CN115059482A - 一种富水砂层水泥高聚物高压旋喷注浆制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公布了一种富水砂层水泥高聚物高压旋喷注浆制备方法。将高聚物A、B组分按质量比2:1、高聚物/水质量比100/420‑100/390、水泥与水泥浆中水的质量比即水灰比0.8‑1.2混合形成富水砂层水泥高聚物高压旋喷注浆，所述的高聚物化学主成分为丙烯酸盐，包括A、B两种组分，其中A组分主要为丙烯酸钙、丙烯酸镁等丙烯酸盐单体，B组分含交联剂、引发剂和促进剂；所述的水泥高聚物注浆工艺是指先按特定水灰比制备水泥浆，再将高聚物A、B组分依次加入水泥浆充分拌合形成最终所需注浆，然后采用单重管或双重管高压旋喷方式进行，本发明可解决富水砂层高压旋喷注浆水泥浆流失严重问题，节约水泥，提升地下止水帷幕成墙质量。
Description
技术领域
本发明涉及建筑施工技术领域，尤其是涉及一种用于地下止水帷幕水泥高聚物注浆制备方法以及通过单重管或双重管高压旋喷方式在富水砂层地层中注浆形成止水帷幕的工艺技术。
背景技术
止水帷幕是地下工程防水隔渗的重要手段，已广泛应用于实际工程。当工程地层存在均匀分布深厚砂层，且地下水赋存潜水与周边补给源有直接水力联系时，采用高压旋喷注浆进行富水砂层中的地下止水帷幕施工，一方面，深层注浆会因水压力导致桩体缩颈，难以保障深部止水帷幕连续性，另一方面，砂层高透水性和地层中水头差等原因亦可能导致注浆在凝结前向桩体四周扩散，导致水泥浆流失严重，成墙抗渗性与耐久性差等缺陷，或需要更长时间注浆才能保证注浆质量，成本高昂。高聚物材料具有易溶于水、快速固化、不透水性等特点，将其与水泥联合使用可起到快速封堵砂层、防止水泥浆流失、保证成桩质量的有益效果。
然而，截至目前为止，相关成果十分有限。申请号CN201710919736.2公开的一种用于富水砂层注浆治理的高效超细水泥基复合注浆材组分、制备工艺及应用，其特征在于复合注浆材组分是由硅酸盐水泥熟组分55份，粉煤灰28份，矿渣微粉10份，脱硫石膏3份，硅灰4份，外掺复合调节剂一1.42份，外掺复合调节剂二1.6份，外掺复合调节剂三7.1份组成，其中，复合调节剂一是由聚羧酸减水剂98份，羟丙基甲基纤维素2份组成，复合调节剂二是由氢氧化钠21份，碳酸钠24份，硫酸钠23份，偏铝酸钠32份；复合调节剂三是由氯化钙15份，氯化锂13份，三乙醇胺12份，硫铝酸盐水泥熟组分60份组成；所述粉煤灰是由高钙粉煤灰80份和低钙粉煤灰20份组成。该专利所述注浆组成与本发明所述无相通点，且该超细水泥注浆组分十分复杂，超细水泥生产成本高昂。申请号CN201310027380.3公开的一种适用于富水砂层的盾构隧道同步注浆浆液，其特征在于浆液重量配比(kg/m3)为消石灰粉30-80，粉煤灰250-700，膨润土50-120，中细砂800-1200，聚苯乙烯粉末1-5，硅粉1-10，减水剂1-6，改良剂1-5，引气剂1-3，水260-340。该专利所述注浆浆液与本发明所述无相通点，且没有考虑固化时效要求。申请号CN201810061664.7公开的一种应用于富水砂层盾构隧道的注浆加固圈的施工方法，其特征在于注浆材组分是由水泥浆液和水玻璃浆液按体积比为1:0.75-1:0.5组成，其中，水泥浆液组分为水泥10-15％、粉煤灰15-20％、膨润土2.5-3.5％、砂45-50％、水20-30％。该专利所述注浆浆液与本发明所述无相通点，主在用于封孔堵水。申请号CN202011577427.X公开的一种含缓释胶囊的二次膨胀型高聚物注浆材组分，包括聚氨酯白组分和聚氨酯黑组分，其特征在于所述聚氨酯黑组分为异氰酸酯，所述聚氨酯白组分为多元醇、催化剂和匀泡剂混合物。该专利主要目的是解决传统材组分收缩问题，以及修复后的病害再扩大而无法根治的问题，与富水砂层快速止水及现场施工简便的要求不符。
发明内容
技术问题：本发明目的在于提供一种用于地下止水帷幕水泥高聚物注浆制备方法。本发明可解决因地层渗透性大、存在水头差等原因导致的高压旋喷注浆水泥浆流失严重、成墙抗渗性与耐久性差的问题，适用于富水砂层地下止水帷幕施工、可节约水泥、保障成墙质量，经济社会效益显著。
技术方案：为解决现有技术问题，本发明的一种富水砂层水泥高聚物高压旋喷注浆的制备方法所采取的技术方案为：
将高聚物A、B组分按质量比2:1、高聚物/水质量比100/420-100/390、水泥与水泥浆中水的质量比即水灰比0.8-1.2混合形成富水砂层水泥高聚物高压旋喷注浆。
所述的制备方法中，先按确定水灰比制备水泥浆，再将高聚物A、B组分依次加入水泥浆充分拌合形成最终所需注浆，然后采用单重管或双重管高压旋喷方式进行。
所述高聚物化学主成分为丙烯酸盐，包括A、B两种组分，其中A组分主要为丙烯酸钙、丙烯酸镁丙烯酸盐单体，B组分含交联剂、引发剂和促进剂。
高压旋喷注浆制备步骤包括：
步骤1)将水泥按所述的水灰比配成稠度均匀的水泥浆；
步骤2)将高聚物A、B组分分别加入水泥浆，并充分拌合，形成水泥高聚物A组分和水泥高聚物B组分混合浆液；高压旋喷时混合形成水泥高聚物注浆。
高压旋喷注浆的注浆压力应大于25MPa，注浆过程必须控制在40min内完成，以防止浆液凝固，注浆设备堵管。
有益效果：本发明优势在于可解决因地层渗透性大、存在水头差等原因导致的高压旋喷注浆水泥浆流失严重、成墙抗渗性与耐久性差的问题，所述的一种适用于富水砂层的水泥高聚物高压旋喷施工注浆制备方法及工艺适用于富水砂层地下工程止水帷幕施工、可节约水泥、保障成墙质量，经济社会效益显著。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍。
图1为不同水泥掺量下水泥固化粉砂土渗透系数变化，
图2为不同水灰比下水泥固化粉砂土渗透系数变化，
图3为高聚物材组分配比(A:B)试验，
图4为高聚物材组分用量(高水比，(A+B)/水)试验，
图5为环境温度对水泥高聚物砂土固化时效影响试验，
图6为高水比对水泥高聚物砂土固化时效影响试验，
图7为高聚物掺量对水泥高聚物固化砂土抗渗影响，
图8为高聚物掺量对水泥高聚物固化砂土抗压强度影响，
图9为水泥掺量对水泥高聚物固化渗透系数影响，
图10为水泥掺量对水泥高聚物固化砂土抗压强度影响。
具体实施方式
一种适用于富水砂层的水泥高聚物高压旋喷注浆制备方法及施工工艺，其具体实施方式将结合本发明实施例来描述。需要说明的是，所述的实施例仅是本发明的一种实施例，而不是全部的实施例。因此，在本领域普通技术人员没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明实施例的具体实施方式包括：
1)按水灰比(水泥与水的质量比)为0.8-1.2制备水泥浆液，然后将高聚物(丙烯酸盐)材组分AB组分按质量比1:1-8:1备用；
2)根据水泥浆液中水量，将高聚物AB组分混合后，按高聚物AB组分混合物与水质量比为1:1.2-1:5.0，将高聚物AB组分混合物分次加入水泥浆液中，混合均匀作为注浆，或将水泥浆液分为二等份，将高聚物AB组分分别分次加入不同的水泥浆液中，混合均匀作为注浆；
3)采用单重管对高聚物水泥混合浆液进行高压旋喷注浆施工，或采用双重管对高聚物A、B组分水泥浆进行高压旋喷注浆施工；
4)高压旋喷注浆时间控制在30min内完成，注浆压力控制在25MPa左右。
实施实例
为了使本发明所述的内容更加便于理解，下面结合具体实施方式对本发明所述的技术方案做进一步的说明。
实施例1
纯水泥固化粉砂土试验旨在为水泥高聚物固化粉砂土性能分析提供参考。工程实践表明，水泥土水泥掺比一般为7％～15％，《水泥土配合比设计规程》(JGJ-T233-2011)则推荐水泥土工程施工水灰比为0.8-1.4。保守起见，纯水泥固化粉砂土抗渗、抗压试验水泥掺量取15％、20％和25％，水灰比选择0.8、1.0和1.2。养护7d后开展水泥固化粉砂土渗透测试。
水泥固化砂土渗透试样制备步骤包括：
称量一定数量干粉砂土，按试验方案，确定相应的水、水泥用量，然后将其与粉砂土充分混合后，然后装入截头圆锥形试模(顶径70mm，底径80mm，高30mm)，装组分后在振动台上振动100s、再用刮刀抹平试样表面。考虑到水泥初凝时间为40min，试样制备控制在25min内成型。每个工况至少3平行样。
水泥固化砂土渗透试验测试步骤包括：
1)将完成养护的试件饱和后，在试样侧面涂上液态石蜡并压入渗透试模；在下口放置透水石，并在试件上端面放置滤纸；
2)调节压力表，按每级0.02MPa逐级施加压力至0.1MPa，直至水泥土试件表面有水渗出为止，然后以每级加压幅度0.1MPa开始渗透测试，每级恒压渗透时间设置为0.5h；
3)恒定渗压下待滴定管内液面逐渐稳定后，开始读数记录，并测记水温，读数时间间隔依照渗水量大小选定，对于渗水量较大的试件，每隔3～5min读数一次，对于渗水量较小的试件，每隔30～60min读数一次，当由渗水量计算的渗透系数差值不大于2×10-n(n为渗透系数数量级)时，停止试验。
图1和图2所示为不同水泥掺量、水灰比条件下的水泥固化粉砂土试验结果，由图可知，水泥固化砂土渗透系数基本在10-6cm/s以下；相同水灰比、不同水泥掺量下的渗透系数变化曲线(图1)表明，随水泥掺量增加，水泥固化粉砂土渗透系数近似呈非线性减小，也即更多的水泥使用并不能保证水泥固化粉砂土渗透系数持续快速降低；应按实际需求，从工程经济性出发，选择水泥用量。相同水泥掺量、不同水灰比条件下的渗透系数变化曲线(图7)表明，水泥固化粉砂土渗透系数随水灰比增加而增加，这主要是因为水灰比越大，水泥固化粉砂土硬化后因水分蒸发而残留的孔隙将越多，从而提高了水泥固化粉砂土渗水能力。
实施例2
高聚物材组分固化时间受A、B材组分在水中的浓度影响显著，A、B材组分在水中的浓度越高，其发生聚合反应的速度越快；显然，对于富水砂层止水帷幕施工中降低水泥浆流失问题，A、B组分用量自然是越多越好；然而，现场高压旋喷注浆施工不可能一蹴而就，注浆过程是一个缓慢渐进的过程；若A、B材组分用量过多，一方面A、B材组分快速固化可能导致砂层注浆困难或造成注浆管堵塞风险，另一方面，AB材组分对砂粒的包裹作用亦可能减弱水泥水化，因此，必须控制A、B材组分在水中的浓度范围；为明确高聚物AB材组分配比关系以及AB材组分在水中的掺量，分别先开展不同AB材组分配比和不同高水比下的高聚物材组分固化时效试验，具体方案见表1和表2所示。
表1 AB材组分配比试验方案
表2高水比试验方案
高聚物AB组材组分凝固时间随A组和B组材组分相对用量及AB组材组分总用量变化而变化，特别是，B组材组分成本相较A组材组分要高，因此，合理使用A组和B组材组分用量可起到控制施工成本的目的，图3所示为不同高聚物材组分配比下的凝固时间，由图可知，高聚物材组分用量(高水比，(A+B)/水为1:3)相同情况下，随着B组材组分用量降低，高聚物AB组材组分凝固时间先降后升，高聚物材组分中A组和B组材组分质量比为2:1时，凝固时间最短。图4所示为不同高聚物材组分用量(高水比，(A+B)/水)下的凝固时间，由图可知，高聚物材组分组分配比(A:B为2:1)相同情况下，随高聚物材组分用量减低，高聚物AB组材组分凝固时间先缓慢增加，在高水比超过1:3后所需凝固时间加速增长。考虑到高聚物材组分的使用主要是为了尽早的封堵砂层渗流通道，以防止水泥浆的流失，而水泥的水化一般在加水拌合40min以后，因此，为尽早使砂层固化且不影响注浆以及尽可能降低高聚物材组分的用量。
实施例3
水泥高聚物固化粉砂土试验，包括四方面内容：①环境温度对水泥高聚物砂土固化时效影响试验：用于确定环境温度对水泥高聚物砂土固化时效的影响；②高水比对水泥高聚物砂土固化时效影响试验：用于确定高水比(也即高聚物浓度)对水泥高聚物砂土固化时效的影响；③高聚物掺量对水泥高聚物固化砂土抗渗、抗压性能的影响：用于探讨高聚物掺量对水泥高聚物砂土抗渗性和强度的影响规律；④水泥掺量对水泥高聚物固化砂土抗渗、抗压性能的影响：用于探讨水泥掺量对水泥高聚物砂土抗渗性和强度的影响规律。
示例1环境温度对水泥高聚物砂土固化时效影响试验
固定AB组分比例为2:1，高聚物掺量取水质量的100/420，水泥掺量取15％，水灰比取0.8，开展不同环境温度(20℃、40℃、60℃)下的水泥高聚物砂土固化时效试验研究。具体方案见表3所示，具体步骤如下：
将A组配成溶液倒入水泥浆中搅拌均匀，然后再将B组组分溶液倒入水泥浆，并记录起始时间，搅拌均匀后，加入干砂土，搅拌至不再有气泡产生并静置，待砂浆开始固化时记录固化所需时间。
表3环境温度对水泥高聚物砂土固化时效影响试验方案
图5所示为水泥高聚物砂土凝固时间随环境温度的变化，由图可知，当水泥掺量、水灰比、高聚物材组分组分配比、高聚物材组分用量不变时，水泥高聚物砂土凝固时间随着用水温度提升快速减低，这可能是因高聚物的聚合过程是一个吸热反应所致；水泥高聚物砂土凝固时间与温度近似成线性发展关系，也即温度越高，凝固时间越短；环境温度20℃下，水泥高聚物砂土固化时间为41min，小于相同高聚物材组分用量、高聚物材组分组分配比下的纯高聚物材组分凝固时间52min，说明砂土的吸水性可能会加速高聚物材组分的凝固。
示例2高水比对水泥高聚物砂土固化时效影响试验
高水比(高聚物与水质量之比)决定了高聚物在水中的浓度，从而直接影响水泥高聚物砂土固化时效，固定AB组分比例为2:1，水泥掺量取15％，环境温度取20℃，开展不同高水比下的砂土固化时效试验研究，具体方案见表4所示，具体步骤如下：
将A组配成溶液倒入水泥浆中搅拌均匀，然后再将B组组分溶液倒入水泥浆，并记录起始时间，搅拌均匀后，加入干砂土，搅拌至不再有气泡产生并静置，待砂浆开始固化时记录固化所需时间。
表4高水比对水泥高聚物砂土固化时效影响试验方案
图6所示为水泥高聚物砂土凝固时间随高聚物材组分用量(高水比)的变化。由图可知，水泥掺量、高聚物材组分组分配比不变的条件下，当水灰比不变时，随着高聚物材组分用量的增加，水泥高聚物砂土凝固时间快速降低，当高聚物材组分用量比例不变、水灰比降低时，水泥高聚物砂土凝固时间同样不断降低，但总体而言，高聚物材组分用量对凝固时间的影响更加显著；当高水比大于100/375后，水泥高聚物砂土凝固时间减小速率减慢，考虑到经济性和实际可行性，高水比100/420相对最优；相同高聚物材组分用量、不同高水比下的试样拌合情况，对比图中A组结果可知，高聚物材组分的使用可明显改善水泥高聚物砂土的和易性，对比图中B组结果可知，当水灰比大于0.8以后，水泥高聚物砂土将出现离析现象，因此，实际施工建议水灰比使用应不大于0.8。
示例3高聚物掺量对水泥高聚物固化砂土抗渗、抗压性能影响试验
固定AB组分比例为2:1，水泥掺量取15％，水灰比为0.8，环境温度取20℃，开展高聚物掺量为用水质量的100/420、100/560、100/1680、100/6720、100/26880下的抗渗、抗压试验，具体方案见表5所示，具体步骤如下：
抗渗试验步骤参考实施例1
表5高聚物掺量对水泥高聚物砂土固化时效的影响
无侧限抗压强度试验试样制备及试验步骤如下：
1)称量一定数量干粉砂土，按试验方案确定相应的水、水泥、高聚物用量，将其与粉砂土充分混合后，然后装入圆柱形试模(直径50mm，高100mm)，装组分后在振动台上振动100s、再用刮刀抹平试样表面，考虑到水泥初凝时间为40min，试样制备控制在25min内成型，每个工况至少3个平行样，养护7天。
2)将饱和试样放置在加载台后，将加载台缓慢上升与上压盘接触，然后通过试验机软件设置试验工况，并将应力应变数据置零，运行程序开始试验，每次测试直至试样出现明显变形破坏，手动停止加载，最后，将仪器进行还原拆卸试样，并导出试验数据。
图7所示为相同水泥掺量、不同高聚物材组分用量下的水泥高聚物固化砂土渗透系数试验结果，由图可知，随着高聚物用量降低，水泥高聚物固化砂土渗透系数逐渐增大；当高水比大于100/420时，水泥高聚物固化砂土渗透系数将低于10×10-6cm/s，水泥高聚物固化砂土渗透系数随高聚物用量增加呈非线性下降趋势，且下降速率随高聚物用量增加逐渐减小；显然，尽管高聚物材组分用量越多可有效缩短砂土固化时间，但从经济性考虑，却并不是高聚物材组分用量越多越好，从施工防堵管来讲，高聚物材组分用量应控制在一定范围。施工中建议高水比为100/420。
图8为不同高聚物材组分用量下水泥高聚物固化砂土的抗压强度试验结果。由图可知，随高聚物材组分用量增加，水泥高聚物固化砂土不增反降。也即高聚物材组分加入虽然可改善水泥高聚物固化砂土的抗渗性能，但对强度的形成却是不利的。这一结论同样表明，高聚物材组分用量并不是越多越好。总体上，水泥高聚物固化砂土抗压强度随高聚物材组分用量非线性减低，且随着高聚物材组分用量的增加，降低幅度越来越大。
示例4水泥掺量对水泥高聚物固化砂土抗渗、抗压性能影响试验
固定AB组分比例为2:1，高聚物掺量为水质量的100/420，水灰比为0.8，环境温度20℃，开展水泥掺量取15％、20％、25％下的抗渗、抗压试验，具体方案见表6所示，具体步骤如下：
将A组配成溶液倒入水泥浆中搅拌均匀，然后再将B组组分溶液倒入水泥浆，搅拌均匀后，加入干砂土，搅拌至不再有气泡，然后装入试模进行制样，养护7d后开展试验测试。
试验步骤参考示例3。
表6水泥掺量对水泥高聚物固化砂土抗渗性能的影响
图9所示为相同高聚物材组分用量、不同水泥掺量下的水泥高聚物固化砂土渗透试验结果，由图可知，水泥高聚物固化砂土渗透系数随水泥掺量增加而降低，呈非线性下降趋势；图10所示为相同高聚物材组分用量、不同水泥掺量下的水泥高聚物固化砂土抗压试验结果，从图可知，随着水泥掺量增加，水泥高聚物固化砂土抗压强度不断提升，两者近似呈线性关系。
Claims (5)
1.一种富水砂层水泥高聚物高压旋喷注浆的制备方法，其特征在于，将高聚物A、B组分按质量比2:1、高聚物/水质量比100/420-100/390、水泥与水泥浆中水的质量比即水灰比0.8-1.2混合形成富水砂层水泥高聚物高压旋喷注浆。
2.根据权利要求1所述的富水砂层水泥高聚物高压旋喷注浆的制备方法，其特征在于所述的制备方法中，先按确定水灰比制备水泥浆，再将高聚物A、B组分依次加入水泥浆充分拌合形成最终所需注浆，然后采用单重管或双重管高压旋喷方式进行。
3.根据权利要求1所述的富水砂层水泥高聚物高压旋喷注浆的制备方法，其特征在于所述高聚物化学主成分为丙烯酸盐，包括A、B两种组分，其中A组分主要为丙烯酸钙、丙烯酸镁丙烯酸盐单体，B组分含交联剂、引发剂和促进剂。
4.根据权利要求2所述的富水砂层水泥高聚物高压旋喷注浆的制备方法，其特征在于高压旋喷注浆制备步骤包括：
步骤1)将水泥按所述的水灰比配成稠度均匀的水泥浆；
步骤2)将高聚物A、B组分分别加入水泥浆，并充分拌合，形成水泥高聚物A组分和水泥高聚物B组分混合浆液；高压旋喷时混合形成水泥高聚物注浆。
5.根据权利要求2所述的富水砂层水泥高聚物高压旋喷注浆的制备方法，其特征在于高压旋喷注浆的注浆压力应大于25MPa，注浆过程必须控制在40min内完成，以防止浆液凝固，注浆设备堵管。
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Citations (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106927719A (zh) * | 2017-02-17 | 2017-07-07 | 山东大学 | 一种丙烯酸盐复合注浆填充材料及其制备方法与应用 |
| CN108299599A (zh) * | 2017-12-29 | 2018-07-20 | 北京东方雨虹防水技术股份有限公司 | 丙烯酸盐水溶液灌浆材料及其制备方法 |
| CN110342859A (zh) * | 2019-03-12 | 2019-10-18 | 北京市政建设集团有限责任公司 | 一种硅杂化丙烯酸盐水泥复合灌浆材料及其制备方法 |
| CN111620615A (zh) * | 2020-03-12 | 2020-09-04 | 苏州佳固士新材料科技有限公司 | 一种环保型丙烯酸酯堵漏加固注浆料及其制备方法和应用 |
| CN111719561A (zh) * | 2020-06-29 | 2020-09-29 | 中国铁道科学研究院集团有限公司铁道建筑研究所 | 一种脉冲式注浆机、一种双液注浆施工方法 |
| CN112111257A (zh) * | 2020-09-30 | 2020-12-22 | 华安奥特(山西)科技有限公司 | 一种有机无机复合堵水材料及制备方法 |
| CN112408908A (zh) * | 2020-11-19 | 2021-02-26 | 山西交科岩土工程有限公司 | 一种修复富水基岩隧道路面的高聚物注浆加固方法 |
| CN113046041A (zh) * | 2021-02-22 | 2021-06-29 | 东方雨虹建筑修缮技术有限公司 | 一种丙烯酸改性复合注浆材料及其制备方法和应用 |
| WO2022083382A1 (zh) * | 2020-10-19 | 2022-04-28 | 常州工学院 | 一种磷酸镁水泥基双液注浆材料及其制备方法 |
| CN114412503A (zh) * | 2022-01-26 | 2022-04-29 | 华设设计集团股份有限公司 | 防止垃圾场渗滤液侵蚀隧道衬砌结构的复合阻隔防护方法 |
-
2022
- 2022-06-02 CN CN202210623802.2A patent/CN115059482A/zh active Pending
Patent Citations (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106927719A (zh) * | 2017-02-17 | 2017-07-07 | 山东大学 | 一种丙烯酸盐复合注浆填充材料及其制备方法与应用 |
| CN108299599A (zh) * | 2017-12-29 | 2018-07-20 | 北京东方雨虹防水技术股份有限公司 | 丙烯酸盐水溶液灌浆材料及其制备方法 |
| CN110342859A (zh) * | 2019-03-12 | 2019-10-18 | 北京市政建设集团有限责任公司 | 一种硅杂化丙烯酸盐水泥复合灌浆材料及其制备方法 |
| CN111620615A (zh) * | 2020-03-12 | 2020-09-04 | 苏州佳固士新材料科技有限公司 | 一种环保型丙烯酸酯堵漏加固注浆料及其制备方法和应用 |
| CN111719561A (zh) * | 2020-06-29 | 2020-09-29 | 中国铁道科学研究院集团有限公司铁道建筑研究所 | 一种脉冲式注浆机、一种双液注浆施工方法 |
| CN112111257A (zh) * | 2020-09-30 | 2020-12-22 | 华安奥特(山西)科技有限公司 | 一种有机无机复合堵水材料及制备方法 |
| WO2022083382A1 (zh) * | 2020-10-19 | 2022-04-28 | 常州工学院 | 一种磷酸镁水泥基双液注浆材料及其制备方法 |
| CN112408908A (zh) * | 2020-11-19 | 2021-02-26 | 山西交科岩土工程有限公司 | 一种修复富水基岩隧道路面的高聚物注浆加固方法 |
| CN113046041A (zh) * | 2021-02-22 | 2021-06-29 | 东方雨虹建筑修缮技术有限公司 | 一种丙烯酸改性复合注浆材料及其制备方法和应用 |
| CN114412503A (zh) * | 2022-01-26 | 2022-04-29 | 华设设计集团股份有限公司 | 防止垃圾场渗滤液侵蚀隧道衬砌结构的复合阻隔防护方法 |
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