CN102838332A - 一种新型绿色注浆用超细水泥 - Google Patents
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Abstract
本发明为一种高性能超细水泥。该水泥具有包括以下矿物组成:超细硅酸盐水泥、超细铝酸盐水泥、超细矿粉、超细粉煤灰、膨胀剂、减水剂、缓凝剂、稀释剂。本发明的超细水泥使用温度范围为5℃~60℃,24小时水泥石抗压强度大于20MPa,3d抗压强度大于42MPa,7d抗压强度大于55MPa,28d抗压强度大于65MPa。水泥的初凝时间在23min~208min,终凝时间在45min~223min,时间可调可控,水泥浆穿透能力很强,可穿过15μm宽的窄缝。在水灰比1:1~3:1的前提下,可形成凝结时间可控、强度可控的水泥浆体,可应用于水利堤坝、矿山巷道、隧道等工程开挖时的防渗、堵漏和加固,为新型绿色封堵材料。
Description
技术领域
本发明涉及加固大坝基础、封堵地下隧道、煤矿挖掘时出现的地下水流、加固隧道边墙及各种地下建筑开挖前的软弱地基处理等领域,是一种高性能多用途的复合超细水泥。
技术背景
自然状态下的地层结构都有一定的孔隙率,这些微小缝隙会导致结构强度降低或地下水流动涌出。在挖掘矿井和地下隧道时,地下水会沿着岩层缝隙进入挖掘工作面,影响工作的进程,甚至产生塌方等工程灾害。目前处理这种松软结构的方法就是注浆,将具有填充胶结能力的材料加水拌合后,利用注浆设备在一定压力下加入地层的孔隙,待浆体凝结、硬化后达到填充、加固或堵水的作用。
目前注浆材料主要有两类:水泥-水玻璃注浆材料和各种化学注浆材料。
普通水泥颗粒粒径为10~80μm大,进入一些狭小空隙内部困难,在封堵时很难奏效。并且在地下水水流速度较大的条件下,水泥浆因遭到冲刷和稀释而难以固结。加入水玻璃后虽然水泥浆的适用性有所提高,但胶凝时间的调节不够稳定,凝胶强度低,凝胶体稳定性差。而化学浆成本太高,配方复杂,而且大多数化学注浆材料都有毒,使其发展受到限制。
为了在低渗透性介质中提高水泥的可注性,应用超细水泥进行加固和封堵成为一个很好的解决方案。从理论上讲,浆液中的颗粒要想进入狭缝,颗粒粒径和狭缝之间应满足一下关系:R=Dp/d>3。其中R为可注性指标,Dp为介质中狭缝的宽度,d为浆液颗粒粒径。超细水泥由于自身颗粒较小,平均粒径在3μm~6μm,更容易进入狭小空隙。
当前工程建设中注浆材料用量大,对水泥材料消耗过度。据统计每平方米地下矿井井筒水泥注入量高达8~14t,为此发展新型绿色注浆材料成为发展注浆材料的新趋势。
发明内容
为了解决背景技术中存在的问题,本发明提供一种绿色封堵用超细水泥。
为了实现本发明采用的技术方案是:超细硅酸盐水泥10~20份,超细铝酸盐水泥0~60份,超细矿粉20~80份,超细粉煤灰20~50份,膨胀剂0.5-2份,高效减水剂1~3份,缓凝剂0~0.5份,稀释剂0.5~2份。用适量水进行拌合形成混合浆液,用注浆机进行工程施工即可。
所述超细硅酸盐水泥、超细铝酸盐水泥、超细矿粉、超细粉煤灰的比表面积为800~1250m2/kg。
所述膨胀剂为硫铝酸钙膨胀剂。
所述减水剂为萘系高效减水剂或聚羧酸类减水剂。
所述缓凝剂为葡萄糖酸钠。
所述稀释剂为焦磷酸钠。
所述注浆材料的水灰比应在3:1以下,建议为(1:1)~(2:1)。
与现有技术相比本发明具有以下特点和有益效果:
本发明主要采用矿渣和粉煤灰作为超细水泥的主要成分,不仅有利于大量工业废渣变废为宝,减少环境污染,降低注浆材料的成本,实现了工业生产的节能环保和高性能化。
本发明不采用传统水泥注浆中常用的膨润土作为悬浮剂,因为在超细水泥注浆时,膨润土在悬浮液中有团聚作用,对注浆不利。本发明采用稀释剂和高速搅拌的方式来提高浆体的稳定性和可注性,保证浆体静置时颗粒的沉降速度减慢,析水率降低。
本发明建议采用水灰比为(1:1)~(2:1),在高效减水剂的作用下,采用较小的水灰比浆体,水泥浆硬化体强度高,注浆效果明显优于大水灰比浆体。
上述组分充分混合,加入胶凝材料质量的1~3倍的水进行搅拌,测得其性能如下:初凝时间为23min~208min,终凝时间为45min~223min,抗压强度为45MPa~65MPa。
具体实施方式
下面通过具体实施例进一步说明本发明的技术内容,但是本发明的内容不以具体实施例为限。
实施例1:
一种单浆液的绿色注浆超细水泥浆体,其特征在于由下述材料按比例搅拌成混合浆体:
(1)超细硅酸盐水泥10份,超细矿粉70份,超细粉煤灰20份,几种组成比表面积为1000m2/kg;
(2)膨胀剂1份,为硫铝酸钙膨胀剂;
(3)高效减水剂1份,为聚羧酸类减水剂;
(4)稀释剂1份,为焦磷酸钠;
(5)缓凝剂0.1份,为葡萄糖酸钠。
上述组分充分混合,加入胶凝材料质量的1倍的水进行搅拌,测得其性能如下:
初凝时间为187min,终凝时间为252min,抗压强度1d为22.1MPa,3d为45.5MPa,7d为58MPa,28d为68MPa。
实施例2:
一种单浆液的绿色注浆超细水泥浆体,其特征在于由下述材料按比例搅拌成混合浆体:
(1)超细铝酸盐水泥50份,超细矿粉30份,超细粉煤灰20份,几种组成比表面积为1200m2/kg;
(2)膨胀剂2份,为硫铝酸钙膨胀剂;
(3)高效减水剂2份,为聚羧酸类减水剂;
(4)稀释剂1.5份,为焦磷酸钠。
上述组分充分混合,加入胶凝材料质量的1倍的水进行搅拌,测得其性能如下:
初凝时间为25min,终凝时间为48min,抗压强度1d为32.1MPa,3d为55.5MPa,7d为60MPa,28d为58MPa。
实施例3:
一种单浆液的绿色注浆超细水泥浆体,其特征在于由下述材料按比例搅拌成混合浆体:
(1)超细硅酸盐水泥20份,超细矿粉60份,超细粉煤灰20份,几种组成比表面积为900m2/kg;
(2)膨胀剂1份,为硫铝酸钙膨胀剂;
(3)高效减水剂1份,为聚羧酸类减水剂;
(4)稀释剂0.5份,为焦磷酸钠。
上述组分充分混合,加入胶凝材料质量的0.8倍的水进行搅拌,测得其性能如下:
初凝时间为156min,终凝时间为200min,抗压强度1d为20.1MPa,3d为42.8MPa,7d为56MPa,28d为64MPa。
Claims (6)
1.一种单浆液的绿色注浆超细水泥浆体的制备方法,其特征在于:水泥混合浆体由以下材料按重量份配比而成:超细硅酸盐水泥10~20份,超细铝酸盐水泥0~60份,超细矿粉20~80份,超细粉煤灰20~50份,膨胀剂0.5-2份,高效减水剂1~3份,缓凝剂0~0.5份,稀释剂0.5~2份;加入胶凝材料1倍到3倍的水将上述材料进行拌合形成混合浆液,用注浆机进行工程施工;其中超细水泥浆使用温度范围为5℃~60℃;胶凝材料的比表面积在800~1250m2/kg时,抗压强度达到45~65MPa;调节水泥的成分配比,水泥的初凝时间在23min~208min,终凝时间在45min~223min,水泥浆穿透能力很强,可穿过15μm宽的窄缝。
2.根据权利要求1所述的超细水泥浆体的制备方法,其特征在于:所述超细硅酸盐水泥、超细铝酸盐水泥、超细矿粉、超细粉煤灰的比表面积为800~1250m2/kg,D50为7~3.5μm。
3.根据权利要求1或2所述的超细水泥浆体的制备方法,其特征在于:所述膨胀剂为硫铝酸钙膨胀剂。
4.如权利要求1或2所述的超细水泥浆体的制备方法,其特征在于:所述高效减水剂为萘系高效减水剂或聚羧酸类减水剂。
5.根据权利要求4所述的超细水泥浆体的制备方法,其特征在于:所述缓凝剂为葡萄糖酸钠。
6.根据权利要求5所述的超细水泥浆体的制备方法,其特征在于:所述稀释剂为焦磷酸钠。
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