一种梯度型水泥基灌浆料制造技术

本发明专利技术公开了一种梯度型水泥基灌浆料。其由内、外两层浆液组成，用内外两层结构管道的浆泵进行注浆；外层：水泥45％-73％，硅灰1％-4％，聚丙烯酰胺0.01％-1.0％，粉体聚羧酸减水剂0.06％-0.25％，碳酸锂0.01％-0.10％，保塑剂0.10％-0.27％，缓凝剂0.05％-0.20％，其余为水；内层：水泥33％-74％，粉煤灰5％-20％，膨胀剂3％-8％，氧化钙1％-5％，复配外加剂1％-3％，其余为水。本发明专利技术在使用过程中分别制备出内、外层浆液，通过内外两层结构浆泵现场注浆，具有较大的流动性和微膨胀性，同时其在静水、动水中具有良好的抗分散性。

【技术实现步骤摘要】
一种梯度型水泥基灌浆料
本专利技术属于无机灌浆材料领域，具体为一种梯度型水泥基灌浆料。
技术介绍
在深部地下空间开挖、施工与运营的过程中，高低应力、高地温、高渗透压以及人类干扰力作用下的深部岩体工程，特别是含裂隙的岩体极易发生诸如岩爆、瓦斯突出、突水、顶板大面积垮落和采空区失稳等灾害性事故。为了避免突发性地质灾害对人民生命和财产造成危害，同时也为了尽量减少重大灾害的发生，必须采用一定的手段对深部裂隙岩体进行处理，向岩体裂隙内注浆无疑就成为一种较好的应用广泛的方法。注浆技术作为一种传统的工艺手段，以成本低、见效快、适应性强等优点在水利堤坝、矿山巷道、竖井、隧道、地铁等工程中得到广泛的应用。常见的注浆料主要有水泥基注浆料和化学注浆料两类，而水泥基注浆料虽有固结体强度高，耐久性高等优点，但由于浆液颗粒较大，应用范围受到限制；化学注浆料虽具有可注性好、渗透性强，弥补了水泥基注浆料不能注浆的小孔隙裂缝，但耐久性差，且大多存在有毒或污染等缺点，其应用范围也大大受到了限制。
技术实现思路
本专利技术的目的是开发一种同时具备高工作性、大流动性、良好抗分散性等特征的水泥基灌浆料。为达到上述目的，采用技术方案如下：一种梯度型水泥基灌浆料，其由内、外两层浆液组成，用内外两层结构管道的浆泵进行注浆，其组成按质量分数计为：外层：内层：其中，所述复配外加剂为减水剂、缓凝剂和保坍剂的混合；所述水泥为普通硅酸盐水泥与快硬硫铝酸盐水泥混合而成的复配型水泥。按上述方案，所述外层浆液加入20％-42％的拌合用水，水胶比在0.35-0.60；内层浆液加入15％-30％的拌合用水，水胶比控制在0.20-0.35。按上述方案，注浆过程中，外层、内层浆液的用量比控制在0.66:1-0.92:1。按上述方案，所述外层、内层浆液中普通硅酸盐水泥的含量分别占复配型水泥总质量的65％-82％和75％-95％。按上述方案，所述外层组分硅灰的平均粒径不大于1.53μm，比表面积不低于28m2/g。按上述方案，所述外层组分聚丙烯酰胺分子量不低于500万。按上述方案，所述内层组分UEA型膨胀剂。按上述方案，所述复配外加剂是聚羧酸型8A减水剂、聚羧酸型sp010-46缓凝剂以及聚羧酸型GA保坍剂的混合。由于梯度型水泥基灌浆料要求在使用过程中对其流动性能、凝结时间及强度具有一定的要求，加之普通硅酸盐水泥强度发展较慢、硫铝酸盐水泥后期强度回缩等综合因素，故结合相关高强、早强基水泥基材料的研究，为满足梯度型水泥基灌浆料高工作性、高流动性等的要求，本专利技术梯度型水泥基灌浆料的内、外层浆液制备过程采用以普通硅酸盐水泥为主，辅以快硬硫铝酸盐水泥，将它们组成复配型水泥体系。其中，对于复配型水泥，有：外层、内层中普通硅酸盐水泥的优选含量分别为复配型水泥总质量的65％-82％和75％-95％；其中对于外层、内层中使用的普通硅酸盐水泥和快硬硫铝酸盐水泥的强度等级均不低于42.5。为改善外层浆液的抗分散性及凝结硬化后的强度，分别加入了聚丙烯酰胺和硅灰，其规格分别为：聚丙烯酰胺，用量占外层浆液配制所用原料总量的0.01％-1.0％，纯度大于99％，分子量不低于500万；硅灰，用量占外层浆液配制所用原料总量的1％-4％，平均粒径不大于1.53μm，比表面积不低于28m2/g。在外层浆液的制备过程中，为调节浆液的凝结时间和流动性能，在添加拌合用水的基础上，再添加了粉体减水剂、碳酸锂、保塑剂和缓凝剂，其规格分别为：拌合用水20％-42％，水胶比在0.35-0.60范围内；粉体减水剂用量所占外层浆液原料总量的0.06％-0.25％；碳酸锂用量所占外层浆液原料总量的0.01％-0.10％，8s聚羧酸保塑剂用量所占外层浆液原料总量的0.10％-0.27％，GF聚羧酸缓凝剂用量所占外层浆液原料总量的0.05％-0.20％。为使内层浆液凝结硬化后具有较高的强度及一定的微膨胀性能，在内层浆液的制备过程中，添加了粉煤灰、膨胀剂及氧化钙，其规格为：粉煤灰用量占内层浆液配制所用原料总量的5％-20％，粉煤灰质量不低于Ⅱ级；膨胀剂用量占内层浆液配制所用原料总量的3％-8％，型号为UEA；氧化钙用量占内层浆液配制所用原料总量的1％-5％，纯度大于99％。在内层浆液的制备过程中，为调节浆液的凝结时间和流动性能，在添加拌合用水的基础上，再添加了由8A聚羧酸减水剂、sp010-46聚羧酸缓凝剂及GA聚羧酸保坍剂组合配比而成的复配型专用外加剂，其规格分别为：拌合用水为15％-30％，水胶比控制在0.20-0.35范围内；复配型专用外加剂用量为内层浆液配制所用原料总量的1％-3％。本专利技术的优点及有益效果：1)本专利技术的梯度型水泥基灌浆料，其由内、外两层浆液组成，所用原料包括水泥、掺合料(硅灰、粉煤灰)、性能改性剂(聚丙烯酰胺、碳酸锂、膨胀剂、氧化钙等)及外加剂(粉体减水剂、保塑剂、缓凝剂等)，具有良好的流动性能、工作性能，同时具有良好的静水、动水抗分散性。2)本专利技术在使用过程中，按准确比例称取原料，分别制备出内、外层浆液，然后利用通过具有内外两层结构管道的浆泵，即可实现现场注浆。3)本专利技术的梯度型水泥基灌浆料，具有较大的流动性和微膨胀性，3d的抗压强度可达10.0MPa，28d的抗压强度可达35.9MPa，同时其在静水、动水中具有良好的抗分散性。具体实施方式以下实施例进一步阐释本专利技术的技术方案，但不作为对本专利技术保护范围的限制。本专利技术梯度型水泥基灌浆料，其由内、外两层浆液组成，用内外两层结构管道的浆泵进行注浆，其组成按质量分数计为：外层内层其中，所述复配外加剂为减水剂、缓凝剂和保坍剂的混合；所述水泥为普通硅酸盐水泥与快硬硫铝酸盐水泥混合而成的复配型水泥。优化地，外层浆液加入20％-42％的拌合用水，水胶比在0.35-0.60；内层浆液加入15％-30％的拌合用水，水胶比控制在0.20-0.35。优化地，外层、内层浆液中普通硅酸盐水泥的含量分别占复配型水泥总质量的65％-82％和75％-95％。实施例1梯度型水泥基灌浆料的配比按质量计算为：1)外层—复配水泥(P.O42.5硅酸盐水泥：42.5R快硬硫铝酸盐水泥质量比为80:20)63.01％，硅灰3.32％，聚丙烯酰胺0.01％，粉体减水剂0.13％，碳酸锂0.02％，8s聚羧酸保塑剂0.18％，GF聚羧酸缓凝剂0.11％，水33.16％；2)内层—复配水泥(P.O42.5硅酸盐水泥：42.5R快硬硫铝酸盐水泥质量比为90:10)61.17％，粉煤灰6.8％(级别不低于Ⅱ)级，UEA型膨胀剂5.91％，氧化钙1.48％，复配型专用外加剂1.52％，水23.12％。依据内、外层浆液的配合比制备出所需的单组份浆液，首先将内层浆液注入，然后利用双层成型法协同效应，将外层浆液注入，制备梯度型水泥基灌浆料。实施例2梯度型水泥基灌浆料的配比按质量计算为：1)外层—复配水泥(P.O42.5硅酸盐水泥：42.5R快硬硫铝酸盐水泥质量比为80:20)63.01％，硅灰3.32％，聚丙烯酰胺0.07％，粉体减水剂0.06％，碳酸锂0.02％，8s聚羧酸保塑剂0.18％，GF聚羧酸缓凝剂0.11％，水33.16％；2)内层—复配水泥(P.O42.5硅酸盐水泥：42.5R快硬硫铝酸盐水泥质量比为90:1本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种梯度型水泥基灌浆料，其特征在于由内、外两层浆液组成，用内外两层结构管道的浆泵进行注浆，其组成按质量分数计为：外层：内层：其中，所述复配外加剂为减水剂、缓凝剂和保坍剂的混合；所述水泥为普通硅酸盐水泥与快硬硫铝酸盐水泥混合而成的复配型水泥。

【技术特征摘要】
1.一种梯度型水泥基灌浆料，其特征在于由内、外两层浆液组成，用内外两层结构管道的浆泵进行注浆，其组成按质量分数计为：外层：内层：其中，所述复配外加剂为减水剂、缓凝剂和保坍剂的混合；所述水泥为普通硅酸盐水泥与快硬硫铝酸盐水泥混合而成的复配型水泥。2.如权利要求1所述梯度型水泥基灌浆料，其特征在于所述外层浆液加入20％-42％的拌合用水，水胶比在0.35-0.60；内层浆液加入15％-30％的拌合用水，水胶比控制在0.20-0.35。3.如权利要求1所述梯度型水泥基灌浆料，其特征在于注浆过程中，外层...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙涛，韩卫卫，李新平，陈友治，孙冕，闫革，崔静恩，凌刚，余风，
申请(专利权)人：武汉理工大学，
类型：发明
国别省市：湖北;42