一種雙膨脹填充砂漿的制作方法
【專利說明】
[0001]
技術(shù)領(lǐng)域
[0002] 本發(fā)明涉及建筑材料和地下工程領(lǐng)域，具體是一種雙膨脹填充砂漿。
【背景技術(shù)】
[0003] 注漿技術(shù)是地下工程中對(duì)地層改良的重要手段，最早被歐洲一些國(guó)家于19世紀(jì) 初葉應(yīng)用于礦山工程、水壩、基礎(chǔ)工程中、其方法是通過將漿液注入到巖上的孔隙或洞中， 漿液經(jīng)過擴(kuò)散、凝固、硬化等一系列過程以減小巖上的滲透性，增加其穩(wěn)定性和強(qiáng)度，實(shí)現(xiàn) 巖上加固和堵水目的。而注漿材料灌注需要加壓栗送，且漿料在注漿過程中可能會(huì)被地下 水侵蝕，因此要求其保水性較高，而強(qiáng)度只需起到支撐土體不致下沉即可。因此在力學(xué)強(qiáng)度 方面對(duì)隧道盾構(gòu)填充砂漿的要求并不高，但對(duì)其耐久性能和抗?jié)B性能則有較高的要求。
[0004] 我國(guó)目前的填充砂漿主要以充填地層、減少地基沉陷量、保證環(huán)境安全和作為襯 砌結(jié)構(gòu)的加強(qiáng)層為主要設(shè)計(jì)目標(biāo)。由于地層暗流的沖刷侵蝕作用，填充砂漿極易被水沖稀， 造成注漿材料的結(jié)構(gòu)破壞，漿液不但起不到填充、防水和加固等目的，還會(huì)出現(xiàn)空隙、積水 等問題，導(dǎo)致管片上浮，地表沉降等現(xiàn)象。所以對(duì)填充砂漿的抗水分散、防止管片上浮、抗 滲、微膨脹等性能進(jìn)行相關(guān)研究、評(píng)價(jià)及設(shè)計(jì)優(yōu)化是十分必要的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明為了解決現(xiàn)有技術(shù)的問題，提供了 一種雙膨脹填充砂漿，可用于隧道盾構(gòu)、 煤礦回填、城市管道回填等領(lǐng)域，與傳統(tǒng)的填充砂漿相比提高了填充砂漿的流動(dòng)性和密實(shí) 度，起到緩凝作用，并且改善了填充砂漿的變形性能，提高了其經(jīng)濟(jì)效益。
[0006] 本發(fā)明提供的雙膨脹填充砂漿每立方米包括以下質(zhì)量的成分：水泥100_120kg， 粉煤灰 340-360kg，砂 950-970kg，減水劑 I. 84-2. 76kg，膨脹材料 50kg，硅灰 0-13. 8kg，水 310-330kg，其中所述的減水劑為聚羧酸減水劑粉劑。
[0007] -種優(yōu)選方式，所述的膨脹材料包括膨潤(rùn)土和膨脹劑，其中膨潤(rùn)土質(zhì)量為膨脹材 料總質(zhì)量的40% -80%，其余為膨脹劑。
[0008] -種優(yōu)選方式，所述的膨脹材料包括膨潤(rùn)土和膨脹劑，其中膨脹劑質(zhì)量為膨脹材 料總質(zhì)量的40 % -80 %，其余為膨潤(rùn)土。
[0009] 進(jìn)一步改進(jìn)，所述的膨潤(rùn)土為鈉基膨潤(rùn)土，膨脹劑為鈣鎂質(zhì)膨脹劑。
[0010] 進(jìn)一步改進(jìn)，所述的聚羧酸減水劑粉劑密度為I. 02-1. 06g/cm3(20°C );含固量為 17. 7-19. 9% ;PH 值為 4. 5-7. 5(20°C );氯離子含量彡 0· 20% ;總堿量彡 2. 0。
[0011] 本發(fā)明有益效果在于： 1、 在高性能雙膨脹填充砂漿中加入了聚羧酸減水劑粉劑，使其具有優(yōu)異的早期和后期 強(qiáng)度，7d強(qiáng)度達(dá)到4. OMPa以上，高出技術(shù)指標(biāo)100%以上，具有良好的填充能力； 2、 用粉煤灰部分替代水泥、膨潤(rùn)土和膨脹劑等量代換，與傳統(tǒng)盾構(gòu)管片環(huán)外填充砂漿 相比流動(dòng)性和穩(wěn)定性好，而且成本降低50%左右。填充砂漿中摻加膨潤(rùn)土，其作用在于膨潤(rùn) 土具有一定微膨脹性，彌補(bǔ)填充砂漿的早期收縮；而鎂質(zhì)膨脹劑具有一定的延遲膨脹性，彌 補(bǔ)砂漿后期收縮變形。以上兩點(diǎn)特征使得本發(fā)明填充砂漿具有一定持續(xù)膨脹性能以及良好 的填充自密實(shí)性能，應(yīng)用于隧道盾構(gòu)施工中，能有效填充管片環(huán)外與土壤的縫隙、起到一定 的抗壓和止水能力，減小管片上浮、降低裂縫和滲漏。
[0012] 3、可以根據(jù)使用和施工條件和要求選取適宜的配比摻量，來控制高性能雙膨脹填 充砂漿的可灌性、穩(wěn)定性和密實(shí)性、流動(dòng)性能優(yōu)越、膨脹性能，擁有較高的填充密實(shí)性和一 定的抗壓止水能力。
【具體實(shí)施方式】
[0013] 下面結(jié)合【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
[0014] 實(shí)施例1 水泥，ll〇kg/m3; 粉煤灰，350kg/m3; 砂，960kg/m3; 聚羧酸減水劑粉劑，I. 84kg/m3; 鈉基膨潤(rùn)土，31. 6kg/m3; 鈣鎂質(zhì)膨脹劑，18. 4kg/m3; 硅灰，0 ; 水，322kg/m3〇
[0015] 制備過程和試驗(yàn)結(jié)果： 1) 以工業(yè)尾礦為原料，經(jīng)礦物組成設(shè)計(jì)、配料計(jì)算、粉磨和適宜的煅燒工藝，制備新型 鈣鎂質(zhì)膨脹劑，備用； 2) 將水泥和填充料等干料均勻攪拌，加入減水劑和水，再次攪拌，以確保功能材料在砂 漿中分散均勻； 3) 以JGJ 70-2009《建筑砂漿基本性能試驗(yàn)方法》、JC/T985-2005《地面用水泥基自流 平砂漿》和GB/T8077-2012《混凝土外加劑勻質(zhì)性試驗(yàn)方法》等規(guī)范為試驗(yàn)依據(jù)，進(jìn)行各項(xiàng) 物理性能的測(cè)定。
[0016] 通過上述組分及方法制備的同步注漿漿體，依據(jù)規(guī)范測(cè)得的泌水率、稠度、流動(dòng) 度、沉降量和凝結(jié)時(shí)間分別為2. 05%、94. 89mm、250mm、50mm和15h。
[0017] 實(shí)施例2 水泥，ll〇kg/m3; 粉煤灰，300kg/m3; 砂，960kg/m3; 聚羧酸減水劑粉劑，2. 76kg/m3; 鈉基膨潤(rùn)土，31. 6kg/m3; 鈣鎂質(zhì)膨脹劑，18. 4kg/m3; 硅灰，0 ; 水，322kg/m3〇
[0018] 制備過程和試驗(yàn)結(jié)果： 1) 以工業(yè)尾礦為原料，經(jīng)礦物組成設(shè)計(jì)、配料計(jì)算、粉磨和適宜的煅燒工藝，制備新型 鈣鎂質(zhì)膨脹劑，備用； 2) 將水泥和填充料等干料均勻攪拌，加入減水劑和水，再次攪拌，以確保功能材料在砂 漿中分散均勻； 3) 以JGJ 70-2009《建筑砂漿基本性能試驗(yàn)方法》、JC/T985-2005《地面用水泥基自流 平砂漿》和GB/T8077-2012《混凝土外加劑勻質(zhì)性試驗(yàn)方法》等規(guī)范為試驗(yàn)依據(jù)，進(jìn)行各項(xiàng) 物理性能的測(cè)定。
[0019] 通過上述組分及方法制備的同步注漿漿體，依據(jù)規(guī)范測(cè)得的泌水率、稠度、流動(dòng) 度、沉降量和凝結(jié)時(shí)間分別為3. 91%、101. 47mm、265mm、70mm和16. 5h。
[0020] 實(shí)施例3 水泥，ll〇kg/m3; 粉煤灰，350kg/m3; 砂，960kg/m3; 聚羧酸減水劑粉劑，2. 76kg/m3; 鈉基膨潤(rùn)土，22. 4kg/m3; 鈣鎂質(zhì)膨脹劑，27.6kg/m3; 硅灰，0 ; 水，322kg/m3〇
[0021] 制備過程和試驗(yàn)結(jié)果： 1) 以工業(yè)尾礦為原料，經(jīng)礦物組成設(shè)計(jì)、配料計(jì)算、粉磨和適宜的煅燒工藝，制備新型 鈣鎂質(zhì)膨脹劑，備用； 2) 將水泥和填充料等干料均勻攪拌，加入減水劑和水，再次攪拌，以確保功能材料在砂 漿中分散均勻； 3) 以JGJ 70-2009《建筑砂漿基本性能試驗(yàn)方法》、JC/T985-2005《地面用水泥基自流 平砂漿》和GB/T8077-2012《混凝土外加劑勻質(zhì)性試驗(yàn)方法》等規(guī)范為試驗(yàn)依據(jù)，進(jìn)行各項(xiàng) 物理性能的測(cè)定。
[0022] 通過上述組分及方法制備的同步注漿漿體，依據(jù)規(guī)范測(cè)得的泌水率、稠度、流動(dòng) 度、沉降量和凝結(jié)時(shí)間分別為3. 08%、110. 07mm、270mm、80mm和17h。
[0023] 三個(gè)實(shí)施例制備的雙膨脹填充砂漿性能對(duì)比如下表所示：
[0024] 本發(fā)明具體應(yīng)用途徑很多，以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于 本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以作出若干改進(jìn)，這 些改進(jìn)也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。這些改進(jìn)也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種雙膨脹填充砂漿，其特征在于每立方米包括以下質(zhì)量的成分：水泥100-120kg， 粉煤灰 340-360kg，砂 950-970kg，減水劑 I. 84-2. 76kg，膨脹材料 50kg，硅灰 0-13. 8kg，水 310-330kg，其中所述的減水劑為聚羧酸減水劑粉劑。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙膨脹填充砂漿，其特征在于：所述的膨脹材料包括膨潤(rùn)土 和膨脹劑，其中膨潤(rùn)土質(zhì)量為膨脹材料總質(zhì)量的40%-80%，其余為膨脹劑。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙膨脹填充砂漿，其特征在于：所述的膨脹材料包括膨潤(rùn)土 和膨脹劑，其中膨脹劑質(zhì)量為膨脹材料總質(zhì)量的40%-80%，其余為膨潤(rùn)土。4. 根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的雙膨脹填充砂漿，其特征在于：所述的膨潤(rùn)土為鈉基膨 潤(rùn)土，膨脹劑為鈣鎂質(zhì)膨脹劑。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙膨脹填充砂漿，其特征在于：所述的聚羧酸減水劑粉劑含 固量為17. 7-19. 9%，氯離子含量彡0.20%，總堿量彡2.0, 20°C下密度為1.02-1. 06g/cm3， 20 °C 下 PH 值為 4. 5-7. 5。
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種雙膨脹填充砂漿，每立方米包括以下質(zhì)量的成分：水泥100-120kg，粉煤灰340-360kg，砂950-970kg，減水劑1.84-2.76kg，膨脹材料50kg，硅灰0-13.8kg，水310-330kg，其中所述的減水劑為聚羧酸減水劑粉劑。本發(fā)明可用于隧道盾構(gòu)、煤礦回填、城市管道回填等領(lǐng)域，與傳統(tǒng)的填充砂漿相比提高了填充砂漿的流動(dòng)性和密實(shí)度，起到緩凝作用，并且改善了填充砂漿的變形性能，提高了其經(jīng)濟(jì)效益。
【IPC分類】C04B24/24, C04B14/12, C04B18/08, C04B28/00
【公開號(hào)】CN105000830
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510192087
【發(fā)明人】高培偉, 劉書斌, 徐少云, 姚應(yīng)征, 耿飛, 鞠向偉, 馬愛群, 劉祥勇
【申請(qǐng)人】南京航空航天大學(xué), 無錫地鐵集團(tuán)有限公司
【公開日】2015年10月28日
【申請(qǐng)日】2015年4月22日