CN115108781A - 一种用于堵涌抢险的双液浆料 - Google Patents

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Abstract

本发明属于建筑材料及隧道工程技术领域，具体涉及一种用于堵涌抢险的双液浆料。本发明提供的用于堵涌抢险的双液浆料，是由魔晶粉和魔晶液构成的双组份反应性水泥基注浆材料，魔晶液包括如下组分：液体硅酸钠、水性树脂、十二烷基苯磺酸钠、防老剂、渗透润湿剂、络合剂、防腐剂、乙二醇、偏磷酸钠、三异丙醇胺、附着力促进剂、偶联剂，增效剂；魔晶粉包括如下组分：云母粉、甲酸钙、钠基膨润土、可再分散乳胶粉、消泡剂、聚羧酸减水剂、石膏粉、微硅粉、生石灰、流变稳定剂，硫酸铝，氢氧化铝，磷酸锌，有机硅，柠檬酸，抑碱剂。双液浆料具有流动填充好、快凝、快硬、高强、耐久等加固抢险需求性能。

Description

一种用于堵涌抢险的双液浆料
技术领域
本发明属于建筑材料及隧道工程技术领域，具体涉及一种用于堵涌抢险的双液浆料。
背景技术
近年来，随着建筑工程及隧道工程的快速发展，工程的安全问题也得到了各级政府的高度重视和全社会的广泛关注。在建和已建的工程中经常会有突然出现裂缝或孔洞涌水、涌泥等紧急的情况。随着抢险注浆技术的发展，堵涌抢险注浆成为抢险工程行之有效的重要手段之一。堵涌抢险注浆材料是注浆技术中不可缺少的一个组成部分，堵涌抢险注浆之所以能够起到加固作用，主要是由于堵涌抢险注浆材料在注浆过程中发生由液相到固相转变的结果。
目前的抢险注浆材料，主要分为两大类：一是化学浆液。该类材料具有稳定性好、可注性强、粘度低和凝胶时间易控等优点。但浆液凝固后强度较低，耐久性较差，对周围环境产生污染，价格较贵，或多或少都有些毒性，并且具有可燃性。二是颗粒性材料，包括水泥浆、黏土浆、黏土水泥浆、水泥粉煤灰浆和水泥-水玻璃浆等。该类材料具有原料来源丰富、价格低廉等优点，但都存在浆液固化收缩率过大、终凝时间过长、不耐久等弊病。固化收缩率过大导致在注浆过程中需多次注浆才能达到工程要求；而终凝时间过长会使注浆工作效率下降，加长施工周期。尤其是水泥-水玻璃浆液，该材料因可注性好、早期强度高、结石率高以及价格低等优点，是目前常用的一种经济使用的注浆材料之一，但该浆液的不足之处在于，结石体干缩量大，后期强度下降迅速。
发明内容
鉴于现有技术公开的用于堵涌抢险的双液浆料（水玻璃抢险胶）在实际工程应用中存在凝胶时间长，强度低，抗渗性差，不能长效耐久，重复注浆高，安全稳定性差等问题，本发明的目的在于提供一种用于堵涌抢险的双液浆料，是由魔晶粉和魔晶液构成的双组份反应性水泥基注浆材料，具有流动填充好、快凝、快硬、高强、耐久等加固抢险需求性能。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案。
一种用于堵涌抢险的双液浆料，该注浆料由魔晶粉和魔晶液构成的双组份反应性水泥基材料，包括如下重量份的组分：水泥100份、水70-90份、魔晶粉8-15份、魔晶液25-40份。
进一步地，所述水泥为42.5级普通硅酸盐水泥。
进一步地，所述的魔晶液包括如下重量份的组分：液体硅酸钠20-30份、水性树脂20-30份、十二烷基苯磺酸钠2-5份、防老剂5-10份、渗透润湿剂2-3份、络合剂5-10份、防腐剂2-3份、乙二醇1-2份、偏磷酸钠1-2份、三异丙醇胺3-5份、附着力促进剂3-5份、偶联剂3-5份，增效剂3-5份。
进一步地，液体硅酸钠的模数为3.3-3.6，波美度38°-40°。
进一步地，所述防老剂为液体硅酸钠防老剂SP-L与橡胶防老剂AW按照7:3体积比混合的混合液。
进一步地，所述渗透润湿剂为液体JFC。
进一步地，所述络合剂为金属络合剂。
进一步地，所述防腐剂为40%苯扎溴铵和60%泊洛沙姆的混合液。
进一步地，所述附着力促进剂为磷酸酯改性聚合物乳液。
进一步地，所述偶联剂为硅烷偶联剂。
进一步地，所述增效剂为混凝土表面回弹强度增效剂。
进一步地，所述的魔晶粉包括如下重量份的组分：云母粉30-40份、甲酸钙1-3份、钠基膨润土10-25份、可再分散乳胶粉3-5份、消泡剂1-3份、聚羧酸减水剂3-5份、石膏粉3-5份、微硅粉3-5份、生石灰1-3份、流变稳定剂1-3份，硫酸铝3-4份，氢氧化铝3-5份，磷酸锌3-5份，有机硅3-5份，柠檬酸1-3份，抑碱剂3-5份。
进一步地，所述可再分散乳胶粉为聚丙烯酰胺基可再分散乳胶粉。
进一步地，所述消泡剂为粉体水泥消泡剂。
进一步地，所述流变稳定剂为涂料用流变稳定剂。
进一步地，所述抑碱剂为可快速提升早起强度的水泥基抑碱剂。
一种用于堵涌抢险的双液浆料的制备方法，包括如下步骤：
步骤1、按魔晶粉组成配比称量原料，混合制备魔晶粉；
步骤2、步骤1制得的魔晶粉添加到水泥浆得到组份A，储存在储存池里；
步骤3、按魔晶液组成配比称量原料，混合制备魔晶液，加入相当于魔晶液1-3倍体积的水稀释得到组分B，储存在储存池里。
本发明中魔晶液中各组成成分的作用：硅酸钠相当于固化剂，是与水泥快速反应，几秒-几分钟形成凝胶体，主要化学反应方程式为3Ca(OH)2+NaO·nSi02+mH20一Ca·nSi02+mH20+2NaOH。水性树脂的作用也是引发水泥快速凝胶，缩短反映时间。防老剂、防腐剂、增效剂与络合剂相互作用，形成性能稳定，安全可靠的结石体并防止结石体强度衰减，加之增效剂对可能引起的强度降低的增补作用，保证结石体强度有增无减。十二烷基苯磺酸钠、乙二醇调整体系的均匀性和稳定性。渗透润湿剂、附着力促进剂的作用是增加凝胶体与基岩的粘结能力，保证填充整体性。偏磷酸钠、三异丙醇胺、偶联剂不仅能调整液体组分的整体性，减少分子间作用力，也可缩短双组分反应时间，增加凝胶体致密性。
本发明中魔晶粉种各组成成分的作用：云母粉、生石灰、氢氧化铝的作用是与水泥一起迅速与魔晶液反应，形成凝胶体。可再分散乳胶粉、消泡剂、聚羧酸相互作用调整魔晶粉水泥浆的和易性。微硅粉、硫酸铝，磷酸锌调整双液浆的初终凝时间，增加结石体密实度，增加结石体后期强度并且抗衰减。钠基膨润土、流变稳定剂、有机硅、柠檬酸调整水泥浆的颗粒悬浮性、憎水性及可泵性，防止泛碱。甲酸钙、石膏粉、抑碱剂的作用是增加结石体的早期强度。
与现有技术相比，本发明的有益效果如下。
1、魔晶粉是硅碳改性的活性增效剂，添加到凝胶材料中，能显著提升浆液的稳定性，在保证浆液体系顺畅运转的同时，还具有提升结石致密性和强度的功能。魔晶液是硅矾改性的超强固化剂，除促进浆液的固化功能外，还具有持续提升结石强度的自强性。魔晶粉与魔晶液是相助相生的共同体，添加魔晶粉的浆液与魔晶液混合，随即暴发相互促进的凝胶反应，快速生成具有堵水和加固功能的结石体。
2、本发明提供的用于堵涌抢险的双液浆料入水瞬间抱聚凝固，强度高，最多能吸收约1倍水固化成胶，可节省30%以上的注浆原材料成本。具有不收缩、不开裂、不衰减、抗渗等性能，无堵涌失效问题。具有流动性好、和易性高、不泌水、固化时间可控等特点，方便实用。用于盾构管片富水区同步或止水环注浆，可快速填充闭环锁水、抑制窜水。
具体实施方式
下面将结合具体实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在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。
一种用于堵涌抢险的双液浆料，该注浆料由魔晶粉和魔晶液构成的双组份反应性水泥基材料，包括如下重量份的组分：水泥100份、水70-90份、魔晶粉8-15份、魔晶液25-40份。
进一步地，所述水泥为42.5级普通硅酸盐水泥。
进一步地，所述的魔晶液包括如下重量份的组分：液体硅酸钠20-30份、水性树脂20-30份、十二烷基苯磺酸钠2-5份、防老剂5-10份、渗透润湿剂2-3份、络合剂5-10份、防腐剂2-3份、乙二醇1-2份、偏磷酸钠1-2份、三异丙醇胺3-5份、附着力促进剂3-5份、偶联剂3-5份，增效剂3-5份。
进一步地，液体硅酸钠的模数为3.3-3.6，波美度38°-40°。
进一步地，所述防老剂为液体硅酸钠防老剂SP-L与橡胶防老剂AW的按照7:3体积比混合的混合液。
进一步地，所述渗透润湿剂为液体JFC。
进一步地，所述络合剂为金属络合剂。
进一步地，所述防腐剂为质量40%苯扎溴铵和60%泊洛沙姆的混合液。
进一步地，所述附着力促进剂为磷酸酯改性聚合物乳液。
进一步地，所述偶联剂为硅烷偶联剂。
进一步地，所述增效剂为混凝土表面回弹强度增效剂。
进一步地，所述的魔晶粉包括如下重量份的组分：云母粉30-40份、甲酸钙1-3份、钠基膨润土10-25份、可再分散乳胶粉3-5份、消泡剂1-3份、聚羧酸减水剂3-5份、石膏粉3-5份、微硅粉3-5份、生石灰1-3份、流变稳定剂1-3份，硫酸铝3-4份，氢氧化铝3-5份，磷酸锌3-5份，有机硅3-5份，柠檬酸1-3份，抑碱剂3-5份。
进一步地，所述可再分散乳胶粉为聚丙烯酰胺基可再分散乳胶粉。
进一步地，所述消泡剂为粉体水泥消泡剂。
进一步地，所述流变稳定剂为涂料用流变稳定剂。
进一步地，所述抑碱剂为可快速提升早起强度的水泥基抑碱剂。
一种用于堵涌抢险的双液浆料的制备方法，具体包括如下步骤：
步骤1、按魔晶粉组成配比称量原料，混合制备魔晶粉；
步骤2、步骤1制得的魔晶粉添加到水泥浆得到组份A，储存在储存池里；
步骤3、按魔晶液组成配比称量原料，混合制备魔晶液，加入相当于魔晶液1-3倍体积的水稀释得到组分B，储存在储存池里。
实施例。
组方1：一种用于抢险的双液浆料，是由以下重量份的组分组成：水泥100份、水80份、魔晶粉8份、魔晶液25份，3倍体积水稀释。
所述的魔晶液是由以下重量份的组分组成：液体硅酸钠25份、水性树脂20 份、十二烷基苯磺酸钠 3.5份、液体硅酸钠防老剂SP-L与橡胶防老剂AW的按照7:3体积比混合的混合液9.6份、JFC 2.3份、乙二胺四乙酸四钠10份、质量40%苯扎溴铵和60%泊洛沙姆的混合液 2.6份、乙二醇1.4 份、偏磷酸钠1.4 份、三异丙醇胺 5份、磷酸酯改性聚合物乳液 3份、硅烷偶联剂3份、混凝土表面回弹强度增效剂3份。
魔晶粉是由以下重量份的组分组成：云母粉34份、甲酸钙1.5 份、钠基膨润土 20份、聚丙烯酰胺基可再分散乳胶粉 4.5份、粉体水泥消泡剂2.6 份、聚羧酸4.6 份、石膏粉3.4份、微硅粉4.4 份、生石灰 1.8份、涂料用流变稳定剂 2.6份，硫酸铝3.6 份，氢氧化铝4.3份，磷酸锌3.7 份，有机硅 5份，柠檬酸 2.7份，水泥基抑碱剂5份。
组方2：一种用于抢险的双液浆料，是由以下重量份的组分组成：水泥100份、水80份、魔晶粉8份、魔晶液25份，3倍体积水稀释。
所述的魔晶液是由以下重量份的组分组成：液体硅酸钠25份、水性树脂20 份、十二烷基苯磺酸钠 3.5份、液体硅酸钠防老剂SP-L与橡胶防老剂AW的按照7:3体积比混合的混合液9.6份、JFC 2.3份、乙二胺四乙酸四钠10份、质量40%苯扎溴铵和60%泊洛沙姆的混合液 2.6份、乙二醇1.4 份、偏磷酸钠1.4 份、三异丙醇胺 5份、磷酸酯改性聚合物乳液 3份、硅烷偶联剂3份、混凝土表面回弹强度增效剂3份。
魔晶粉是由以下重量份的组分组成：云母粉34份、甲酸钙3 份、钠基膨润土 20份、聚丙烯酰胺基可再分散乳胶粉 4.5份、粉体水泥消泡剂2.6 份、聚羧酸5 份、石膏粉 3.0份、微硅粉4.4 份、生石灰 1.8份、流变稳定剂 2.0份，硫酸铝3.0份，氢氧化铝 4.0份，磷酸锌3.7 份，有机硅 5份，柠檬酸 2.7份，抑碱剂5份。
组方3：一种用于抢险的双液浆料，是由以下重量份的组分组成：水泥100份、水80份、魔晶粉8份、魔晶液25份，3倍体积水稀释。
所述的魔晶液是由以下重量份的组分组成：液体硅酸钠20份、水性树脂25 份、十二烷基苯磺酸钠 3.5份、液体硅酸钠防老剂SP-L与橡胶防老剂AW的按照7:3体积比混合的混合液9.6份、JFC 2.3份、乙二胺四乙酸四钠10份、质量40%苯扎溴铵和60%泊洛沙姆的混合液 2.6份、乙二醇1.4 份、偏磷酸钠1.4 份、三异丙醇胺 5份、磷酸酯改性聚合物乳液 3份、硅烷偶联剂3份、混凝土表面回弹强度增效剂3份。
魔晶粉是由以下重量份的组分组成：云母粉34份、甲酸钙1.5 份、钠基膨润土 20份、聚丙烯酰胺基可再分散乳胶粉 4.5份、粉体水泥消泡剂2.6 份、聚羧酸4.6 份、石膏粉3.4份、微硅粉4.4 份、生石灰 1.8份、流变稳定剂 2.6份，硫酸铝3.6 份，氢氧化铝 4.3份，磷酸锌3.7 份，有机硅 5份，柠檬酸 2.7份，抑碱剂5份。
组方4：一种用于抢险的双液浆料，是由以下重量份的组分组成：水泥100份、魔晶粉12份、水80份、魔晶液30份，3倍体积水稀释；其余组分与组方1相同。
组方5：一种用于围岩加固堵漏的双液浆料，是由以下重量份的组分组成：水泥100份、魔晶粉15份、水80份、魔晶液40份，3倍体积水稀释；其余组分与组方1相同。
组方6：一种用于围岩加固堵漏的双液浆料，是由以下重量份的组分组成：水泥100份、水80份、魔晶粉3份、魔晶液25份，3倍体积水稀释；其余组分与组方1相同。
组方7：一种用于抢险的双液浆料，是由以下重量份的组分组成：水泥100份、魔晶粉20份、水80份、魔晶液25份，3倍体积水稀释；其余组分与组方1相同。
组方8：一种用于抢险的双液浆料，是由以下重量份的组分组成：水泥100份、魔晶粉8份、水80份、魔晶液15份，3倍体积水稀释；其余组分与组方1相同。
组方9：一种用于抢险的双液浆料，是由以下重量份的组分组成：水泥100份、魔晶粉8份、水80份，魔晶液50份，3倍体积水稀释；其余组分与组方1相同。
组方10：一种用于抢险的双液浆料，是由以下重量份的组分组成：水泥100份、魔晶粉8份、水80份、魔晶液25份，4倍体积水稀释；其余组分与组方1相同。
组方11：一种用于抢险的双液浆料，是由以下重量份的组分组成：水泥100份、魔晶粉8份、水80份、魔晶液25份，5倍体积水稀释；其余组分与组方1相同。
组方12：一种用于抢险的双液浆料，是由以下重量份的组分组成：水泥100份、水80份、魔晶粉8份、魔晶液25份，1倍体积水稀释；其余组分与组方1相同。
现有组方：一种用于抢险的双液浆料，是由以下重量份的组分组成：水泥100份、水100份、水玻璃206份。
组方1-12和现有组方制得的一种用于抢险的双液浆料性能测试结果见表1。
表1 浆料性能测试结果。
Figure DEST_PATH_IMAGE002
试验表明，本发明提供的用于抢险的双液浆料具有以下优点：1）快速填充：入水瞬间抱聚凝固，强度高；2）灌注性好：流动性好、和易性高、不泌水、固化时间可控；3）成本低：能吸收大于1倍水固化成胶，可节省30%以上的注浆原材料成本；4）一次性，高效率：凝胶体不收缩、不开裂、不衰减、抗渗强，无堵涌失效问题，具有一次完成加固与防水的功能，省重复注浆成本；5）用于盾构管片同步或止水环注浆，可快速填充闭环锁水、抑制窜水。

Claims (10)

1.一种用于堵涌抢险的双液浆料，其特征在于，该注浆料由魔晶粉和魔晶液构成的双组份反应性水泥基材料，包括如下重量份的组分：水泥100份、水70-90份、魔晶粉8-15份、魔晶液25-40份。
2.如权利要求1所述的一种用于堵涌抢险的双液浆料，其特征在于，所述水泥为42.5级普通硅酸盐水泥。
3.如权利要求1所述的一种用于堵涌抢险的双液浆料，其特征在于，所述的魔晶液包括如下重量份的组分：液体硅酸钠20-30份、水性树脂20-30份、十二烷基苯磺酸钠2-5份、防老剂5-10份、渗透润湿剂2-3份、络合剂5-10份、防腐剂2-3份、乙二醇1-2份、偏磷酸钠1-2份、三异丙醇胺3-5份、附着力促进剂3-5份、偶联剂3-5份，增效剂3-5份。
4.如权利要求3所述的魔晶液，其特征在于，液体硅酸钠的模数为3.3-3.6，波美度38°-40°。
5.如权利要求3所述的魔晶液，其特征在于，所述防老剂为液体硅酸钠防老剂SP-L与橡胶防老剂AW按照7:3体积比混合的混合液。
6.如权利要求3所述的魔晶液，其特征在于，所述渗透润湿剂为液体JFC，络合剂为金属络合剂，防腐剂为40%苯扎溴铵和60%泊洛沙姆的混合液，附着力促进剂为磷酸酯改性聚合物乳液，偶联剂为硅烷偶联剂，增效剂为混凝土表面回弹强度增效剂。
7.如权利要求1所述的一种用于堵涌抢险的双液浆料，其特征在于，所述的魔晶粉包括如下重量份的组分：云母粉30-40份、甲酸钙1-3份、钠基膨润土10-25份、可再分散乳胶粉3-5份、消泡剂1-3份、聚羧酸减水剂3-5份、石膏粉3-5份、微硅粉3-5份、生石灰1-3份、流变稳定剂1-3份，硫酸铝3-4份，氢氧化铝3-5份，磷酸锌3-5份，有机硅3-5份，柠檬酸1-3份，抑碱剂3-5份。
8.如权利要求7所述的魔晶粉，其特征在于，所述可再分散乳胶粉为聚丙烯酰胺基可再分散乳胶粉，消泡剂为粉体水泥消泡剂。
9.如权利要求7所述的魔晶粉，其特征在于，所述流变稳定剂为涂料用流变稳定剂，抑碱剂为可快速提升早起强度的水泥基抑碱剂。
10.一种用于堵涌抢险的双液浆料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1、按魔晶粉组成配比称量原料，混合制备魔晶粉；
步骤2、步骤1制得的魔晶粉添加到水泥浆得到组份A，储存在储存池里；
步骤3、按魔晶液组成配比称量原料，混合制备魔晶液，加入相当于魔晶液1-3倍体积的水稀释得到组分B，储存在储存池里。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPH01203251A (ja) * 1988-02-10 1989-08-16 Sanyo Chem Ind Ltd セメント添加剤および組成物
CN112279614A (zh) * 2020-09-16 2021-01-29 中铁十九局集团轨道交通工程有限公司 一种适用于砂性富水地层的同步注浆浆液

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