CN115073101B - 一种超细玄武岩粉末注浆材料 - Google Patents

一种超细玄武岩粉末注浆材料 Download PDF

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Abstract

本发明涉及注浆材料技术领域，具体公开了一种超细玄武岩粉末注浆材料。所述的超细玄武岩粉末注浆材料，其包含如下重量份的组分：硅酸盐水泥70～100份；超细玄武岩粉末40～60份；速凝剂3～8份；分散剂1～5份。该注浆材料以超细玄武岩粉末为原料制备得到，其具有较好的抗压强度；同时，本发明注浆材料通过加入了速凝剂，使得超细玄武岩粉末注浆材料还具有较快的凝固速度。此外，本发明超细玄武岩粉末的添加能对整个水泥注浆成分起到提升强度以及避免水泥完全干燥后收缩产生裂缝的效果；同时所述的超细玄武岩粉末能够与其他无机材料形成一种纤维状的结构，从而获得更高的强度和不透水性。

Description

一种超细玄武岩粉末注浆材料
技术领域
本发明涉及注浆材料技术领域，具体涉及一种超细玄武岩粉末注浆材料。
背景技术
玄武岩是一种基性喷出岩，其化学成分与辉长岩或辉绿岩相似。玄武岩的主要成份是二氧化硅、三氧化二铝、氧化铁、氧化钙、氧化镁(还有少量的氧化钾、氧化钠)，其中二氧化硅含量最多，约占百分之四十五至五十左右。玄武岩的颜色，常见的多为黑色、黑褐或暗绿色。因其质地致密，它的比重比一般花岗岩、石灰岩、沙岩、页岩都重。
玄武岩也是修建公路、铁路、机场跑道所用石料中最好的材料，具有抗压性和抗腐蚀性强、耐磨、压碎值低、吃水量少等优点。由于玄武岩具有优异的性能，因此，现有技术有将玄武岩细磨成石粉作为水泥的混合材料使用，可以改善水泥性能、增强水泥抗折抗压强度。
注浆材料，是在地层裂隙和孔隙中起充填和固结作用的主要物质，它是实现堵水或加固作用的关键。由于玄武岩具有上述优异的性能，因此，将其用于制备注浆材料具有重要的应用价值。
发明内容
为了解决现有背景技术中指出的至少之一的技术问题，本发明提供了一种超细玄武岩粉末注浆材料。
本发明所要解决的上述技术问题，通过以下技术方案予以实现：
一种超细玄武岩粉末注浆材料，其包含如下重量份的组分：
硅酸盐水泥70～100份；超细玄武岩粉末40～60份；速凝剂3～8份；分散剂1～5份。
本发明提供了一种全新的超细玄武岩粉末注浆材料，该注浆材料以超细玄武岩粉末为原料制备得到，其具有较好的抗压强度；同时，本发明注浆材料通过加入了速凝剂，使得超细玄武岩粉末注浆材料还具有较快的凝固速度。
优选地，所述的超细玄武岩粉末注浆材料，其包含如下重量份的组分：
硅酸盐水泥80～90份；超细玄武岩粉末50～60份；速凝剂4～6份；分散剂3～4份。
最优选地，所述的超细玄武岩粉末注浆材料，其包含如下重量份的组分：
硅酸盐水泥80份；超细玄武岩粉末50份；速凝剂5份；分散剂3份。
优选地，所述的超细玄武岩粉末采用的是D50≤10μm的超细玄武岩粉末。
最优选地，所述的超细玄武岩粉末采用的是D50为7～9μm的超细玄武岩粉末。
优选地，所述的速凝剂由偏铝酸钠、氟硅酸镁以及三乙醇胺组成。
进一步优选地，速凝剂中偏铝酸钠、氟硅酸镁以及三乙醇胺的重量比为10～15:5～10:1～3。
最优选地，速凝剂中偏铝酸钠、氟硅酸镁以及三乙醇胺的重量比为12:7:2。
优选地，所述的分散剂为乙撑双硬脂酰胺。
优选地，所述的超细玄武岩粉末为改性超细玄武岩粉末；
所述的改性超细玄武岩粉末通过如下方法制备得到：
(1)取玄武岩将其粉碎成D50≤10μm的超细玄武岩粉末；
(2)将超细玄武岩粉末加入水中，然后加入处理剂进行球磨，球磨结束后将球磨浆料进行干燥后即得所述的改性超细玄武岩粉末。
进一步优选地，步骤(1)中取玄武岩将其粉碎成D50为7～9μm的超细玄武岩粉末。
进一步优选地，步骤(2)中所述的处理剂由硅烷偶联剂、乙二胺二邻苯基乙酸钠以及月桂醇聚氧乙烯醚组成；
其中，硅烷偶联剂、乙二胺二邻苯基乙酸钠以及月桂醇聚氧乙烯醚的重量比为1～3:4～6:4～6。
最优选地，硅烷偶联剂、乙二胺二邻苯基乙酸钠以及月桂醇聚氧乙烯醚的重量比为2:5:5。
优选地，步骤(2)中超细玄武岩粉、水以及处理剂的重量比为1:1～3:0.01～0.1。
最优选地，步骤(2)中超细玄武岩粉、水以及处理剂的重量比为1:2:0.05。
优选地，所述的硅烷偶联剂为硅烷偶联剂KH-570。
发明人在研究中进一步惊奇的发现，采用由硅烷偶联剂KH-570、乙二胺二邻苯基乙酸钠以及月桂醇聚氧乙烯醚组成的处理剂对超细玄武岩粉末进行改性得到的改性超细玄武岩粉，其与未改性的超细玄武岩粉末相比，可以进一步大幅缩短超细玄武岩粉末注浆材料的凝固时间。
有益效果：
(1)本发明提供了一种全新的超细玄武岩粉末注浆材料，该注浆材料以超细玄武岩粉末为原料制备得到，其具有较好的抗压强度；同时，本发明注浆材料通过加入了速凝剂，使得超细玄武岩粉末注浆材料还具有较快的凝固速度。
(2)尤其是，本发明进一步加入了采用由硅烷偶联剂KH-570、乙二胺二邻苯基乙酸钠以及月桂醇聚氧乙烯醚组成的处理剂对超细玄武岩粉末进行改性得到的改性超细玄武岩粉，其与未改性的超细玄武岩粉末相比，可以进一步大幅缩短超细玄武岩粉末注浆材料的凝固时间。
(3)超细玄武岩粉末能对整个水泥注浆成分起到提升强度的效果；相当于增添了固含量。
(4)水泥成分在干燥后会有不同程度的收缩，添加超细玄武岩粉末能够避免水泥完全干燥后收缩产生裂缝。
(5)本发明中的超细玄武岩粉末能够与其他无机材料形成一种纤维状的结构；从而获得更高的强度和不透水性。
具体实施方式
以下结合具体实施例来进一步解释本发明，但实施例对本发明不做任何形式的限定。
实施例1超细玄武岩粉末注浆材料的制备
原料重量份组成：硅酸盐水泥(强度等级为42.5的普通硅酸盐水泥)80份；超细玄武岩粉末50份；速凝剂5份；分散剂(乙撑双硬脂酰胺)3份；
所述的超细玄武岩粉末采用的是D50为8μm的超细玄武岩粉末；
所述的速凝剂由重量比为12:7:2的偏铝酸钠、氟硅酸镁以及三乙醇胺组成。
制备方法：将硅酸盐水泥、超细玄武岩粉末、速凝剂以及分散剂放入混合机中混合均匀即得所述的超细玄武岩粉末注浆材料。
实施例2超细玄武岩粉末注浆材料的制备
原料重量份组成：硅酸盐水泥(强度等级为42.5的普通硅酸盐水泥)80份；改性超细玄武岩粉末50份；速凝剂5份；分散剂(乙撑双硬脂酰胺)3份；
所述的改性超细玄武岩粉末通过如下方法制备得到：
(1)取玄武岩将其粉碎成D50＝8μm的超细玄武岩粉末；
(2)将超细玄武岩粉末加入水中，然后加入处理剂进行球磨1h，球磨结束后将球磨浆料进行干燥后即得所述的改性超细玄武岩粉末；
步骤(2)中超细玄武岩粉、水以及处理剂的重量比为1:2:0.05；所述的处理剂由重量比为2:5:5的硅烷偶联剂KH-570、乙二胺二邻苯基乙酸钠以及月桂醇聚氧乙烯醚组成；
所述的速凝剂由重量比为12:7:2的偏铝酸钠、氟硅酸镁以及三乙醇胺组成。
制备方法：将硅酸盐水泥、改性超细玄武岩粉末、速凝剂以及分散剂放入混合机中混合均匀即得所述的超细玄武岩粉末注浆材料。
实施例3超细玄武岩粉末注浆材料的制备
原料重量份组成：硅酸盐水泥(强度等级为42.5的普通硅酸盐水泥)70份；改性超细玄武岩粉末40份；速凝剂3份；分散剂(乙撑双硬脂酰胺)5份；
所述的改性超细玄武岩粉末通过如下方法制备得到：
(1)取玄武岩将其粉碎成D50＝7μm的超细玄武岩粉末；
(2)将超细玄武岩粉末加入水中，然后加入处理剂进行球磨1h，球磨结束后将球磨浆料进行干燥后即得所述的改性超细玄武岩粉末；
步骤(2)中超细玄武岩粉、水以及处理剂的重量比为1:3:0.1；所述的处理剂由重量比为1:4:6的硅烷偶联剂KH-570、乙二胺二邻苯基乙酸钠以及月桂醇聚氧乙烯醚组成；
所述的速凝剂由重量比为12:7:2的偏铝酸钠、氟硅酸镁以及三乙醇胺组成。
制备方法：将硅酸盐水泥、改性超细玄武岩粉末、速凝剂以及分散剂放入混合机中混合均匀即得所述的超细玄武岩粉末注浆材料。
实施例4超细玄武岩粉末注浆材料的制备
原料重量份组成：硅酸盐水泥(强度等级为42.5的普通硅酸盐水泥)100份；改性超细玄武岩粉末60份；速凝剂8份；分散剂(乙撑双硬脂酰胺)1份；
所述的改性超细玄武岩粉末通过如下方法制备得到：
(1)取玄武岩将其粉碎成D50＝9μm的超细玄武岩粉末；
(2)将超细玄武岩粉末加入水中，然后加入处理剂进行球磨1h，球磨结束后将球磨浆料进行干燥后即得所述的改性超细玄武岩粉末；
步骤(2)中超细玄武岩粉、水以及处理剂的重量比为1:2:0.01；所述的处理剂由重量比为3:6:4的硅烷偶联剂KH-570、乙二胺二邻苯基乙酸钠以及月桂醇聚氧乙烯醚组成；
所述的速凝剂由重量比为12:7:2的偏铝酸钠、氟硅酸镁以及三乙醇胺组成。
制备方法：将硅酸盐水泥、改性超细玄武岩粉末、速凝剂以及分散剂放入混合机中混合均匀即得所述的超细玄武岩粉末注浆材料。
对比例1超细玄武岩粉末注浆材料的制备
原料重量份组成：硅酸盐水泥(强度等级为42.5的普通硅酸盐水泥)80份；改性超细玄武岩粉末50份；速凝剂5份；分散剂(乙撑双硬脂酰胺)3份；
所述的改性超细玄武岩粉末通过如下方法制备得到：
(1)取玄武岩将其粉碎成D50＝8μm的超细玄武岩粉末；
(2)将超细玄武岩粉末加入水中，然后加入处理剂进行球磨1h，球磨结束后将球磨浆料进行干燥后即得所述的改性超细玄武岩粉末；
步骤(2)中超细玄武岩粉、水以及处理剂的重量比为1:2:0.05；所述的处理剂由重量比为2:10的硅烷偶联剂KH-570和乙二胺二邻苯基乙酸钠组成；
所述的速凝剂由重量比为12:7:2的偏铝酸钠、氟硅酸镁以及三乙醇胺组成。
制备方法：将硅酸盐水泥、改性超细玄武岩粉末、速凝剂以及分散剂放入混合机中混合均匀即得所述的超细玄武岩粉末注浆材料。
对比例1与实施例2的不同之处在于，改性超细玄武岩粉末的制备过程中的处理剂的组成不同；对比例1仅仅采用由硅烷偶联剂KH-570和乙二胺二邻苯基乙酸钠组成的处理剂对超细玄武岩粉末进行改性制备改性超细玄武岩粉；而实施例2则是采用由硅烷偶联剂KH-570、乙二胺二邻苯基乙酸钠以及月桂醇聚氧乙烯醚组成的处理剂对超细玄武岩粉末进行改性制备改性超细玄武岩粉。
对比例2超细玄武岩粉末注浆材料的制备
原料重量份组成：硅酸盐水泥(强度等级为42.5的普通硅酸盐水泥)80份；改性超细玄武岩粉末50份；速凝剂5份；分散剂(乙撑双硬脂酰胺)3份；
所述的改性超细玄武岩粉末通过如下方法制备得到：
(1)取玄武岩将其粉碎成D50＝8μm的超细玄武岩粉末；
(2)将超细玄武岩粉末加入水中，然后加入处理剂进行球磨1h，球磨结束后将球磨浆料进行干燥后即得所述的改性超细玄武岩粉末；
步骤(2)中超细玄武岩粉、水以及处理剂的重量比为1:2:0.05；所述的处理剂由重量比为2:10的硅烷偶联剂KH-570和月桂醇聚氧乙烯醚组成；
所述的速凝剂由重量比为12:7:2的偏铝酸钠、氟硅酸镁以及三乙醇胺组成。
制备方法：将硅酸盐水泥、改性超细玄武岩粉末、速凝剂以及分散剂放入混合机中混合均匀即得所述的超细玄武岩粉末注浆材料。
对比例2与实施例2的不同之处在于，改性超细玄武岩粉末的制备过程中的处理剂的组成不同；对比例2仅仅采用由硅烷偶联剂KH-570和月桂醇聚氧乙烯醚组成的处理剂对超细玄武岩粉末进行改性制备改性超细玄武岩粉；而实施例2则是采用由硅烷偶联剂KH-570、乙二胺二邻苯基乙酸钠以及月桂醇聚氧乙烯醚组成的处理剂对超细玄武岩粉末进行改性制备改性超细玄武岩粉。
对比例3超细玄武岩粉末注浆材料的制备
原料重量份组成：硅酸盐水泥(强度等级为42.5的普通硅酸盐水泥)80份；改性超细玄武岩粉末50份；速凝剂5份；分散剂(乙撑双硬脂酰胺)3份；
所述的改性超细玄武岩粉末通过如下方法制备得到：
(1)取玄武岩将其粉碎成D50＝8μm的超细玄武岩粉末；
(2)将超细玄武岩粉末加入水中，然后加入处理剂进行球磨1h，球磨结束后将球磨浆料进行干燥后即得所述的改性超细玄武岩粉末；
步骤(2)中超细玄武岩粉、水以及处理剂的重量比为1:2:0.05；所述的处理剂由重量比为5:5的乙二胺二邻苯基乙酸钠和月桂醇聚氧乙烯醚组成；
所述的速凝剂由重量比为12:7:2的偏铝酸钠、氟硅酸镁以及三乙醇胺组成。
制备方法：将硅酸盐水泥、改性超细玄武岩粉末、速凝剂以及分散剂放入混合机中混合均匀即得所述的超细玄武岩粉末注浆材料。
对比例3与实施例2的不同之处在于，改性超细玄武岩粉末的制备过程中的处理剂的组成不同；对比例3仅仅采用由乙二胺二邻苯基乙酸钠和月桂醇聚氧乙烯醚组成的处理剂对超细玄武岩粉末进行改性制备改性超细玄武岩粉；而实施例2则是采用由硅烷偶联剂KH-570、乙二胺二邻苯基乙酸钠以及月桂醇聚氧乙烯醚组成的处理剂对超细玄武岩粉末进行改性制备改性超细玄武岩粉。
实验例
分别将实施例1～4以及对比例1～3制备得到的超细玄武岩粉末注浆材料与水按重量比1.5:1混合成浆料，然后采用双液注浆泵注浆；注浆后测试各超细玄武岩粉末注浆材料的终凝时间，结果见表1。
终凝时间
实施例1制备得到的超细玄武岩粉末注浆材料 123min
实施例2制备得到的超细玄武岩粉末注浆材料 76min
实施例3制备得到的超细玄武岩粉末注浆材料 89min
实施例4制备得到的超细玄武岩粉末注浆材料 85min
对比例1制备得到的超细玄武岩粉末注浆材料 109min
对比例2制备得到的超细玄武岩粉末注浆材料 105min
对比例3制备得到的超细玄武岩粉末注浆材料 114min
由表1实验数据可以看出，实施例1制备得到的超细玄武岩粉末注浆材料，其终凝时间为123min，具有较快的凝固速度。尤其是实施例2～4制备得到的超细玄武岩粉末注浆材料，其终凝时间与实施例1相比得到了大幅的缩短。这说明：采用由硅烷偶联剂KH-570、乙二胺二邻苯基乙酸钠以及月桂醇聚氧乙烯醚组成的处理剂对超细玄武岩粉末进行改性得到的改性超细玄武岩粉，其与未改性的超细玄武岩粉末相比，可以进一步大幅缩短超细玄武岩粉末注浆材料的凝固时间。
从1实验数据还可以看出，对比例1～3制备得到的超细玄武岩粉末注浆材料，其终凝时间与实施例1相比缩短的并不明显，缩短幅度远远小于实施例1；这说明：在超细玄武岩粉末改性过程中，处理剂的组成对于制备得到的改性超细玄武岩粉能否进一步大幅缩短超细玄武岩粉末注浆材料的凝固时间起着决定性作用。上述实验表明：只有同时采用由硅烷偶联剂KH-570、乙二胺二邻苯基乙酸钠以及月桂醇聚氧乙烯醚组成的处理剂对超细玄武岩粉末进行改性得到的改性超细玄武岩粉，才能进一步大幅缩短制备得到的超细玄武岩粉末注浆材料的凝固时间。而采用其它组成的处理剂对超细玄武岩粉末进行改性得到的改性超细玄武岩粉，并不能进一步大幅缩短制备得到的超细玄武岩粉末注浆材料的凝固时间。

Claims (12)

1.一种超细玄武岩粉末注浆材料，其特征在于，包含如下重量份的组分：
硅酸盐水泥 70～100份；超细玄武岩粉末 40～60份；速凝剂 3～8份；分散剂 1～5份；
所述的超细玄武岩粉末为改性超细玄武岩粉末；
所述的改性超细玄武岩粉末通过如下方法制备得到：
(1)取玄武岩将其粉碎成D50≤10μm的超细玄武岩粉末；
(2)将超细玄武岩粉末加入水中，然后加入处理剂进行球磨，球磨结束后将球磨浆料进行干燥后即得所述的改性超细玄武岩粉末；
步骤(2)中所述的处理剂由硅烷偶联剂、乙二胺二邻苯基乙酸钠以及月桂醇聚氧乙烯醚组成；
其中，硅烷偶联剂、乙二胺二邻苯基乙酸钠以及月桂醇聚氧乙烯醚的重量比为1～3:4～6:4～6。
2.根据权利要求1所述的超细玄武岩粉末注浆材料，其特征在于，包含如下重量份的组分：
硅酸盐水泥 80～90份；超细玄武岩粉末 50～60份；速凝剂 4～6份；分散剂 3～4份。
3.根据权利要求1所述的超细玄武岩粉末注浆材料，其特征在于，包含如下重量份的组分：
硅酸盐水泥80份；超细玄武岩粉末50份；速凝剂5份；分散剂3份。
4.根据权利要求1所述的超细玄武岩粉末注浆材料，其特征在于，所述的超细玄武岩粉末采用的是D50≤10μm的超细玄武岩粉末。
5.根据权利要求4所述的超细玄武岩粉末注浆材料，其特征在于，所述的超细玄武岩粉末采用的是D50为7～9μm的超细玄武岩粉末。
6.根据权利要求1所述的超细玄武岩粉末注浆材料，其特征在于，所述的速凝剂由偏铝酸钠、氟硅酸镁以及三乙醇胺组成。
7.根据权利要求5所述的超细玄武岩粉末注浆材料，其特征在于，速凝剂中偏铝酸钠、氟硅酸镁以及三乙醇胺的重量比为10～15:5～10:1～3。
8.根据权利要求7所述的超细玄武岩粉末注浆材料，其特征在于，速凝剂中偏铝酸钠、氟硅酸镁以及三乙醇胺的重量比为12:7:2。
9.根据权利要求1所述的超细玄武岩粉末注浆材料，其特征在于，所述的分散剂为乙撑双硬脂酰胺。
10.根据权利要求1所述的超细玄武岩粉末注浆材料，其特征在于，硅烷偶联剂、乙二胺二邻苯基乙酸钠以及月桂醇聚氧乙烯醚的重量比为2:5:5。
11.根据权利要求1所述的超细玄武岩粉末注浆材料，其特征在于，步骤(2)中超细玄武岩粉、水以及处理剂的重量比为1:1～3:0.01～0.1。
12.根据权利要求11所述的超细玄武岩粉末注浆材料，其特征在于，步骤(2)中超细玄武岩粉、水以及处理剂的重量比为1:2:0.05。
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