构注浆材料以重量份计，包括以下组分：普通水泥80～150份、掺和料0～150份、集料150～300份、石粉0～100份、煅烧活性土500～600份、保水增稠剂0～0.3份、聚合物0～0.5份。该预拌盾构注浆材料的需水量与出浆率大、固结率与强度高、施工方便，现场不用建搅拌站、随伴随用，质量稳定、施工快捷、清洁文明，具有极佳的施工效果和推广意义。

Description

预拌盾构注浆材料、盾构注浆浆液及其应用

技术领域

本发明属于建筑材料技术领域，具体涉及一种预拌盾构注浆材料、盾构注浆浆液及其应用。

背景技术

随着城市化进程的加快，轨道交通建设发展迅速，盾构法施工是地下轨道交通建设工程中先进的施工方法。盾构法施工中，注浆料是填充盾构管片与围岩之间的空隙，从而避免地层沉降的重要手段，对安全施工起到重要作用。

之前的国内盾构同步注浆主要为现场搅拌。现场搅拌需要在现场建设临时搅拌站，占地大、设备多，操作时需要投入较多的人力和时间；现场搅拌还会产生大量扬尘，造成环境污染；设备保养和维修复杂，一旦搅拌站出现故障，将会影响整体施工进度；现场拌和的注浆材料以配合比进行验收，无明确、统一的验收标准，产品质量不能有效把控，大多以水泥净浆(或水泥+粉煤灰)注浆，固结率低，易离析、泌水，造成固结体的下层强度过高(易收缩、开裂)、上层强度偏低甚至空腔，需要二次注浆，否则易造成土体沉降。

本发明的发明人在行业内率先研制了预拌盾构注浆材料及其应用技术、主编了产品标准Q/FS JYY 0016-2017《预拌盾构注浆干料》与应用技术规程DB11/T 1608-2018《预拌盾构注浆料应用技术规程》，因其具有质量稳定、使用方便、清洁环保等优点而深得广大用户的喜爱，因而得以在全国地铁建设工程中迅速推广。但在应用中发现，目前应用的预拌盾构注浆料多存在固结率低、强度不高、出浆率低等问题，在安全快捷施工和提升产品质量方面还有一定的改善空间。

发明内容

本发明的目的是提供一种预拌盾构注浆材料、盾构注浆浆液及其应用，解决目前预拌盾构注浆干料固结率小、强度及出浆率低的问题。

本发明通过干料配方优化、应用技术优化，使得预拌盾构注浆干料的需水量与出浆率大、固结率与强度高、施工方便，现场不用建搅拌站、随伴随用，质量稳定、施工快捷、清洁文明，具有极佳的施工效果和推广意义。

具体来说，本发明提供了如下技术方案：

一种预拌盾构注浆材料，以重量份计，包括以下组分：普通水泥80～150份、掺和料0～150份、集料150～300份、石粉0～100份、煅烧活性土500～600份、保水增稠剂0～0.3份、聚合物0～0.5份；

所述煅烧活性土中包含35～55％的氧化硅、8～15％的氧化铝、15～25％的氧化钙、4～8％的氧化铁、2～7％的氧化镁。

由于目前应用的预拌盾构注浆料多存在固结率低、强度不高、出浆率低等问题，在安全快捷施工和提升产品质量方面还有一定的改善空间。有鉴于此，发明人经过大量实验得到一种预拌盾构注浆材料，其富含煅烧活性土。煅烧活性土中，除氧化硅、氧化铝外，还含有25％以上的氧化钙、氧化铁、氧化镁等化学成分，其中，氧化钙是煅烧过程中额外添加钙质原料所得。

此外，虽然现有技术中公开了将复含硅酸盐或铝酸盐的高岭土、沸石粉煅烧所得粉体材料用于盾构注浆材料，但其煅烧过程中不外加其他物质，其中氧化钙、氧化铁、氧化镁的总含量一般在7.5％以下，强度、耐久性(耐水性)无法达到本发明将煅烧活性土用于盾构注浆材料中的效果。

根据本发明的实施例，以重量份计，所述预拌盾构注浆材料包括以下组分：普通水泥100～150份、集料150～300份、石粉100份、煅烧活性土500～600份、保水增稠剂0.1～0.3份；

或，以重量份计，所述预拌盾构注浆材料包括以下组分：普通水泥100～150份、掺和料150份、集料150～300份、煅烧活性土500～600份、保水增稠剂0.1～0.3份、聚合物0.1～0.5份。由此，根据本发明实施例的预拌盾构注浆材料具有高的固结率与强度、较大的出浆率。

优选的，上述的预拌盾构注浆材料中，所述煅烧活性土来源于建筑垃圾、淤泥和工业废弃泥土中的一种或两种以上，外加钙质原料后，经高温煅烧，除去其中可燃的有机物、物理水、化学水与碳酸盐后而得到的产物。所述高温煅烧的温度优选为900～1000℃。

优选的，上述的预拌盾构注浆材料中，所述聚合物包括聚乙烯醇；所述保水增稠剂为纤维素醚类保水增稠剂，所述纤维素醚类保水增稠剂包括羟丙基甲基纤维素醚、羟乙基甲基纤维素醚、羟乙基纤维素醚中的一种或两种以上的混合。本发明发现，在富含煅烧活性土的原料中，复配合适掺量范围的纤维素醚类保水增稠剂和/或聚乙烯醇类聚合物，所得预拌盾构注浆材料的出浆率、固结率或抗压强度进一步提升。

优选的，上述的预拌盾构注浆材料中，所述普通水泥包括I型硅酸盐水泥、II型硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥和复合硅酸盐水泥中的一种或两种以上。

优选的，上述的预拌盾构注浆材料中，所述掺和料包括矿渣粉和/或粉煤灰。

优选的，上述的预拌盾构注浆材料中，所述级配集料为1.18mm以下的砂，更优选的，所述集料的级配为：粒径小于1.18mm的集料占集料总质量的99％以上；粒径小于0.6mm的集料占集料总质量的70％以上；粒径小于0.075mm的集料占集料总质量的15％以下；

和/或，所述石粉为碳酸盐质石粉和/或硅质石粉。

优选的，上述的预拌盾构注浆材料中，将所述普通水泥、掺和料、集料、石粉和煅烧活性土在专业工厂经精确计量、高效混合，得到所述盾构注浆材料。

本发明还提供一种盾构注浆浆液，其包括上述预拌盾构注浆材料和水，以所述预拌盾构注浆材料的质量计，水的用量为60％以上。

优选的，上述的盾构注浆浆液中，所述盾构注浆浆液的流动度为70±10s，出浆率不小于100％，固结率不小于99％，强度不小于3MPa。

本发明还提供上述盾构注浆浆料在地下隧道盾构工程中的应用，所述盾构注浆浆料用于地下隧道盾构工程的盾构管片背后注浆。

本发明所取得的有益效果：

本发明提供的预拌盾构注浆材料，出浆率大(出浆率不小于100％)，固结率与强度高，施工快捷，随拌随用，质量稳定。一般由干混砂浆厂生产制成干态混合物，以散装形式运至工地后，与水按一定比例混合、搅拌成均匀浆液后，由盾构机自带的料浆泵进行盾构管片壁后同步注浆。

使用本发明提供的预拌盾构注浆料，现场不用建设搅拌站，只需要设立2～3个散装移动筒仓，占地面积大大减小；接上水、电，按下按钮，通过散装移动筒仓自带的连续混浆机，即可搅拌出盾构注浆浆液，使用非常方便；可减少劳动用工及作业隐患；全程封闭，可消除扬尘、大幅改善施工现场环境，对推动轨道建设工程安全、文明、绿色施工具有重要意义。

具体实施方式

以下结合具体实施例对本发明作进一步详细说明，但不用来限制本发明的范围。

以下实施例中，出浆率是指单位重量(t)的预拌粉状盾构注浆材料，外加水后，得到的浆液体积(m³)；流动度、固结率(浆液固结后的体积与固结前的体积之比)的检测方法参见DB11/T 1608-2018《预拌盾构注浆料应用技术规程》。

以下实施例中：

普通水泥：金隅PO42.5；

掺和料：S95级矿粉；

集料的级配为：粒径小于1.18mm的集料占集料总质量的99％以上；粒径小于0.6mm的集料占集料总质量的70％以上；粒径小于0.075mm的集料占集料总质量的15％以下；

石粉：粒径0.15mm以下的钙质石粉；

所述煅烧活性土是由建筑垃圾、淤泥或工厂废弃泥土，外加钙质原料，经900～1000℃高温煅烧得到，经化学分析，所得煅烧活性土中包含47.73％的氧化硅、13.64％的氧化铝、23.86％的氧化钙、6.82％的氧化铁、4.55％的氧化镁、0.68％的氧化钛、0.23％的氧化钡、0.34％的氧化磷、0.57％的氧化硫、0.91％的氧化钾、0.68％的氧化钠。

所述聚合物为聚乙烯醇1788；所述纤维素醚类保水增稠剂为质量比1:1的羟丙基甲基纤维素醚HPMC和羟乙基甲基纤维素醚HEMC。

实施例1

实施例1提供了一种预拌盾构注浆材料，以重量份计，包括以下组分：普通水泥150份、集料150份、石粉100份、煅烧活性土600份、纤维素醚类保水增稠剂0.1份。

实施例1还提供一种盾构注浆浆液，向上述预拌盾构注浆材料中加水连续混浆，即得盾构注浆浆液，以所述粉状盾构注浆材料的质量计，外加水量为63％。

实施例1所得盾构注浆浆液的流动度为70”，出浆率100.5％，固结率99.2％，抗压强度3.3MPa。

实施例2

实施例2提供了一种预拌盾构注浆材料，以重量份计，包括以下组分：普通水泥100份、掺和料150、集料250份、煅烧活性土500份、纤维素醚类保水增稠剂0.1份、聚乙烯醇0.2份。

实施例2还提供一种盾构注浆浆液，向上述预拌盾构注浆材料中加水连续混浆，即得盾构注浆浆液，以所述粉状盾构注浆材料的质量计，外加水量为61％。

实施例2所得盾构注浆浆液的流动度为64”，出浆率101％，固结率99.5％，抗压强度3.5MPa。

对比例1

与本发明实施例相比，其主要区别在于，用膨润土和特种水泥代替了煅烧活性土。

对比例1提供了一种盾构注浆材料，以重量份计，包括以下组分：普通水泥150份、掺和料140份、集料350份、石粉200份、膨润土150份、特种水泥10份。

对比例1还提供一种盾构注浆浆液，向上述盾构注浆材料中加水连续混浆，即得盾构注浆浆液，以所述粉状盾构注浆材料的质量计，外加水量为44％。

对比例1所得盾构注浆浆液的流动度为67”，出浆率81％，固结率96％，抗压强度2.8MPa。

虽然，上文中已经用一般性说明、具体实施方式及试验，对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对其作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。

Claims

1.一种预拌盾构注浆材料，其特征在于，以重量份计，包括以下组分：普通水泥100~150份、集料150~300份、石粉100份、煅烧活性土500~600份、保水增稠剂0.1~0.3份；

或，以重量份计，所述预拌盾构注浆材料包括以下组分：普通水泥100~150份、掺和料150份、集料150~300份、煅烧活性土500~600份、保水增稠剂0.1~0.3份、聚合物0.1~0.5份；所述掺和料包括矿渣粉和/或粉煤灰；

所述煅烧活性土中包含35~55%的氧化硅、8~15%的氧化铝、15~25%的氧化钙、4~8%的氧化铁、2~7%的氧化镁；所述煅烧活性土由建筑垃圾、淤泥和工业废弃泥土中的一种或两种以上废弃物，外加钙质原料，经高温煅烧而得；

所述聚合物包括聚乙烯醇；所述保水增稠剂为纤维素醚类保水增稠剂，所述纤维素醚类保水增稠剂包括羟丙基甲基纤维素醚、羟乙基甲基纤维素醚、羟乙基纤维素醚中的一种或两种以上的混合；

所述集料为1.18mm以下的砂。

2.根据权利要求1所述的预拌盾构注浆材料，其特征在于，所述高温煅烧的温度为900~1000℃。

3.根据权利要求1所述的预拌盾构注浆材料，其特征在于，所述普通水泥包括I型硅酸盐水泥、II型硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥和复合硅酸盐水泥中的一种或两种以上。

4.根据权利要求1所述的预拌盾构注浆材料，其特征在于，所述石粉为碳酸盐质石粉和/或硅质石粉。

5.根据权利要求1所述的预拌盾构注浆材料，其特征在于，所述集料的级配为：粒径小于1.18mm的集料占集料总质量的99%以上；粒径小于0.6mm的集料占集料总质量的70%以上；粒径小于0.075mm的集料占集料总质量的15%以下。

6.权利要求1-5任一项所述预拌盾构注浆材料的制备方法，其特征在于，将所述普通水泥、掺和料、集料、石粉、煅烧活性土、保水增稠剂和聚合物混合均匀，得到所述预拌盾构注浆材料。

7.一种盾构注浆浆液，其特征在于，由权利要求1-5任一项所述的预拌盾构注浆材料与水混合而成，以所述预拌盾构注浆材料的质量计，外加水的用量为60%以上。

8.权利要求7所述盾构注浆浆液在地下隧道盾构工程中的应用，其特征在于，所述盾构注浆浆液用于地下隧道盾构工程的盾构管片背后注浆。