超細抗離析注漿材料及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種超細抗離析注漿材料及其制備方法。由以下質(zhì)量百分數(shù)的組分組成:P·O52.5水泥:76.56%~90.96%;42.5級低堿硫鋁酸鹽水泥:1.5%~6.8%;CA50鋁酸鹽水泥:0.51%~2.3%;脫硫石膏:0.26%~1.16%;硅灰:3.0%~6.0%;超細礦粉:3.0%~6.0%;萘系高效減水劑:0.6%~0.9%;含羧酸基團的氨基磺酸鹽系減水劑:0.062%~0.094%。本發(fā)明的環(huán)保型超細抗離析注漿材料在使用時按照0.40~0.45的水膠比充分攪拌即可注漿。該漿體不沉淀、不離析、不泌水,可操作性好,1h流動度經(jīng)時幾乎無損失,后期強度高,具有自身微膨脹功能,耐久性好。
【專利說明】超細抗離析注漿材料及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種注漿材料,特別是涉及一種用于壓力注漿的環(huán)保型超細抗離析注漿材料。
【背景技術(shù)】
[0002]傳統(tǒng)煤礦井巷堵水、加固注漿材料大都選用水泥類漿材與水玻璃配合注漿,主要原因成本低、來源廣泛,由于水泥水玻璃硬化后體積收縮產(chǎn)生裂隙,后期由于水泥水玻璃水化后產(chǎn)生化學鈉離子反應,鈉是直接破壞硬化水泥石的結(jié)構(gòu),所以便引起二次復出水的現(xiàn)象并污染地下水源。從70年代初,美國、日本已明令禁止使用水玻璃注漿,有機材料如聚稀酰胺、木質(zhì)素注漿單性能材料解決注水十分困難,而且有機注漿材料耐久性差、有毒,會對環(huán)境造成污染,其成本也高。
[0003]目前,我國無機注漿材料的生產(chǎn)使用單位很多,但都是采用水泥內(nèi)摻注漿劑來使用的,其注漿劑的配方主要是減水劑、緩凝劑和超細礦物載體等?,F(xiàn)場配制注漿材料過程中,超細礦物載體容易結(jié)團,很難攪拌均勻,達不到預期的效果,而且注漿材料漿體容易出現(xiàn)沉淀、離析、泌水等現(xiàn)象,不利于注漿作業(yè)的順利進行;注漿漿體的流動性能難以滿足注漿工藝的要求,表現(xiàn)為流動度經(jīng)時損失大;為控制流動度損失,常常采用超摻緩凝組分來實現(xiàn),這樣又出現(xiàn)了注漿漿體超緩凝現(xiàn)象,起不到注漿的應有效果;由于水膠比大,漿體嚴重收縮,起不到注漿封堵的作用。
[0004]因此,如果能獲得一種既具有優(yōu)越的施工性能,又具有良好的抗腐蝕性和耐久性,后期強度不到縮和自身微膨脹性的多功能、可調(diào)型的超細抗離析注漿材料,將為注漿行業(yè)提供可靠地質(zhì)量保證。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0005]本發(fā)明克服了傳統(tǒng)注漿材料的缺點和不足,提供了一種環(huán)保、高性能的抗離析注漿材料。
[0006]為達上述目的,本發(fā)明一種超細抗離析注漿材料,其特征在于,由以下質(zhì)量百分數(shù)的組分組成:
[0007]P.052.5 水泥:76.56% ~90.96% ;
[0008]42.5級低堿硫鋁酸鹽水泥:1.5%~6.8% ;
[0009]CA50 鋁酸鹽水泥:0.51% ~2.3% ;
[0010]脫硫石膏:0.26% ~1.16% ;
[0011]硅灰:3.0% ~6.0% ;
[0012]超細礦粉:3.0% ~6.0% ;
[0013]萘系高效減水劑:0.6%~0.9% ;
[0014]含羧酸基團的氨基磺酸鹽系減水劑:0.062%~0.094% ;
[0015]葡萄糖酸鈉:0.02%~0.05% ;[0016]三聚磷酸鈉:0.08%~0.12% ;
[0017]羥丙基甲基纖維素醚:0.005%~0.009% ;
[0018]碳酸氫鈉:0.003% ~0.007%。
[0019]本發(fā)明的注漿材料,其中所述P *052.5水泥、42.5級低堿硫鋁酸鹽水泥和CA50鋁酸鹽水泥均為常用的水泥種類,市場有售。所述的超細礦粉是鋼鐵廠的水淬礦渣經(jīng)粉磨制得,主要成分:CaO、Si02、A1203、MgO, Fe203等;為本領(lǐng)域現(xiàn)有產(chǎn)品,可通過購買得到,如可購自太原德龍超細礦粉有限公司、太鋼礦粉公司和長鋼礦粉公司等。所述的萘系高效減水劑,化學名稱萘磺酸鹽甲醛縮合物,對于水泥粒子有很強的分散作用,市場有售。
[0020]所述的含羧酸基團的氨基磺酸鹽系減水劑為發(fā)明人自制產(chǎn)品,該產(chǎn)品已在專利號為ZL201110137780.0中公開。由苯酚、對氨基苯磺酸鈉和甲醛以摩爾比為(1.1~1.5):(0.9~1.2): (3.5~3.7)和苯甲酸磺化單體縮合而成,苯甲酸磺化單體的用量為所述苯酚和對氨基苯磺酸鈉質(zhì)量之和的60%~80%。其中苯甲酸磺化單體是由苯甲酸、苯酚和濃硫酸以摩爾比(0.9~1.2):(0.3~0.6):(1.3~1.7)在130°C磺化2_3小時制得??s合反應溫度為83~87°C,pH值為8~11,反應時間為4_6小時,具體制備方法參見上述專利。
[0021]進一步地,本發(fā)明的注漿材料,其中優(yōu)選由以下質(zhì)量百分數(shù)的組分組成:
[0022]P.052.5水泥:76.56% ;42.5級低堿硫鋁酸鹽水泥:6.8% ;CA50鋁酸鹽水泥:2.3% ;脫硫石骨:1.16% ;娃灰:6.0% ;超細礦粉:6.0% ;蔡系聞效減水劑:0.9% ;含竣酸基團的氣基磺酸鹽系減水劑:0.094% ;葡萄糖酸鈉:0.05% ; [0023]三聚磷酸鈉:0.12% ;羥丙基甲基纖維素醚:0.009% ;碳酸氫鈉:0.007%。
[0024]本發(fā)明的注漿材料,其中優(yōu)選由以下質(zhì)量百分數(shù)的組分組成:
[0025]P.052.5水泥:81.39% ;42.5級低堿硫鋁酸鹽水泥:5.02% ;CA50鋁酸鹽水泥:1.71% ;脫硫石膏:0.85% ;硅灰:5.0% ;超細礦粉:5.0% ;萘系高效減水劑:0.8% ;含羧酸基團的氨基磺酸鹽系減水劑:0.076% ;葡萄糖酸鈉:0.04% ;三聚磷酸鈉:0.1% ;羥丙基甲基纖維素醚:0.008% ;碳酸氫鈉:0.006%。
[0026]本發(fā)明的注漿材料,其中優(yōu)選由以下質(zhì)量百分數(shù)的組分組成:
[0027]P.052.5水泥:86.24% ;42.5級低堿硫鋁酸鹽水泥:3.21% ;CA50鋁酸鹽水泥:
1.11% ;脫硫石膏:0.54% ;硅灰:4.0% ;超細礦粉:4.0% ;萘系高效減水劑:0.7% ;含羧酸基團的氨基磺酸鹽系減水劑:0.068% ;葡萄糖酸鈉:0.03% ;
[0028]三聚磷酸鈉:0.09% ;羥丙基甲基纖維素醚:0.007% ;碳酸氫鈉:0.005%。
[0029]本發(fā)明的注漿材料,其中優(yōu)選由以下質(zhì)量百分數(shù)的組分組成:
[0030]P.052.5水泥:90.96% ;42.5級低堿硫鋁酸鹽水泥:1.5% ;CA50鋁酸鹽水泥:
0.51% ;脫硫石膏:0.26% ;硅灰:3.0% ;超細礦粉:3.0% ;萘系高效減水劑:0.6% ;含羧酸基團的氨基磺酸鹽系減水劑:0.062% ;葡萄糖酸鈉:0.02% ;三聚磷酸鈉:0.08% ;羥丙基甲基纖維素醚:0.005% ;碳酸氫鈉:0.003%。
[0031]本發(fā)明的注漿材料,使用時按照質(zhì)量比0.40~0.45的水膠比充分攪拌即可注漿。水膠比即水與本發(fā)明注漿材料的質(zhì)量比,優(yōu)選0.40。
[0032]本發(fā)明的注漿材料,含羧酸基團的氨基磺酸鹽系減水劑分子中引入了羧基,改善了分子結(jié)構(gòu)(引入支鏈),改善了漿體的流動度和流動度保持性,以及與萘系高效減水劑的復合超疊加效應。[0033]所述三聚磷酸鈉和葡萄糖酸鈉復合使用對提高漿體的流動度及改善流動度經(jīng)時損失起到了復合超疊加效應。
[0034]硫鋁酸鹽水泥、鋁酸鹽水泥和脫硫石膏復合體系提供了注漿材料的膨脹源,起到了自身微膨脹作用和增強作用。
[0035]所述羥丙基甲基纖維素起保水增稠抗離析作用,黏度為8000~12000MPa.S。
[0036]所述碳酸氫鈉作為緩沖劑在提高漿體的流動度及改善流動度經(jīng)時損失過程中起到了協(xié)同效應。
[0037]本發(fā)明還涉及制備上述注漿材料的方法,將上述組分按上述質(zhì)量百分數(shù)在帶飛刀的混料機中充分混合5min~10min即得。
[0038]本發(fā)明的環(huán)保型超細抗離析注漿材料為無機復合環(huán)保型粉體制劑,具有生產(chǎn)簡單、無毒無污染;其性能穩(wěn)定,可操作性好,流動度經(jīng)時損失小,具有防沉淀、抗離析、不泌水、滲透性好、凝結(jié)時間可調(diào)可控等優(yōu)點。用該超細抗離析注漿材料替代水泥類漿材配合水玻璃注漿和化學注漿,解決了注漿材料本身對環(huán)境的污染;用脫硫石膏代替了天然二水石膏,既保護了不可再生自然資源,又解決了工業(yè)脫硫石膏隨意丟棄污染環(huán)境的問題。該注漿材料還具有良好的抗腐蝕性和耐久性,后期強度不到縮,具有自身微膨脹功能,彌補了傳統(tǒng)注漿材料的缺點和不足。經(jīng)實踐證明,本發(fā)明的環(huán)保型超細抗離析注漿材料在使用時按照
0.40~0.45的水膠比充分攪拌即可注漿。該漿體不沉淀、不離析、不泌水,可操作性好,Ih流動度經(jīng)時幾乎無損失,后期強度高,具有自身微膨脹功能,耐久性好。
【具體實施方式】
[0039]以下結(jié)合實施例和試驗數(shù)據(jù),對本發(fā)明上述的和另外的技術(shù)特征和優(yōu)點作更詳細的說明。
[0040]實施例1
[0041]P.052.5水泥:76.56kg ;42.5級低堿硫鋁酸鹽水泥:6.8kg ;CA50鋁酸鹽水泥:
2.3kg ;脫硫石膏:1.16kg ;娃灰:6.0kg ;超細礦粉:6.0kg ;萘系高效減水劑:0.9kg ;含羧酸基團的氨基磺酸鹽系減水劑:0.094kg ;葡萄糖酸鈉:0.05kg ;
[0042]三聚磷酸鈉:0.12kg ;輕丙基甲基纖維素醚:0.009kg ;碳酸氫鈉:0.007kg。
[0043]將上述組分在帶飛刀的混料機中充分混合5min~IOmin即得。
[0044]實施例2
[0045]P.052.5水泥:81.39kg ;42.5級低堿硫鋁酸鹽水泥:5.02kg ;CA50鋁酸鹽水泥:
1.71kg ;脫硫石膏:0.85kg ;硅灰:5.0kg ;超細礦粉:5.0kg ;萘系高效減水劑:0.8kg ;含羧酸基團的氨基磺酸鹽系減水劑:0.076kg;葡萄糖酸鈉:0.04kg;三聚磷酸鈉:0.1kg ;輕丙基甲基纖維素醚:0.008kg ;碳酸氫鈉:0.006kg。
[0046]將上述組分在帶飛刀的混料機中充分混合5min~IOmin即得。
[0047]實施例3
[0048]P.052.5水泥:86.24kg ;42.5級低堿硫鋁酸鹽水泥:3.21kg ;CA50鋁酸鹽水泥:
1.1lkg ;脫硫石膏:0.54kg ;硅灰:4.0kg ;超細礦粉:4.0kg ;萘系高效減水劑:0.7kg ;含羧酸基團的氨基磺酸鹽系減水劑:0.068kg ;葡萄糖酸鈉:0.03kg ;三聚磷酸鈉:0.09kg ;輕丙基甲基纖維素醚:0.007kg ;碳酸氫鈉:0.005kg。[0049]將上述組分在帶飛刀的混料機中充分混合5min~IOmin即得。
[0050]實施例4
[0051]P.052.5水泥:90.96kg ;42.5級低堿硫鋁酸鹽水泥:1.5kg ;CA50鋁酸鹽水泥:
0.51kg ;脫硫石膏:0.26kg ;硅灰:3.0kg ;超細礦粉:3.0kg ;萘系高效減水劑:0.6kg ;含羧酸基團的氨基磺酸鹽系減水劑:0.062kg ;葡萄糖酸鈉:0.02kg ;
[0052]三聚磷酸鈉:0.08kg ;輕丙基甲基纖維素醚:0.005kg ;碳酸氫鈉:0.003kg。
[0053]將上述組分在帶飛刀的混料機中充分混合5min~IOmin即得。
[0054]試驗例
[0055]將上述實施例得到的注漿材料,按照0.40的水膠比注漿,測試依據(jù)及測試結(jié)果如表1所示。
[0056]傳統(tǒng)注漿材料的制備方法:采用膨脹劑、減水劑與緩凝劑等添加劑與礦物摻合料(如粉煤灰)混合制成注漿劑,內(nèi)摻10%到P *052.5水泥中,按照0.4的水膠比攪拌而成。其缺點是膨脹劑細度不夠, 影響強度,膨脹劑摻量小達不到微膨脹效果;缺少超細粉料來填充細微裂縫,而且質(zhì)量不穩(wěn)定,后期強度低;流動度經(jīng)時損失大,有泌水,沉淀現(xiàn)象,影響注漿質(zhì)量。測試結(jié)果如表1所示。
[0057]表1實施例得到的注漿材料檢驗結(jié)果
[0058]
【權(quán)利要求】
1.一種超細抗離析注漿材料,其特征在于,由以下質(zhì)量百分數(shù)的組分組成:
P.052.5 水泥:76.56% ~90.96% ; 42.5級低堿硫鋁酸鹽水泥:1.5%~6.8% ; CA50鋁酸鹽水泥:0.51%~2.3% ; 脫硫石膏:0.26%~1.16% ;
硅灰:3.0% ~6.0% ; 超細礦粉:3.0%~6.0% ; 萘系高效減水劑:0.6%~0.9% ; 含羧酸基團的氨基磺酸鹽系減水劑:0.062%~0.094% ; 葡萄糖酸鈉:0.02%~0.05% ; 三聚磷酸鈉:0.08%~0.12% ; 羥丙基甲基纖維素醚:0.005%~0.009% ; 碳酸氫鈉:0.003%~0.007%。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的注漿材料,其特征在于,由以下質(zhì)量百分數(shù)的組分組成: P.052.5水泥:76.56% ;42.5級低堿硫鋁酸鹽水泥:6.8% ;CA50鋁酸鹽水泥:2.3% ;脫硫石膏:1.16% ;硅灰:6.0% ;超細礦粉:6.0% ;萘系高效減水劑:0.9% ;含羧酸基團的氨基磺酸鹽系減水劑:0.094% ;葡萄糖酸鈉:0.05% ;三聚磷酸鈉:0.12% ;羥丙基甲基纖維素醚:0.009% ;碳酸氫鈉:0.007%。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的注漿材料,其特征在于,由以下質(zhì)量百分數(shù)的組分組成: P.052.5水泥:81.39% ;42.5級低堿硫鋁酸鹽水泥:5.02% ;CA50鋁酸鹽水泥:1.71% ;脫硫石膏:0.85% ;硅灰:5.0% ;超細礦粉:5.0% ;萘系高效減水劑:0.8% ;含羧酸基團的氨基磺酸鹽系減水劑:0.076% ;葡萄糖酸鈉:0.04% ;三聚磷酸鈉:0.1% ;羥丙基甲基纖維素醚:0.008% ;碳酸氫鈉:0.006%。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的注漿材料,其特征在于,由以下質(zhì)量百分數(shù)的組分組成: P.052.5水泥:86.24% ;42.5級低堿硫鋁酸鹽水泥:3.21% ;CA50鋁酸鹽水泥:1.11% ;脫硫石膏:0.54% ;硅灰:4.0% ;超細礦粉:4.0% ;萘系高效減水劑:0.7% ;含羧酸基團的氨基磺酸鹽系減水劑:0.068% ;葡萄糖酸鈉:0.03% ;三聚磷酸鈉:0.09% ;羥丙基甲基纖維素醚:0.007% ;碳酸氫鈉:0.005%。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的注漿材料,其特征在于:由以下質(zhì)量百分數(shù)的組分組成: P.052.5水泥:90.96% ;42.5級低堿硫鋁酸鹽水泥:1.5% ;CA50鋁酸鹽水泥:0.51% ;脫硫石膏:0.26% ;硅灰:3.0% ;超細礦粉:3.0% ;萘系高效減水劑:0.6% ;含羧酸基團的氨基磺酸鹽系減水劑:0.062% ;葡萄糖酸鈉:0.02% ;三聚磷酸鈉:0.08% ;羥丙基甲基纖維素醚:0.005% ;碳酸氫鈉:0.003%。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5任一項所述的注漿材料,其特征在于:使用時按照質(zhì)量比0.40~0.45的水膠比充分攪拌即可注漿,優(yōu)選水膠比為0.4。
7.制備權(quán)利要求1-5任一項所述的注漿材料的方法,其特征在于:將所述組分按所述質(zhì)量百分數(shù)在混料機中充分混合5min~IOmin即得。
【文檔編號】C04B28/06GK103951355SQ201410130635
【公開日】2014年7月30日 申請日期:2014年4月2日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月2日
【發(fā)明者】郝建英, 李月仙, 李憲軍, 張巍, 張樹元 申請人:山西凱舟科技有限公司