CN116332603A - 一种隧道注浆料及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种隧道注浆料及其制备方法和应用，涉及隧道注浆料技术领域，隧道注浆料包括水，还包括以下质量百分比的原料：水泥86‑95％、粉煤灰2‑4％、聚羧酸减水剂0.8‑1.0％、超细硅灰0.08‑0.1％、氢化萜烯树脂0.2‑0.4％、乙酸钙1.2‑1.4％，其中，氢化萜烯树脂是将萜烯树脂经加氢处理后得到的；本发明制得的隧道注浆料的缓凝效果、保水效果及抗折、抗压强度均有所提升，有助于隧道注浆料综合性能的提高。
Description
技术领域
本发明属于隧道注浆料技术领域，具体涉及一种隧道注浆料及其制备方法和应用。
背景技术
隧道工程建设采取的主要方法是利用盾构机在地面以下暗挖隧道，在盾构掘进过程中，通过盾尾注浆管进行同步注浆施工，填充环状空隙，及时对管片周围形成支撑，是避免土体和围岩变形，控制地表沉降、管片上浮、隧道偏移等问题的有效方式，因此，随着隧道工程进一步发展，对隧道注浆材料的流动性、稳定性、力学强度和等具有进一步的要求；
隧道注浆料目前主要是以普通硅酸盐水泥和粉煤灰为主要胶凝材料，天然河砂为集料，膨润土为保水组分，按照一定比例配制而成的，但此类隧道注浆料目前存在保水性能不佳、早期强度低、凝结时间长等缺点，限制了其作为注浆材料的应用范围。
发明内容
本发明的目的就在于为了解决上述问题而提供了一种隧道注浆料及其制备方法和应用。
本发明通过以下技术方案来实现上述目的：
本发明提供了一种隧道注浆料，包括水，还包括以下质量百分比的原料：水泥86-95％、粉煤灰2-4％、聚羧酸减水剂0.8-1.0％、超细硅灰0.08-0.1％、氢化萜烯树脂0.2-0.4％、乙酸钙1.2-1.4％，其中，氢化萜烯树脂是将萜烯树脂经加氢处理后得到的。
作为本发明的进一步优化方案，所述超细硅灰的质量百分比为0.09％、氢化萜烯树脂的质量百分比为0.4％、乙酸钙的质量百分比为1.4％。
作为本发明的进一步优化方案，所述水泥为硅酸盐水泥或铝酸盐水泥中的一种。
作为本发明的进一步优化方案，所述氢化萜烯树脂的制备方法，包括以下步骤：
步骤一：在反应釜中加入D40溶剂、萜烯树脂以及粉状活性氧化铝，进行预处理；
步骤二：将步骤一经预处理得到的混合物投入高压釜中，使用加氢催化剂进行加氢处理；
步骤三：将步骤二加氢处理后得到的中间产物进行减压蒸馏，过滤，即得到所述氢化萜烯树脂。
作为本发明的进一步优化方案，所述加氢催化剂为Ni-MgO-SiO2-Al2O3复合型催化剂。
本发明还提供了一种如上述任一所述的隧道注浆料在地下隧道工程领域中的应用。
本发明还提供了一种如上述任一所述的隧道注浆料的制备方法，首先，按原料组成及其配比，准确称取除水以外的原料进行混合均匀，制得混合粉料，其次，在搅拌机中，先加水后加混合粉料，控制隧道注浆料的水胶比为0.28-0.32，进行搅拌制浆。
本发明的有益效果在于：本发明提供的隧道注浆料是以水泥、粉煤灰、聚羧酸减水剂，超细硅灰、氢化萜烯树脂、乙酸钙以及水作为主要原料制备而成的，其中，氢化萜烯树脂是将萜烯树脂经加氢处理后得到的，更有利于提升注浆料的抗折、抗压强度。另外，本发明探索得出当超细硅灰的掺入量为0.09％、氢化萜烯树脂掺入量为0.4％、乙酸钙掺入量为1.4％时，制得的隧道注浆料的缓凝效果、保水效果及抗折、抗压强度均有所提升，有助于隧道注浆料综合性能的提高。
具体实施方式
下面对本申请作进一步详细描述，有必要在此指出的是，以下具体实施方式只用于对本申请进行进一步的说明，不能理解为对本申请保护范围的限制，该领域的技术人员可以根据上述申请内容对本申请作出一些非本质的改进和调整。
一、材料与方法
本发明所用方法如无特别说明均为本领域的技术人员所知晓的常规方法，所用的试剂等材料，如无特别说明，均为市售购买产品。
实施例1
本发明提供一种隧道注浆料的组分配方，包括以下质量百分比的原料：硅酸盐水泥95％、粉煤灰3％、聚羧酸减水剂0.8％，超细硅灰0.09％、氢化萜烯树脂0.4％、乙酸钙1.2％，本实施例中，超细硅灰的目数为1250目；
其中，氢化萜烯树脂是将萜烯树脂经加氢处理后得到的，具体步骤包括，
步骤一：在反应釜中加入D40溶剂、萜烯树脂以及粉状活性氧化铝，进行预处理，其中，萜烯树脂是以松脂或松节油中分离得到的蒎烯为原料聚合而成，粉状活性氧化铝的投入量为萜烯树脂总质量5％，D40溶剂溶剂投入量为萜烯树脂质量的50％，反应釜中氢气压力为5MPa，温度为200℃，搅拌反应时长为2h；
步骤二：将步骤一经预处理得到的混合物投入高压釜中，使用Ni-MgO-SiO2-Al2O3复合型催化剂进行加氢处理，反应温度为110-180℃，压力为5MPa，搅拌速度为300rpm，反应时长为2h；
步骤三：将步骤二加氢处理后得到的中间产物进行减压蒸馏，过滤，即得到所述氢化萜烯树脂，其中，减压蒸馏的真空度为500Pa，蒸馏温度150℃；
注浆料的制备方法为，首先，按原料组成及其配比，准确称取除水以外的原料进行混合均匀，制得混合粉料，其次，在搅拌机中，先加水后加混合粉料，控制隧道注浆料的水胶比为0.30，进行搅拌制浆。
二、验证试验
1、为探究超细硅灰的掺入量对隧道注浆料性能的影响，以实施例1公开的组分配方，在其他组分配比保持一定的情况下，将超细硅灰按照0.08％、0.09％、0.1％的掺入量掺入，另外以掺入0.09％的超细硼砂(目数为1250目)、0.09％普通硅灰作为对照组1和对照组2，并按照实施例1所述的制备过程制备5组注浆料样品A1、A2、A3以及对照1、对照2，对样品进行性能测试。
凝结时间测试，参照《水泥标准稠度、凝结时间、安定性检验方法》(GB/T1346—2011)采用维卡仪法测量水泥浆液的初凝和终凝时间。
保水率测试，参照标准《建筑砂浆基本性能试验方法》(JGJ/T70-2009)，均以两次测试结果平均值作为最终结果。
抗折、抗压强度测试：分别测量注浆材料结石体3d、7d、28d的抗折强度及抗压强度。试验试件制作以及试验方法参照《水泥胶砂强度检验方法(ISO法)》GB/T17671-2020，制作尺寸为40mm×40mm×160mm的长方体试块，在对应3d、7d和28d龄期时刻内进行抗折抗压试验，试验方法采用传统的中心加荷法。
结果如表2所示。
表2.测试试验结果
结果分析，由表2测试试验结果可以看出，A1、A2、A3与对照1、对照2相比，超细硅灰相较于常用的硼砂，对注浆料整体性能提升具有积极影响，另外，随着超细硅灰的掺入量的增加，注浆料的凝结时间均有这不同程度的延长，可见，超细硅灰的掺入对注浆料具有一定的缓凝效果，但随着超细硅灰的掺入量由0.09％提升至0.1％时，注浆料的保水率显著下降，可见，超细硅灰掺入过量对注浆料保水性能产生了消极的影响。
另外，随着超细硅灰的掺入量的增加，注浆料的抗折强度和抗压强度也得到了一定的提升，但是整体提升效果不显著。
2、为探究氢化萜烯树脂的掺入量对隧道注浆料性能的影响，以实施例1公开的组分配方，在其他组分配比保持一定的情况下，将氢化萜烯树脂按照0.2％、0.3％、0.4％的掺入量掺入，另外以掺入0.4％的萜烯树脂，0.4％的石油树脂作为对照组3和对照组4，并按照实施例1所述的制备过程制备5组注浆料样品B1、B2、B3以及对照3、对照4，对样品进行上述同样的性能测试，结果如表3所示。
表3.测试试验结果
结果分析，由表3测试结果可以看出，随着氢化萜烯树脂掺入的提高对注浆料的凝结时间影响不大，但是随着氢化萜烯树脂掺入的增加，注浆料的保水性下降，但抗折、抗压强度相对应的有所提升，另外，从对照3可以看出，萜烯树脂经氢化处理后，相较于萜烯树脂本申请更有利于提升注浆料的抗折、抗压强度。
3、为探究乙酸钙掺入量对注浆料性能的影响，以实施例1公开的组分配方，在其他组分配比保持一定的情况下，将氢化萜烯树脂按照1.2％、1.3％、1.4％的掺入量掺入，另外以掺入1.4％的甲酸钙作为对照组5，并按照实施例1所述的制备过程制备4组注浆料样品C1、C2、C3以及对照5，对样品进行上述同样的性能测试，结果如表4所示。
表4.测试试验结果
结果分析，由表4测试结果可以看出，从对照5可以看出，乙酸钙相较于常用的甲酸钙而言，也能够对注浆料抗折、抗压强度有相应程度的提升，但同时随着乙酸钙掺入的提高对注浆料的凝结时间有一定延长效果，且对保水率也具有积极的影响，且从表中可以看出，乙酸钙的最佳掺入量为1.4％。
上述说明示出并描述了发明的若干优选实施例，但如前所述，应当理解发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述发明构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离发明的精神和范围，则都应在发明所附权利要求的保护范围内。
Claims (7)
1.一种隧道注浆料，包括水，其特征在于，还包括以下质量百分比的原料：水泥86-95％、粉煤灰2-4％、聚羧酸减水剂0.8-1.0％、超细硅灰0.08-0.1％、氢化萜烯树脂0.2-0.4％、乙酸钙1.2-1.4％，其中，氢化萜烯树脂是将萜烯树脂经加氢处理后得到的。
2.根据权利要求1所述的一种隧道注浆料，其特征在于，所述超细硅灰的质量百分比为0.09％、氢化萜烯树脂的质量百分比为0.4％、乙酸钙的质量百分比为1.4％。
3.根据权利要求1所述的一种隧道注浆料，其特征在于，所述水泥为硅酸盐水泥或铝酸盐水泥中的一种。
4.根据权利要求1所述的一种隧道注浆料，其特征在于，所述氢化萜烯树脂的制备方法，包括以下步骤：
步骤一：在反应釜中加入D40溶剂、萜烯树脂以及粉状活性氧化铝，进行预处理；
步骤二：将步骤一经预处理得到的混合物投入高压釜中，使用加氢催化剂进行加氢处理；
步骤三：将步骤二加氢处理后得到的中间产物进行减压蒸馏，过滤，即得到所述氢化萜烯树脂。
5.根据权利要求4所述的一种隧道注浆料，其特征在于，所述加氢催化剂为Ni-MgO-SiO2-Al2O3复合型催化剂。
6.一种如权利要求1-5任一所述的隧道注浆料在地下隧道工程领域中的应用。
7.一种如权利要求1-5任一所述的隧道注浆料的制备方法，其特征在于，首先，按原料组成及其配比，准确称取除水以外的原料进行混合均匀，制得混合粉料，其次，在搅拌机中，先加水后加混合粉料，控制隧道注浆料的水胶比为0.28-0.32，进行搅拌制浆。
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