一种超细硅酸盐水泥基注浆材料及其制备方法技术

本发明专利技术属于注浆加固技术领域，公开了一种超细硅酸盐水泥基注浆材料及其制备方法。该注浆材料的重量份数组成为：超细硅酸盐水泥熟料55~80份、超细粉煤灰10~20份、超细石灰石粉5~15份、复合外加剂一2~6份、复合外加剂二0.2~1.5份、水45~80份；其中，复合外加剂一的重量份数组成为：膨胀剂25~75份、元明粉10~30份、偏铝酸钠2.5~25份、葡萄糖酸钠1~10份；复合外加剂二的重量份数组成为：增稠树脂0.5~10份、改性纳米二氧化硅5~25份、聚羧酸减水剂15~30份、水50~80份。本发明专利技术注浆材料既具有浆体流动度大、粘度小，又具有较好的保水性；初凝时间可调；硬化后微膨胀；28d抗压强度在20MPa至60MPa之间。本发明专利技术具有生产周期短，生产成本低的特点，全过程不仅不产生三废，而且能利用固体废弃物，不影响环境。

【技术实现步骤摘要】
一种超细硅酸盐水泥基注浆材料及其制备方法
本专利技术属于注浆加固
，尤其涉及一种超细硅酸盐水泥基注浆材料及其制备方法。
技术介绍
随着对建筑工程质量要求越来越高，注浆加固技术的应用范围将越来越广，尤其是深层微细孔的注浆加固，注浆材料是其一个关键环节，因此，如何配制高品质的注浆材料，且具有较低的生产成本，将成为注浆加固技术快速推广的一个重要因素。在注浆加固中，深孔微裂纹的加固是注浆加固的一个难点，然而微裂纹却占有相当大的比例，对结构的稳定性和使用寿命起着不可忽视的作用。一般认为，只有当裂隙或孔隙的尺寸大于最粗颗粒的3倍以上时，才能用它注浆，若小于这个界限，则浆液很难注进去，从而达不到注浆的目的。目前，工程中的注浆材料种类较多，以材料类型主要分为化学注浆材料和水泥注浆材料。化学注浆材料的特点是粘度低，可注入微细裂缝，凝固时间从几秒至几小时均可调节，但是化学浆材的价格高，配方复杂，大多具有一定毒性，以及易燃等缺点，因此化学注浆材料在应用中受到的限制也较多。普通水泥注浆材料及改性普通水泥基注浆材料具有成本低、来源广、强度高、耐久性好、使用方便等优点，但同时也存在不足，如普通水泥颗粒粒径较大，粗颗粒较多，浆液稳定性差或粘度大，可注性不如化学注浆材料，硬化时泌水以及硬化后伴有体积收缩，影响与加固体的粘结强度等缺点。为了解决普通水泥注浆材料可注性差的问题，在工程实践中有采用超细硫铝酸盐水泥做双液注浆材料的，有采用丙烯酸镁与超细水泥复合的，等等。这些注浆材料虽然在一定程度上提高了水泥类注浆材料的性能，但仍没有完全解决超细水泥注浆材料既具有较好的保水性，又具有粘度较低的问题。在注浆过程中，浆液的保水性和粘度是两个重要的因素，一是如果浆液的保水性差，在压力的作用下，浆液在压注的过程中，会失水严重，从而造成浆液粘度增大，影响浆液的渗入深度；二是如果通过降低水料比，来提高浆液保水性的话，往往会促使浆液的粘度增大，加上裂缝孔壁的吸水作用，将会加重浆液的粘稠度，也会影响浆液的渗入深度。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种既具有浆体流动度大、粘度小，又具有较好的保水性的超细硅酸盐水泥基注浆材料及其制备方法。为实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：一种超细硅酸盐水泥基注浆材料，该注浆材料的重量份数组成为：超细硅酸盐水泥熟料55~80份、超细粉煤灰10~20份、超细石灰石粉5~15份、复合外加剂一2~6份、复合外加剂二0.2~1.5份、水45~80份；其中，复合外加剂一的重量份数组成为：膨胀剂25~75份、元明粉10~30份、偏铝酸钠2.5~25份、葡萄糖酸钠1~10份；复合外加剂二的重量份数组成为：增稠树脂0.5~10份、改性纳米二氧化硅5~25份、聚羧酸减水剂15~30份、水50~80份。该注浆材料的重量份数组成最佳为：超细硅酸盐水泥熟料70份、超细粉煤灰15份、超细石灰石粉15份、复合外加剂一5份、复合外加剂二1份、水55份；其中，复合外加剂一的重量份数组成为：膨胀剂55份、元明粉20份、偏铝酸钠20份、葡萄糖酸钠5份；复合外加剂二的重量份数组成为：增稠树脂5份、改性纳米二氧化硅15份、聚羧酸减水剂20份、水60份。进一步，所述增稠树脂为粉末状的丙烯酸树脂，所述改性纳米二氧化硅为水基纳米聚硅粉体。较好地，所述超细硅酸盐水泥熟料为国标GB/T21372-2008《硅酸盐水泥熟料》中的低碱水泥熟料，其颗粒粒径为D50不大于10μm；所述超细粉煤灰为燃煤电厂干排粉煤灰，其颗粒粒径为D50不大于10μm；所述超细石灰石粉中的碳酸钙质量分数不小于80%，三氧化二铝质量分数不大于2.0%，其颗粒粒径为D50不大于10μm；所述膨胀剂为硫铝酸盐水泥熟料，且符合国标GB20472-2006《硫铝酸盐水泥》中附录A的要求，其颗粒粒径为D50不大于10μm；所述元明粉为无水硫酸钠，且质量纯度在99%以上；所述偏铝酸钠为市售铝酸钠，且质量纯度在80%以上；所述葡萄糖酸钠的质量纯度在98%以上；所述聚羧酸减水剂的减水率在30%以上。前述超细硅酸盐水泥基注浆材料的制备方法，包括如下步骤：第一步，按复合外加剂一的重量份组成，称量膨胀剂、元明粉、偏铝酸钠、葡萄糖酸钠，混合均匀，得复合外加剂一；第二步，按复合外加剂二的重量份组成，称量增稠树脂、改性纳米二氧化硅、聚羧酸减水剂、水，混合均匀，得复合外加剂二；第三步，按注浆材料的重量份组成，称量各原料，将超细硅酸盐水泥熟料、超细粉煤灰、超细石灰石粉，先加入复合外加剂一混合均匀，再加入复合外加剂二和水混合均匀，即得注浆材料。本专利技术采用增稠树脂和改性纳米二氧化硅相结合，一方面采用增稠树脂增稠，提高其保水性；另一方面采用改性纳米二氧化硅降低浆液的粘度，并提高其疏水性能。同时，辅以聚羧酸减水剂提高其流动性，膨胀剂提高其膨胀性，偏铝酸钠、元明粉和葡萄糖酸钠调节其失流和硬化时间，以及超细粉煤灰和超细石灰石粉协调整体性能。本专利技术注浆材料既具有浆体流动度大、粘度小，又具有较好的保水性；初凝时间可调，在十几分钟至几小时之间可调；硬化后微膨胀；抗压强度可调，28d抗压强度在20MPa至60MPa之间。本专利技术具有生产周期短，生产成本低的特点，全过程不仅不产生三废，而且能利用固体废弃物，不影响环境。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。以下实施例中：所述增稠树脂为粉末状的丙烯酸树脂，所述改性纳米二氧化硅为水基纳米聚硅粉体（由河南省纳米材料工程技术研究中心提供）；所述超细硅酸盐水泥熟料为国标GB/T21372-2008《硅酸盐水泥熟料》中的低碱水泥熟料，其颗粒粒径为D50不大于10μm；所述超细粉煤灰为燃煤电厂干排粉煤灰，其颗粒粒径为D50不大于10μm；所述超细石灰石粉中的碳酸钙质量分数不小于80%，三氧化二铝质量分数不大于2.0%，其颗粒粒径为D50不大于10μm；所述膨胀剂为硫铝酸盐水泥熟料，且符合国标GB20472-2006《硫铝酸盐水泥》中附录A的要求，其颗粒粒径为D50不大于10μm；所述元明粉为无水硫酸钠，且质量纯度在99%以上；所述偏铝酸钠为市售铝酸钠，且质量纯度在80%以上；所述葡萄糖酸钠的质量纯度在98%以上；所述聚羧酸减水剂的减水率在30%以上。实施例1一种超细硅酸盐水泥基注浆材料，该注浆材料的配方为：超细硅酸盐水泥熟料7000g、超细粉煤灰1500g、超细石灰石粉1500g、复合外加剂一500g、复合外加剂二100g、自来水5500g；其中，复合外加剂一的配方为：膨胀剂550g、元明粉200g、偏铝酸钠200g、葡萄糖酸钠50g；复合外加剂二的配方为：增稠树脂50g、改性纳米二氧化硅150g、聚羧酸减水剂200g、自来水600g。制备方法：第一步，将膨胀剂550g、元明粉200g、偏铝酸钠200g、葡萄糖酸钠50g，加入混料机中混合均匀，经检测合格后得复合外加剂一；第二步，将增稠树脂50g、改性纳米二氧化硅150g、聚羧酸减水剂200g、自来水600g，加入混料机中混合均匀，经检测合格后得复合外加剂二；第三步，将超细硅酸盐水泥熟料7000g、超细粉煤灰1500g、超本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种超细硅酸盐水泥基注浆材料，其特征在于，该注浆材料的重量份数组成为：超细硅酸盐水泥熟料55~80份、超细粉煤灰10~20份、超细石灰石粉5~15份、复合外加剂一2~6份、复合外加剂二0.2~1.5份、水45~80份；其中，复合外加剂一的重量份数组成为：膨胀剂25~75份、元明粉10~30份、偏铝酸钠2.5~25份、葡萄糖酸钠1~10份；复合外加剂二的重量份数组成为：增稠树脂0.5~10份、改性纳米二氧化硅5~25份、聚羧酸减水剂15~30份、水50~80份。

【技术特征摘要】
1.一种超细硅酸盐水泥基注浆材料，其特征在于，该注浆材料的重量份数组成为：超细硅酸盐水泥熟料55~80份、超细粉煤灰10~20份、超细石灰石粉5~15份、复合外加剂一2~6份、复合外加剂二0.2~1.5份、水45~80份；其中，复合外加剂一的重量份数组成为：膨胀剂25~75份、元明粉10~30份、偏铝酸钠2.5~25份、葡萄糖酸钠1~10份；复合外加剂二的重量份数组成为：增稠树脂0.5~10份、改性纳米二氧化硅5~25份、聚羧酸减水剂15~30份、水50~80份；所述超细硅酸盐水泥熟料的颗粒粒径为D50不大于10μm；所述超细粉煤灰的颗粒粒径为D50不大于10μm；所述超细石灰石粉的颗粒粒径为D50不大于10μm；所述增稠树脂为粉末状的丙烯酸树脂。2.如权利要求1所述的超细硅酸盐水泥基注浆材料，其特征在于，该注浆材料的重量份数组成为：超细硅酸盐水泥熟料70份、超细粉煤灰15份、超细石灰石粉15份、复合外加剂一5份、复合外加剂二1份、水55份；其中，复合外加剂一的重量份数组成为：膨胀剂55份、元明粉20份、偏铝酸钠20份、葡萄糖酸钠5份；复合外加剂二的重量份数组成为：增稠树脂5份、改性纳米二氧化硅15份、聚羧酸减水剂20份、水60份。3.如权利要求1或2所述的超细硅酸盐水泥基注浆材料，...

【专利技术属性】
技术研发人员：王雨利，马玉祥，熊祖强，杨佳，张耀辉，
申请(专利权)人：河南理工大学，
类型：发明
国别省市：河南;41