CN1184838A - 粘土固化浆液固化剂 - Google Patents

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Abstract

在地下水注浆防治施工中因粘土水泥类浆液凝结时间长,浆液结石体早期强度很低,不适应于流动的地下水条件下注浆止水,而粘土固化浆液则能解决在地下水流动状态下注浆时浆液流失量大的问题,其中固化剂则起了主要作用。固化剂主要成分为:铝酸盐30～50%;硫酸盐5～20%;硅酸盐5～15%;氟硅酸盐1～5%;氧化硅1～10%;氧化钙1～10%;氧化铝1～10%。主要用于各种地下工程,堤坝防渗注浆,深基坑注浆止水等注浆施工时粘土固化浆液的配制。

Description

粘土固化浆液固化剂
本发明涉及地下工程的防渗注浆技术领域，特别涉及粘土固化浆液的固化注浆技术领域。
国内粘土类浆液主要为粘土水泥浆或水泥粘土浆液，其主要成分基本上为粘土、水泥，再加上水玻璃等附加剂，而粘土固化浆液主要成分为粘土、水泥、水玻璃、固化剂，其中水玻璃是浆液的一种主要成分，固化剂则是附加剂。我国对水泥粘土浆(或粘土水泥浆)研究较多，并且有许多注浆成功的例子，粘土固化浆液则研究的较少，粘土固化浆液固化剂则更加未见报道。英国专利EP428431叙述了一种用于管道水力输送的浆液稳定剂；日本专利JP63021248介绍的是钻井泥浆固结剂，用来沉淀泥浆中的固体颗粒，固结剂为水泥、水玻璃和一种水溶性纤维醚；英国专利EP219189所叙为一种石油钻井中所用的防水浆液，主要成分为水膨胀性粘土、非水膨胀填料、水溶性硅酸盐、胶凝剂、高价离子等，其中胶凝剂的成分在该专利中并未说明；日本专利J52070521为用于固结土壤的土壤固化剂，主要成分为粘土、水玻璃、酸、水和胶凝控制剂；日本专利J52135512为加固软弱地层的浆液，主要成分为普通硅酸盐水泥、活性粘土、石灰、石膏与硬化剂；另一日本专利JP06041533介绍了另一种地层加固剂的成分：玻璃质细颗粒、氧化钙、氢氧化钠或氢氧化钾、白碳、粘土与石灰等，用来提高软弱地层的承载力，以上国外专利均未涉及到粘土固化浆液与固化剂。
本发明的目的是提供一种粘土固化浆液固化剂，它能有效地加快粘土固化浆液的凝固速度，提高浆液结石体的早期强度。
本发明的目的由以下技术方案实现：在普通的粘土--水泥--水玻璃浆液中加入固化剂，使性能低劣的粘土--水泥--水玻璃浆液成为粘土固化浆液，并具有一些特殊的性能。粘土固化浆液的优越性能全在于所用固化剂在浆液凝固过程中的催化作用，没有固化剂则粘土固化浆液的一切优越性能就完全丧失了，可以说固化剂是粘土固化浆液的核心技术。因此，本发明着眼于筛选与优化粘土固化浆液的固化剂的配方，经筛选的粘土固化浆液固化剂配方(重量％)如下表：
组分 铝酸盐 硫酸盐 硅酸盐 氟硅酸盐 氧化硅 氧化钙 氧化铝
含量 30-50  5-20  5-15   1-5   1-10   1-10   1-10
粘土固化浆液固化剂的特征在于铝酸盐重量百分比含量为85～95％；硫酸盐重量百分比含量为90～98％；氟硅酸盐重量百分比含量为90～98％；氧化铝重量百分比含量为45～90％。
本发明与现有技术相比所具有的效果与优点在于：在注浆施工中，常用注浆材料为水泥类浆液(如：水泥净浆，水泥--水玻璃浆等)与粘土水泥浆。
一)粘土固化浆液与水泥类浆液相比具有以下优点：
1)良好的抗水稀释性粘土固化浆液能吸收大量的水分而不会发生分层析水，仅是浆液变稀，但仍能凝固；故能在流动的地下水条件下注浆止水并获成功，此时浆液流失量小，注浆成本低。
2)良好的流变性能粘土固化浆液流变性较好，并且可以调整其流变参数使其符合设计要求。
3)由于粘土固化浆液采用粘土为基本原料(甚至可以采用施工现场附近的粘土)加上少量水泥、水玻璃与固化剂，因此成本很低，仅为水泥浆的1/2～1/3。
4)粘土固化浆液结石体早期强度较低，强度增长时间较长，故粘土固化浆液在注浆几天后仍可进行重复注浆以提高注浆效果。
5)粘土固化浆液液初凝时间根据配方不同而不同，从几秒钟到几十分钟可调。
二)粘土固化浆液与粘土水泥浆液、粘土--水泥--水玻璃浆液相比，具有以下优点：
1)凝结时间大大缩短粘土固化浆液加入固化剂之后，由于固化剂的催化作用，使得水泥水化反应加快，同时水泥与水玻璃、与粘土之间的反应也在固化剂的催化作用下加快反应，从而表现出浆液的凝结时间大大缩短(初凝时间从数小时缩短为几秒钟到几十分钟，并可调)。
2)浆液结石体强度大大提高粘土固化浆液在固化剂的催化作用下，整个浆液体系反应加快，使得浆液结石体的强度增加，特别是浆液结石体早期强度增加较快(12小时强度可达数百KPa)，浆液结石体最终强度可达数MPa并可调。
本发明的实施例如下：
实例1  固化剂配方：
组分 铝酸盐 硫酸盐 硅酸盐 氟硅酸盐 氧化硅 氧化钙 氧化铝
含量％   35.0   16.0   15.0   4.5   10.0   9.5   10.0
用此固化剂配方配制粘土固化浆液时其配方(重量％)为：
粘土30～50％；水泥1～15％；水玻璃1～15％；水10～30％；固化剂0.05～10％，此时粘土固化浆液的初凝时间为45秒，浆液结石体1小时塑性强度为11.9KPa，4小时为40.0KPa，1天为636.3KPa，2天为1.13MPa，16天为1.64MPa。
实例2  固化剂配方：
组分 铝酸盐 硫酸盐 硅酸盐 氟硅酸盐 氧化硅 氧化钙 氧化铝
含量％   46.0   15.0   14.0   3.0   9.0   7.5   5.5
用此固化剂配方配制粘土固化浆液所需的配比(重量％)为：
粘土30～50％；普通水泥1～15％；水玻璃1～15％；水10～30％；固化剂0.05～10％，此时粘土固化浆液初凝时间为55秒，浆液结石体1小时塑性强度为7.9KPa，4小时为25.7KPa，1天为520KPa，2天为910.4KPa，18天为3.5MPa。
实例3  固化剂配方：
组分 铝酸盐 硫酸盐 硅酸盐 氟硅酸盐 氧化硅 氧化钙 氧化铝
含量％   42.0   20.0   11.0   2.0   8.5   9.0   7.5
用此固化剂配方配制粘土固化浆液所需的配比(重量％)为：
粘土3～50％；普通水泥1～15％；水玻璃1～15％；水10～30％；固化剂0.05～10％，此时粘土固化浆液初凝时间为50秒，浆液结石体1小时塑性强度为3.29Ka，4小时为43KPa，1天为294KPa，2天为1.94MPa，18天为4.4KPa。

Claims (2)

1.一种粘土固化浆液固化剂，其特征在于化学成分(重量％)为： 组分 铝酸盐 硫酸盐 硅酸盐  氟硅酸盐 氧化硅 氧化钙 氧化铝 含量   30-50   5-20   5-15    1-5   1-10   1-10   1-10
2.根据权利要求1所述的粘土固化浆液固化剂，其特征在于铝酸盐重量百分比含量为85～95％；硫酸盐重量百分比含量为90～98％；氟硅酸盐重量百分比含量为90～98％；氧化铝重量百分比含量为45～90％。
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