新型土遺址錨固用燒料礓石石英砂漿液的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種新型土遺址錨固用燒料礓石石英砂漿液，包括燒料礓石、石英砂和水，其中燒料礓石、石英砂和水的質(zhì)量比為1:1：0.6~1。本發(fā)明的新型土遺址錨固用燒料礓石石英砂漿液灌漿后形成的錨固體早期強(qiáng)度較高，穩(wěn)定性和耐久性強(qiáng)，并對土遺址本體兼容性強(qiáng)，不干擾遺址本體原貌，是土遺址錨固灌漿理想材料，適用于粉土夯筑、含砂粉土夯筑、砂礫土夯筑等建造工藝下土體抗壓強(qiáng)度介于3~5Mpa的土遺址錨固。
【專利說明】新型土遺址錨固用燒料礓石石英砂漿液
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種土遺址錨固用灌漿材料，具體地說是一種新型土遺址錨固用燒料礓石石英砂漿液。
【背景技術(shù)】
[0002]巖土錨固灌漿技術(shù)成為巖土工程領(lǐng)域的重要分支，它的主要特點(diǎn)為充分發(fā)揮和提高巖土體的自身強(qiáng)度和自穩(wěn)能力，結(jié)構(gòu)物的體積和質(zhì)量得以大幅度縮減，因其施工安全、加固效果理想，該項(xiàng)技術(shù)成為提高巖土工程穩(wěn)定性和解決復(fù)雜的巖土工程問題最經(jīng)濟(jì)最有效的方法之一。鑒于隱蔽性強(qiáng)的特點(diǎn)，文物保護(hù)工程尤其是土遺址保護(hù)加固中也逐步引進(jìn)錨固灌漿技術(shù)。
[0003]目前，粘接性錨桿在土木工程和文物保護(hù)工程中常用，灌漿材料強(qiáng)度對錨桿錨固力影響很大，灌漿體強(qiáng)度越大，錨固力就越大，應(yīng)力擴(kuò)散得越慢。在土木工程中常用的粘結(jié)劑有合成樹脂、水泥漿、水泥砂漿等，要求這些灌漿材料有足夠的粘接力。而文物保護(hù)工程中采用的灌漿體有如下要求:所選材料需在滿足保護(hù)文物性能及工藝條件要求下，盡可能小的干擾文物體系包含的信息；對人身健康和文物安全無不良影響；保護(hù)材料與文物相匹配；良好的抗老化性能；良好的化學(xué)性能，既要滿足保護(hù)處理所需的化學(xué)活性，還要具有不與文物原材料發(fā)生不必要的化學(xué)反應(yīng)的穩(wěn)定性，所以灌漿體的選用受到諸多限制。常用的傳統(tǒng)材料如水泥 混凝土材料因與遺址土體物性差異較大、具有較強(qiáng)的化學(xué)腐蝕性、色澤反差極大等缺點(diǎn)而無法選用。目前土遺址保護(hù)工程中所用的灌漿材料主要有水泥砂漿和PS系列材料?？紤]到文物的特性，水泥砂漿類灌漿材料可在土遺址載體上使用，不能應(yīng)用于土遺址本體，以免帶來保護(hù)性的破壞。因此，如何開發(fā)一種對土遺址錨固力大、化學(xué)性能穩(wěn)定的錨固漿液，就成了值得解決的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為了解決上述問題，本發(fā)明提出一種新型土遺址錨固用燒料礓石石英砂漿液的技術(shù)方案，適用于適用于粉土夯筑、含砂粉土夯筑、砂碌土夯筑等建造工藝下土體抗壓強(qiáng)度介于:T5Mpa的土遺址錨固。本發(fā)明通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)。
[0005]本發(fā)明提供一種新型土遺址錨固用燒料礓石石英砂漿液，包括燒料礓石、石英砂和水，其中燒料礓石、石英砂和水的質(zhì)量比為1:1:0.6~1。作為錨固用的漿液，必須滿足可灌性和齡期強(qiáng)度，即:保證一定的和易性(流動(dòng)性和保水性)和稠度，同時(shí)滿足低收縮性、耐候性、初凝與終凝時(shí)間強(qiáng)度要求。室內(nèi)試驗(yàn)證明，當(dāng)水的比率小于0.6時(shí)，漿體和易性較差、稠度過高，不能保證飽滿灌漿，而且早期強(qiáng)度過高，收縮率過大，無法保證錨固效果；當(dāng)水的比率大于1.0時(shí)，漿體稠度過小，早期強(qiáng)度過低，收縮率極大，無法保證錨固效果。而當(dāng)配合比為燒料礓石、粉煤灰和水的質(zhì)量比為1:1:0.6~1.0時(shí)，試驗(yàn)結(jié)果表明可灌性較好、早期強(qiáng)度適中、收縮率較小，完全滿足錨固的需求。
[0006]本發(fā)明還可以通過以下技術(shù)方案進(jìn)一步改進(jìn):優(yōu)選的，所述燒料礓石為料礓石在9000C~1100°C中焙燒2.5h~3.5h后的生成物，其成分包括30%~35% (質(zhì)量百分比)的CaO、25%~30% (質(zhì)量百分比)的β-CS和15%~20% (質(zhì)量百分比)的C2AS,其顆粒直徑為160~200目。
[0007]優(yōu)選的，所述燒料礓石為料礓石在1000°C中焙燒3h后的生成物，其成分包括33.9% (質(zhì)量百分比)的Ca0、25.8% (質(zhì)量百分比)的β-CS和17.6% (質(zhì)量百分比)的C2AS,其顆粒直徑為180目。前述燒料礓石具有氣硬性和水硬性的雙重優(yōu)點(diǎn)，在室內(nèi)和現(xiàn)場試驗(yàn)中得到了有效的驗(yàn)證。材料在研發(fā)過程中，經(jīng)歷了 900°C，100(TC，120(rC的嘗試性燒制，燒制的結(jié)果表明，1000°c燒制下的料礓石產(chǎn)物性能最佳。而1000°c下的燒料礓石的產(chǎn)物成分，經(jīng)過嚴(yán)密的化學(xué)分析，是以上結(jié)果。本產(chǎn)物不僅僅具有很好的氣硬性和水硬性，與土相互作用時(shí)，能夠與遺址土體很好的融合，而且物理力學(xué)性能差異很小，與遺址土體具有非常好的兼容性。
[0008]優(yōu)選的，所述料礓石的成分包括60%~80% (質(zhì)量百分比)的CaCO3和40%~20% (質(zhì)量百分比)的黏土。
[0009]優(yōu)選的，所述料礓石的成分包括21.5%~23% (質(zhì)量百分比)的Si02、2°/T3% (質(zhì)量百分比)的Fe203、6%~7% (質(zhì)量百分比)的Al203、64%~65% (質(zhì)量百分比)的CaC03、l%~2% (質(zhì)量百分比)的Mg0、0.5%~?% (質(zhì)量百分比)的Na2O和0.5%~?% (質(zhì)量百分比)的Κ20。
[0010]優(yōu)選的，所述料礓石的成分包括22.06% (質(zhì)量百分比)的Si02、2.07% (質(zhì)量百分比)的Fe203、6.44% (質(zhì)量百分比 )的Α1203、64.88% (質(zhì)量百分比)的CaCO3U.49% (質(zhì)量百分比)的Mg0、0.90% (質(zhì)量百分比)的Na20、0.98% (質(zhì)量百分比)的K2O和28.06% (質(zhì)量百分比)WCO20
[0011]優(yōu)選的，所述石英砂的成分包括90% (質(zhì)量百分比)以上的SiO2，其顆粒直徑為180目。
[0012]優(yōu)選的，所述燒料礓石、石英砂和水的質(zhì)量比為1:1:0.6,1:1:0.66、1:1:0.9、1:1:0.96中任意一種。
[0013]本發(fā)明還提供一種上述新型土遺址錨固用燒料礓石石英砂漿液的使用方法，包括如下步驟:將攪拌均勻的漿液在可泵期內(nèi)灌入錨孔的錨固段內(nèi)形成錨固體；其中，初凝時(shí)間4(T60min，終凝時(shí)間l(Tl2h，形成的錨固體的時(shí)間為2~4天。
[0014]優(yōu)選的，初凝時(shí)間50min，終凝時(shí)間llh，形成的錨固體的時(shí)間為3天。
[0015]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果:
(I)本發(fā)明的新型土遺址錨固用燒料礓石石英砂漿液由于含有石英砂，其所形成的錨固體對土遺址錨固力大大增加，早期抗壓強(qiáng)度能達(dá)到:T5Mpa。
[0016](2)本發(fā)明的新型土遺址錨固用燒料礓石石英砂漿液化學(xué)性能穩(wěn)定，基本無收縮變形性和良好的透水性能，有較好的水穩(wěn)定性、抗凍融性、耐風(fēng)蝕性、耐堿性介質(zhì)侵蝕、耐溫濕度變化的能力等特性，均有利于提高古遺址保護(hù)修復(fù)后的抗風(fēng)蝕、雨蝕性及耐候性能。
[0017](3)本發(fā)明的新型土遺址錨固用燒料礓石石英砂漿液，在實(shí)現(xiàn)錨固體早期強(qiáng)度大幅度提高的同時(shí)，對于遺址本體的兼容性強(qiáng)，不干擾遺址本體原貌。
【具體實(shí)施方式】
[0018]下面結(jié)合實(shí)施例對本發(fā)明做進(jìn)一步的詳細(xì)說明:實(shí)施例1
本實(shí)施例的新型土遺址錨固用燒料礓石石英砂漿液，由下列組分組成:燒料礓石620g,石英砂620g,水372g。即燒料--量石與石英砂質(zhì)量比1:1,水灰比0.30。
[0019]將水、燒料礓石與石英砂按先后順序倒入容器內(nèi)進(jìn)行攪拌至均勻。
[0020]制拌好的漿液在可泵期內(nèi)灌入錨孔的錨固段內(nèi)形成錨固體。
[0021]本實(shí)施例的新型土遺址錨固用燒料礓石石英砂漿液，室內(nèi)試驗(yàn)結(jié)果如下:初凝時(shí)間50min,終凝時(shí)間llh,形成的錨固體3d (3天)凝期的抗壓強(qiáng)度1.36MPa,抗折強(qiáng)度0.36MPa ；7d抗壓強(qiáng)度1.89MPa，抗折強(qiáng)度0.59MPa ；14d抗壓強(qiáng)度2.86MPa，抗折強(qiáng)度0.92 MPa ；28d抗壓強(qiáng)度4.94MPa，抗折強(qiáng)度1.75 MPa。凝時(shí)間和終凝時(shí)間與加固時(shí)機(jī)、效果密切相關(guān)。初凝時(shí)間50min，為錨固灌漿的施工提供了足夠的時(shí)間，保證施工工序的完成，而終凝時(shí)間llh，也保證了在較短時(shí)間內(nèi)，漿液開始發(fā)揮其錨固性能，提供力學(xué)支撐，確保了錨固效果。
[0022]現(xiàn)場試驗(yàn)效果:通過現(xiàn)場錨固基本試驗(yàn)測試，單位長度錨固力ΙΟΚΝ/m，大于設(shè)計(jì)荷載8KN/m，錨固部分色澤與周圍土體基本一致，完全達(dá)到錨固效果。
[0023]實(shí)施例2
本實(shí)施例的新型土遺址錨固用燒料礓石石英砂漿液，由下列組分組成:燒料礓石880g,石英砂880g,水528g。即燒料礓石與石英砂質(zhì)量比1:1,水灰比0.30。
[0024]將水、燒料礓石與石英砂按先后順序倒入容器內(nèi)進(jìn)行攪拌至均勻。
[0025]制拌好的漿液在可泵期內(nèi)灌入錨孔的錨固段內(nèi)形成錨固體。
[0026]本實(shí)施例的新型土遺址錨固用燒料礓石石英砂漿液，室內(nèi)試驗(yàn)結(jié)果如下:初凝時(shí)間50min,終凝時(shí)間llh,形成的錨固體3d (3天)凝期的抗壓強(qiáng)度1.36MPa,抗折強(qiáng)度0.36MPa ；7d抗壓強(qiáng)度1.89MPa，抗折強(qiáng)度0.59MPa ；14d抗壓強(qiáng)度2.86MPa，抗折強(qiáng)度0.92 MPa ；28d抗壓強(qiáng)度4.94MPa，抗折強(qiáng)度1.75 MPa。
[0027]現(xiàn)場試驗(yàn)效果:通過現(xiàn)場錨固基本試驗(yàn)測試，單位長度錨固力ΙΟΚΝ/m，大于設(shè)計(jì)荷載8KN/m，錨固部分色澤與周圍土體基本一致，完全達(dá)到錨固效果。
[0028]實(shí)施例3
本實(shí)施例的新型土遺址錨固用燒料礓石石英砂漿液，由下列組分組成:燒料礓石620g,石英砂620g,水409g。即燒料--量石與石英砂質(zhì)量比1:1,水灰比0.33。
[0029]將水、燒料礓石與石英砂按先后順序倒入容器內(nèi)進(jìn)行攪拌至均勻。
[0030]制拌好的漿液在可泵期內(nèi)灌入錨孔的錨固段內(nèi)形成錨固體。
[0031]本實(shí)施例的新型土遺址錨固用燒料礓石石英砂漿液，室內(nèi)試驗(yàn)結(jié)果如下:初凝時(shí)間53min，終凝時(shí)間12h，形成的錨固體3d (3天)凝期的抗壓強(qiáng)度1.33MPa，抗折強(qiáng)度0.33MPa ；7d抗壓強(qiáng)度1.86MPa，抗折強(qiáng)度0.56MPa ；14d抗壓強(qiáng)度2.83MPa，抗折強(qiáng)度0.90 MPa ；28d抗壓強(qiáng)度4.91MPa，抗折強(qiáng)度1.7IMPa0
[0032]現(xiàn)場試驗(yàn)效果:通過現(xiàn)場錨固基本試驗(yàn)測試，單位長度錨固力9.5KN/m,大于設(shè)計(jì)荷載8KN/m，錨固部分色澤與周圍土體基本一致，完全達(dá)到錨固效果。
[0033]實(shí)施例4
本實(shí)施例的新型土遺址錨固用燒料礓石石英砂漿液，由下列組分組成:燒料礓石
6.77kg，石英砂6.77kg，水4.47kg。即燒料礓石與石英砂質(zhì)量比1:1，水灰比0.33。
[0034]將水、燒料礓石與石英砂按先后順序倒入容器內(nèi)進(jìn)行攪拌至均勻。[0035]制拌好的漿液在可泵期內(nèi)灌入錨孔的錨固段內(nèi)形成錨固體。
[0036]本實(shí)施例的新型土遺址錨固用燒料礓石石英砂漿液，室內(nèi)試驗(yàn)結(jié)果如下:初凝時(shí)間53min，終凝時(shí)間12h，形成的錨固體3d (3天)凝期的抗壓強(qiáng)度1.33MPa，抗折強(qiáng)度0.33MPa ；7d抗壓強(qiáng)度1.86MPa，抗折強(qiáng)度0.56MPa ；14d抗壓強(qiáng)度2.83MPa，抗折強(qiáng)度0.90 MPa ；28d抗壓強(qiáng)度4.91MPa，抗折強(qiáng)度1.7IMPa0
[0037]現(xiàn)場試驗(yàn)效果:通過現(xiàn)場錨固基本試驗(yàn)測試，單位長度錨固力9.5KN/m,大于設(shè)計(jì)荷載8KN/m，錨固部分色澤與周圍土體基本一致，完全達(dá)到錨固效果。
[0038]實(shí)施例5
本實(shí)施例的新型土遺 址錨固用燒料礓石石英砂漿液，由下列組分組成:燒料礓石12.4kg，石英砂12.4kg，水11.2kg。即燒料礓石與石英砂質(zhì)量比1:1，水灰比0.45。
[0039]將水、燒料礓石與石英砂按先后順序倒入容器內(nèi)進(jìn)行攪拌至均勻。
[0040]制拌好的漿液在可泵期內(nèi)灌入錨孔的錨固段內(nèi)形成錨固體。
[0041]本實(shí)施例的新型土遺址錨固用燒料礓石石英砂漿液，室內(nèi)試驗(yàn)結(jié)果如下:初凝時(shí)間60min，終凝時(shí)間14h，形成的錨固體3d (3天)凝期的抗壓強(qiáng)度1.23MPa，抗折強(qiáng)度0.23MPa ；7d抗壓強(qiáng)度1.80MPa，抗折強(qiáng)度0.50MPa ；14d抗壓強(qiáng)度2.80MPa，抗折強(qiáng)度0.85 MPa ；28d抗壓強(qiáng)度4.86MPa，抗折強(qiáng)度1.66MPa。
[0042]現(xiàn)場試驗(yàn)效果:通過現(xiàn)場錨固基本試驗(yàn)測試，單位長度錨固力8KN/m，大于設(shè)計(jì)荷載6KN/m，錨固部分色澤與周圍土體基本一致，完全達(dá)到錨固效果。
[0043]實(shí)施例6
本實(shí)施例的新型土遺址錨固用燒料礓石石英砂漿液，由下列組分組成:燒料礓石12.4kg，石英砂12.4kg，水11.90kg。即燒料礓石與石英砂質(zhì)量比1:1，水灰比0.48。
[0044]將水、燒料礓石與石英砂按先后順序倒入容器內(nèi)進(jìn)行攪拌至均勻。
[0045]制拌好的漿液在可泵期內(nèi)灌入錨孔的錨固段內(nèi)形成錨固體。
[0046]本實(shí)施例的新型土遺址錨固用燒料礓石石英砂漿液，室內(nèi)試驗(yàn)結(jié)果如下:初凝時(shí)間65min，終凝時(shí)間15h，形成的錨固體3d (3天)凝期的抗壓強(qiáng)度1.20MPa，抗折強(qiáng)度0.21MPa ；7d抗壓強(qiáng)度1.75MPa，抗折強(qiáng)度0.48MPa ；14d抗壓強(qiáng)度2.76MPa，抗折強(qiáng)度0.82 MPa ；28d抗壓強(qiáng)度4.82MPa，抗折強(qiáng)度1.6IMPa0
[0047]現(xiàn)場試驗(yàn)效果:通過現(xiàn)場錨固基本試驗(yàn)測試，單位長度錨固力7.5KN/m,大于設(shè)計(jì)荷載6KN/m，錨固部分色澤與周圍土體基本一致，完全達(dá)到錨固效果。
[0048]以上所述之【具體實(shí)施方式】為本發(fā)明的較佳實(shí)施方式，并非以此限定本發(fā)明的具體實(shí)施范圍，本發(fā)明的范圍包括并不限于本【具體實(shí)施方式】，凡依照本發(fā)明之形狀、結(jié)構(gòu)所作的等效變化均在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種新型土遺址錨固用燒料礓石石英砂漿液，其特征在于:包括燒料礓石、石英砂和水，其中燒料礓石、石英砂和水的質(zhì)量比為1:1:0.6~1。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述新型土遺址錨固用燒料礓石石英砂漿液，其特征在于:所述燒料礓石為料礓石在900°C~1100°C中焙燒2.5h~3.5h后的生成物，其成分包括30%~35% (質(zhì)量百分比)的Ca0、25%~30% (質(zhì)量百分比)的β -CS和15%~20% (質(zhì)量百分比)的C2AS,其顆粒直徑為160~200目。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述新型土遺址錨固用燒料礓石石英砂漿液，其特征在于:所述燒料礓石為料礓石在1000°c中焙燒3h后的生成物，其成分包括33.9% (質(zhì)量百分比)的CaO、25.8% (質(zhì)量百分比)的β -CS和17.6% (質(zhì)量百分比)的C2AS,其顆粒直徑為180目。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的新型土遺址錨固用燒料礓石石英砂漿液，其特征在于:所述料礓石的成分包括60%~80% (質(zhì)量百分比)的CaCO3和40%~20% (質(zhì)量百分比)的黏土。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的新型土遺址錨固用燒料礓石石英砂漿液，其特征在于:所述料礓石的成分包括21.5%~23% (質(zhì)量百分比)的Si02、29T3% (質(zhì)量百分比)的Fe203、6°/T7%(質(zhì)量百分比)的Al203、64%~65% (質(zhì)量百分比)的CaC03、l%~2% (質(zhì)量百分比)的Mg0、0.5%~1%(質(zhì)量百分比)的Na2O和0.5%~?% (質(zhì)量百分比)的Κ20。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的新型土遺址錨固用燒料礓石石英砂漿液，其特征在于:所述料礓石的成分包括22.06% (質(zhì)量百分比)的SiO2,2.07% (質(zhì)量百分比)的Fe203、6.44% (質(zhì)量百分比)的Α1203、64.88% (質(zhì)量百分比)的CaCO3U.49% (質(zhì)量百分比)的Mg0、0.90% (質(zhì)量百分比)的Na2O和0.98% (質(zhì)量百分比)的K20。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型土遺址錨固用燒料礓石石英砂漿液，其特征在于:所述石英砂的成分包括 90% (質(zhì)量百分比)以上的SiO2，其顆粒直徑為160-200目。
8.根據(jù)權(quán)利要求廣7任一項(xiàng)所述的新型土遺址錨固用燒料礓石石英砂漿液，其特征在于:所述燒料礓石、石英砂和水的質(zhì)量比為1:1:0.6、1:1:0.66、1:1:0.9、1:1:0.96中任意一種。
9.一種如權(quán)利要求1至8任意一項(xiàng)所述的新型土遺址錨固用燒料礓石石英砂漿液的使用方法，其特征在于，包括如下步驟:將攪拌均勻的漿液在可泵期內(nèi)灌入錨孔的錨固段內(nèi)形成錨固體；其中，初凝時(shí)間4(T60min，終凝時(shí)間l(Tl2h，形成的錨固體的時(shí)間為2~4天。
10.一種如權(quán)利要求9所述的新型土遺址錨固用燒料礓石石英砂漿液的使用方法，其特征在于:初凝時(shí)間50min，終凝時(shí)間llh，形成的錨固體的時(shí)間為3天。
【文檔編號(hào)】C04B28/10GK103539418SQ201310540716
【公開日】2014年1月29日 申請日期:2013年11月5日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月5日
【發(fā)明者】張景科, 諶文武, 和法國, 王南 申請人:蘭州大學(xué)