一种高强超细深孔注浆加固材料及制备方法技术

本发明专利技术涉及一种高强超细深孔注浆加固材料及制备方法，通过对纳米二氧化硅进行磁化处理，在注浆初期通过施加高强度磁场，防止纳米颗粒聚集沉降，对浆料的粘稠度进行调节提高其可注性，由于纳米二氧化硅更容易注入到细小裂缝中，能够迅速提升空隙的粘稠度，磁化后的注浆材料析水率更低、结石率更高，防止上部结石体下沉引起塌方，而且由于水的渗流通道变长从而进一步提高了浆液的抗渗性。而进一步提高了浆液的抗渗性。而进一步提高了浆液的抗渗性。

【技术实现步骤摘要】
一种高强超细深孔注浆加固材料及制备方法


[0001]本专利技术属于注浆充填材料
，尤其涉及一种高强超细深孔注浆加固材料及制备方法。

技术介绍

[0002]随着注浆加固技术在深层微细孔应用越来越广，对高品质的注浆材料的需求也在增加。微裂纹对结构的稳定性和使用寿命起着不可忽视的作用，而工程中注浆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贵且大多具有一定毒性，因此化学注浆材料在实际应用中往往受到限制。水泥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，但同时也存在普通水泥颗粒粒径大，浆液稳定性差或粘度大等不足，导致其可注性不如化学注浆材料，影响与加固体的粘结强度等缺点。
[0003]为了解决普通水泥注浆材料在岩裂隙中扩散半径小、胶结性差、析水率高的问题，中国专利CN113548866A公开了一种亲泥性注浆加固材料艺，成分包括二氧化硅15％
‑
25％，相对于传统无机注浆材料析水量大大减少，配合本专利技术的注浆工艺，在泥质软岩巷道注浆加固中提高岩体的内聚力、内摩擦角及弹性模量，增加锚固体抵抗外界剪切破坏的能力，但是由于纳米无机颗粒粒径小，表面能高，容易团聚分散不均，从而使得浆料的可注性并不如预期。
[0004]因此，如何提供一种可注性更好的高强超细深孔注浆加固材料是人们一直希望解决的技术问题。

技术实现思路

[0005]针对上述现有技术，本专利技术提供了提供一种高强超细深孔注浆加固材料，包括硅酸盐水泥熟料100
‑
140份，粉煤灰60
‑
100份，超细石灰石24
‑
48份，增稠树脂0.5~10份、磁性纳米二氧化硅5~25份、聚羧酸减水剂15~30份。
[0006]优选的，磁性纳米二氧化硅为包覆有三氧化二铁和/或氧化镍的核壳结构。
[0007]具体制备方法如下：步骤1），将一定量的水和表面活性剂混合搅拌1
‑
2h；步骤2），将适量的磁性金属前驱体硝酸镍和/或硝酸铁分散在步骤1）的溶液中混合，室温搅拌3
‑
6h，然后加入浓氨水，继续搅拌1
‑
3h；步骤3），加入适量正硅酸乙酯（TEOS），室温搅拌1
‑
2天，加入一定量乙醇继续搅拌1
‑
2h后离心分离，继续醇洗2次后干燥，然后程序升温至300℃煅烧2
‑
4h，即得包覆有三氧化二铁和/或氧化镍的核壳结构纳米二氧化硅。
[0008]优选的，所述增稠树脂为丙烯酸树脂。
[0009]优选的，步骤1）中表面活性剂为阴离子表面活性剂，更优选的，阴离子表面活性剂为十二烷基苯磺酸钠或脂肪醇醚硫酸钠。
[0010]优选的，步骤1)中表面活性剂与水的摩尔比为1.0:(1000～2000)。
[0011]优选的，步骤1)中磁性金属前驱体与表面活性剂的摩尔比为(0.1～0.8)：1.0。
[0012]优选的，步骤3)中TEOS与表面活性剂的摩尔比为 (5～10)：1.0。
[0013]本专利技术的另一目的是提供一种高强超细深孔注浆加固材料的制备方法，包含以下步骤：将硅酸盐水泥熟料100
‑
140份，粉煤灰60
‑
100份，超细石灰石24
‑
48份，增稠树脂0.5~10份、磁性纳米二氧化硅5~25份、聚羧酸减水剂15~30等称量分散到水中，搅拌均匀即可。
[0014]与现有技术相比，本专利技术的超细深孔注浆加固材料，通过对纳米二氧化硅进行磁化处理，在注浆初期通过施加高强度磁场，防止纳米颗粒聚集沉降，对浆料的粘稠度进行调节提高其可注性，由于纳米二氧化硅更容易注入到细小裂缝中，能够迅速提升空隙的粘稠度，磁化后的注浆材料析水率更低、结石率更高，防止上部结石体下沉引起塌方，而且由于水的渗流通道变长从而进一步提高了浆液的抗渗性。
附图说明
[0015]图1为实施例1中制备得到的磁性二氧化硅TEM图。
具体实施方式
[0016]以下通过具体实施例详细说明本专利技术技术方案的实施和所具有的有益效果，但不能认定为对本专利技术的可实施范围的任何限定。
[0017]实施例1一种高强超细深孔注浆加固材料，包括硅酸盐水泥熟料120份，粉煤灰80份，超细石灰石38份，丙烯酸树脂0.70份、磁性纳米二氧化硅15份、聚羧酸减水剂20份，磁性纳米二氧化硅为包覆有氧化镍的核壳结构，具体制备方法如下：步骤1），将一定量的水和表面活性剂混合搅拌1
‑
2h；步骤2），将适量的磁性金属前驱体硝酸镍分散在步骤1）的溶液中混合，室温搅拌3
‑
6h，然后加入浓氨水，继续搅拌1
‑
3h；步骤3），加入适量正硅酸乙酯（TEOS），室温搅拌1
‑
2天，加入一定量乙醇继续搅拌1
‑
2h后离心分离，继续醇洗2次后干燥，然后程序升温至300℃煅烧2
‑
4h，即得包覆有三氧化二铁和/或氧化镍的核壳结构纳米二氧化硅（见图1），步骤1）中表面活性剂十二烷基苯磺酸钠，表面活性剂与水的摩尔比为1.0:(1000～2000)，硝酸镍与表面活性剂的摩尔比为0.6：1.0，步骤3)中TEOS与表面活性剂的摩尔比为 7：1。
[0018]对比例1一种高强超细深孔注浆加固材料，包括硅酸盐水泥熟料120份，粉煤灰80份，超细石灰石38份，丙烯酸树脂0.70份、纳米二氧化硅15份、聚羧酸减水剂20份。
[0019]将实施例1和对比例1的注浆加固材料用水形成浆液后对煤层巷道进行注浆，然后采用磁场强度为1.5T的磁化装置对两者的注浆液进行磁化处理，测试二者的物理性质显示，实施例1的浆液由于稳定性显著提高，析水率降低15%，结石率提高20%，抗渗性也得到明显提高。
本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高强超细深孔注浆加固材料，其特征在于：包括硅酸盐水泥熟料100
‑
140份，粉煤灰60
‑
100份，超细石灰石24
‑
48份，增稠树脂0.5~10份、磁性纳米二氧化硅5~25份、聚羧酸减水剂15~30份。2.根据权利要求1所述一种高强超细深孔注浆加固材料，其特征在于：磁性纳米二氧化硅为包覆有三氧化二铁和/或氧化镍的核壳结构。3.根据权利要求2所述一种高强超细深孔注浆加固材料，其特征在于：磁性纳米二氧化硅具体制备方法如下：步骤1），将一定量的水和表面活性剂混合搅拌1
‑
2h；步骤2），将适量的磁性金属前驱体硝酸镍和/或硝酸铁分散在步骤1）的溶液中混合，室温搅拌3
‑
6h，然后加入浓氨水，继续搅拌1
‑
3h；步骤3），加入适量正硅酸乙酯（TEOS），室温搅拌1
‑
2天，加入一...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈晓祥，郑钧予，张亚伟，王成，
申请(专利权)人：山西中科赛德能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：