CN1709821A - 一种水泥基双液注浆材料 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种以水泥为基本原料配制的双浆灌注材料。由加水后形成注浆双液的两种干粉状混合材料A和混合材料B组成，重量百分比分别为：混合材料A：硫铝酸盐水泥：30％～98.1％，缓凝剂柠檬酸：0.1％～0.5％，絮凝剂聚炳烯酰胺：0％～0.8％，减水剂FDN：0.6％～1.5％无机填料粉煤灰：0～69.1％，混合材料B：硅酸盐水泥为：20％～88％，石膏粉：6％～15％，絮凝剂UWN：0％～0.7％，促凝剂碳酸锂：0.4％～1.0％，减水剂FDN：0.5％～1.3％，石灰：2.0％－5.0％，无机填料粉煤灰：0％－70.8％。

Description

一种水泥基双液注浆材料
技术领域
本发明涉及一种以水泥为基本原料配制的特种建筑材料，特别适用于快速固沙、补缝、压水、堵漏等作业场合。
背景技术
注浆材料是用压送的手段，把具有一定凝胶时间的浆液注入到松散土层或含水岩层裂缝中，浆液凝结后，固结土的颗粒或者充塞岩层裂缝，使土层(岩层)的力学性质得以改善。这种对地层的加固方法设备简单，占地小，不影响交通，加固深度可深可浅，工期短，见效快，施工中噪声小振动小。已经在土建、市政工程、隧道、地铁、矿井工程等许多领域广泛应用。国内外目前采用的注浆工艺分为单液、双液两种形式，应该说，从任意调整凝胶时间，尤其是根据需要大幅度延长可注时间的角度看，双液注浆适应面更广。在要求浆液凝胶时间很短，可注时间长的情况下，单液浆是根本无法比拟的。双液注浆目前所采用的基本是水玻璃浆材(以下简称CS液)，尤其其中的“水玻璃+水泥类”浆材，使用更为普遍。其优点是凝胶时间可从几秒至几分钟根据需要灵活调整，材料来源广泛，价格便宜，无毒性。缺点是凝胶体强度偏低，渗透性差、水玻璃不好保管，由于水解作用，其淋溶物将影响环境，耐久性也较差，由于上述影响很多堵水一、二年后又开始漏水。水泥类浆材(含普通水泥、超细水泥、湿磨水泥、硅粉等)普通水泥类浆材价格便宜，来源广泛，无毒，无污染，耐久性较好，但强度偏低，不能注入中细砂层；超细水泥类浆材强度高，耐久性好，可注入中细砂层，但价格较高。水泥类浆料目前所采用单的均为单液注浆形式。
高分子浆材是目前国外所采用一种，强度高，耐久性好，可注性好，担价格很高，有毒性，污染环境，很多国家已禁止使用，改用双液注浆。
发明内容
本发明的目的是提供一种水泥为基材的双液灌浆材料，在保证流动性、渗透性、速凝时间可调性的前提下实现无毒、坚固、耐久、和廉价的特点。
本双液注浆材料包含两组干粉状混合材料，一种是以硅酸盐水泥或超细硅酸盐水泥做基材，另一种以硫铝酸盐水泥或超细硫铝酸盐水泥做基材。两种基材加配不同的缓凝剂、絮凝剂、减水剂、促凝剂、无机填料、以及石膏和石灰石组成化学性能高度互补的两种混合材料A和B。在使用时，将两种粉料A和B分别加水搅拌成浆液，各自在两小时内能保持优良的流动性；注入地层时，两浆液在通过双浆灌注设备的注浆管端部相遇并充分混合。混合浆液的凝胶时间可以根据施工要求在调整两种混合材料的比例，很容易地实现几十秒至几小时之间可调，浆液凝胶后迅速凝结硬化产生强度。
根据反复的实验本发明得出以下具体地配方中混合材料A和混合材料B的重量百分比分别为：混合材料A：硫铝酸盐水泥：30％～98.1％，缓凝剂柠檬酸：0.1％～0.5％，絮凝剂聚炳烯酰胺：0％～0.8％，减水剂FDN：0.6％～1.5％无机填料粉煤灰：0～69.1％，混合材料B：硅酸盐水泥为：20％～88％，石膏粉：6％～15％，絮凝剂UWN：0％～0.7％，促凝剂碳酸锂：0.4％～1.0％，减水剂FDN：0.5％～1.3％，石灰：2.0％-5.0％，无机填料粉煤灰：0％-70.8％。
采用以上配方进行双浆灌注施工一天强度可达到其他水泥基注浆材料的5倍以上。该浆液结实率高达接近100％，在地下不存在溶蚀和崩解问题，因此耐久性好，且不会溶出各种离子从而有害环境。该材料由于加有特殊外加剂，因此保水性和可注性好，在地层中易形成网络状浆脉，对加固沙、土等软地层极为有利。一般凝胶时间快的用于地下工程开挖前的超前堵水，凝胶时间长的用于软地层加固。由于本发明中采用的均为普通水泥原料，其造价低、无毒，还可以大量地利用粉煤灰和矿渣粉一类的工业废渣，因而据有显著的环境效益。
具体实施方式
本发明关键在于借助了硫铝酸盐水泥和硅酸盐水泥化学性能的互补特性，并在多项外加剂的调配下实现了双浆外调配，同步注入的工艺步骤，并据有快速完成速凝、膨涨、早强的性能。硫铝酸盐水泥具体采用的是快硬硫铝酸盐水泥，或快硬铁铝酸盐水泥，或膨胀硫铝酸盐水泥，或膨胀铁铝酸盐水泥，或低碱度硫铝酸盐水泥，或上述水泥的熟料粉，或上述水泥与熟料研磨后的超细粉。
实验证明还可以将混合材料A中的硫铝酸盐水泥用铝酸盐水泥替代，此时混合干粉合材料A和混合材料B的重量百分比分别为：
材料A：铝酸盐水泥：60％～90％，缓凝剂硼酸：0.3％～0.6％，絮凝剂聚丙烯酰胺：0.2％～0.7％，减水剂FDN：1.2％-1.6％，无机填料矿渣粉：7.4％-38.3％。材料B：硅酸盐水泥为：25％～55％，石膏粉：15％～20％，絮凝剂UWB：0.6％～0.7％，促凝剂氯化锂：0.8％～1.0％，无机填料矿渣粉：34％-56.6％，石灰：1.15％-3.0％。
下面给出混合材料A和混合材料B的组份重量百分比的实施例：
  实施例编号               水泥 石膏粉         缓凝剂        絮凝剂         减水剂        其它无机粉剂         促凝剂   石灰
  硫铝酸盐水泥   铝酸盐水泥   硅酸盐水泥 硼酸   柠檬酸 UWB   聚丙烯酰胺 FDN SM   粉煤灰   矿渣粉   氯化锂   碳酸锂
1   A1   98.1   0.5   0   0.2   1.2   0
  B1   20.0   6.0   0   0.3   0.5   70.8   0.4   2.0
  2   A2   90.0   0.4   0   0.8   1.5   7.3
  B2   30.0   15.0   0   0.8   0.8   47.7   0.7   5.0
3   A3   85   0.35   0   0.75   1.2   12.6
  B3   40.0   20.0   0   0.7   1.3   34.0   1.0   3.0
4   A4   55.0   0.2   0.7   0   1.1   43.0
  B4   60.0   15.0   0.7   0   1.1   20.6   0.6   2.0
5   A5   40   0.2   0.8   0   1.0   58.0
  B5   80.0   10.0   0.5   0   0.8   6.2   0.5   2.0
6   A6   30.0   0.1   0.2   0   0.6   69.1
  B6   88.0   8.8   0.3   0   0.5   0   0.4   2.0
7   A7   90   0.6   0.4   1.6   7.4
  B7   25   15   0.6   0.5   56.6   0.8   1.5
  8   A8   60   0.3   0.2   1.2   38.3
B8 55 18 0.75 1.5 22.7 0.9 1.15
9   A9   85.0   0.5   0.7   1.4   12.4
  B9   40.0   20.0   0.7   1.3   34.0   1.0   3.0
混合材料A和混合材料B组份中的缓凝剂硼酸，用柠檬酸，或酒石酸，或葡萄糖酸钠，或木质素磺酸钙，或草酸替代，可以产生基本相同的效果。
混合材料A和混合材料B组份中的絮凝剂UWN与聚丙烯酰胺互为替代品。
混合材料A和混合材料B组份中减水剂FDN可采用减水剂SM替代。
混合材料A和混合材料B组份中的无机填料粉煤灰是用矿渣粉，或石灰石粉，或硅粉替代。
混合材料A和混合材料B组份中的减水剂FDN采用SM、或萘系减水剂、或三聚氰胺系减水剂、或脂肪酸系减水剂或聚羧酸系减水剂替代。
混合材料A和混合材料B组份中促凝剂碳酸锂采用氯化锂替代。
絮凝剂UWN，减水剂FDN和SM均为建筑工程中常用的水泥外加剂的商品名称，均有专业厂家生产和市场公开销售。
混合材料A和混合材料B组合在一起成为双浆灌注材料。施工时，可以根据具体的产品型号所附带的配比实验参考数据，采用混合材料A和混合材料B从1∶4-4∶1之间不同的组配方式形成不同有效浓度的双浆，很容易地实现初凝时间从几十秒至几小时之间可调，并适应不同的工程技术条件和不同地质状况对浆液凝胶后硬化强度地要求。克服了现有技术的缺点，达到了便捷，实用，廉价，环保的效果。

Claims (9)

1、一种水泥基双液注浆材料，由加水后形成注浆双液的两种干粉状混合材料A和混合材料B组成，其特征在于混合材料A和混合材料B的重量百分比分别为：
混合材料A：硫铝酸盐水泥：30％～98.1％，缓凝剂柠檬酸：0.1％～0.5％，絮凝剂聚炳烯酰胺：0％～0.8％，减水剂FDN：0.6％～1.5％无机填料粉煤灰：0～69.1％，
混合材料B：硅酸盐水泥为：20％～88％，石膏粉：6％～15％，絮凝剂UWN：0％～0.7％，促凝剂碳酸锂：0.4％～1.0％，减水剂FDN：0.5％～1.3％，石灰：2.0％-5.0％，无机填料粉煤灰：0％-70.8％。
2、根据权利要求1所述的水泥基双液注浆材料，其特征在于混合材料A中的硫铝酸盐水泥可以用铝酸盐水泥替代，此时混合干粉合材料A和混合材料B的重量百分比分别为：
材料A：铝酸盐水泥：60％～90％，缓凝剂硼酸：0.3％～0.6％，絮凝剂聚丙烯酰胺：0.2％～0.7％，减水剂FDN：1.2％-1.6％，无机填料矿渣粉：7.4％-38.3％。
材料B：硅酸盐水泥为：25％～55％，石膏粉：15％～20％，絮凝剂UWB：0.6％～0.7％，促凝剂氯化锂：0.8％～1.0％，无机填料矿渣粉：34％-56.6％，石灰：1.15％-3.0％。
3、根据权利要求1所述的水泥基双液注浆材料，其特征在于混合材料硫铝酸盐水泥采用的是快硬硫铝酸盐水泥，或快硬铁铝酸盐水泥，或膨胀硫铝酸盐水泥，或膨胀铁铝酸盐水泥，或低碱度硫铝酸盐水泥，或上述水泥的熟料粉，或上述水泥与熟料研磨后的超细粉。
4、根据权利要求1所述的水泥基双液注浆材料，其特征在于混合材料A和混合材料B中的缓凝剂硼酸，用柠檬酸，或酒石酸，或葡萄糖酸钠，或木质素磺酸钙，或草酸替代。
5、根据权利要求1所述的水泥基双液注浆材料，其特征在于混合材料A和混合材料B中的絮凝剂UWN与聚丙烯酰胺互为替代品。
6、。根据权利要求1所述的水泥基双液注浆材料，其特征在于混合材料A和混合材料B中的减水剂FDN用减水剂SM替代。
7、根据权利要求1所述的水泥基双液注浆材料，其特征在于混合材料A和混合材料B中的无机填料粉煤灰是用矿渣粉，或石灰石粉，或硅粉替代。
8、根据权利要求1所述的水泥基双液注浆材料，其特征在于混合材料A和混合材料B中的减水剂FDN采用SM、或萘系减水剂、或三聚氰胺系减水剂、或脂肪酸系减水剂或聚羧酸系减水剂替代。
9、根据权利要求1所述的水泥基双液注浆材料，其特征在于混合材料A和混合材料B中的促凝剂碳酸锂采用氯化锂替代。
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