CN105565745A - 一种快凝早强灌浆材料 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种快凝早强灌浆材料，属于灌浆材料技术领域；所述灌浆材料包括以下按质量百分比计的原料：硅酸盐水泥熟料75～90份；矿渣3～10份；硫铝酸盐水泥5～15份；硅灰1～5份；膨润土0.5～4份；羟乙基纤维素醚0.05份～0.2份；减水剂0.25～0.5份；碳酸锂0.005～0.1份；消泡剂0.05～0.5份。本发明的灌浆材料主要适用于岩土层的灌浆堵漏，尤其是坝基等部位涌水的灌浆堵漏工程，具有凝结时间短、早期强度高、施工性能好、封堵效果佳的优点。

Description

一种快凝早强灌浆材料
技术领域
本发明涉及一种快凝早强灌浆材料，属于灌浆材料技术领域。
背景技术
灌浆材料是以改良地基为目的，在地基中起到填充地层裂隙、孔隙并固结的作用。它是由浆液经过一定的化学或者物理反应之后形成的固体，在注浆过程中发生从液相到固相再到结石体的转变，用于填充地层中的裂隙或孔隙。
在水利水电站坝基施工过程中，经常会出现管涌，涌水量较大，需要对坝基及时封堵。一般采用的水泥浆液直接封堵效果不明显，这主要是由于水泥凝固时间较长、水泥浆液被水流冲散稀释后影响其凝固及封堵效果。调节水泥的凝结时间，保持水泥浆体在水流作用下不分散从而保证封堵效果无疑是技术难点。
现有技术中如公开号为CN104177055A，名称为“一种灌浆材料”的发明专利，该材料的配方为固体钠水玻璃10～20份、矿渣微粉35～45份、粉煤灰25～35份、微硅粉5～10份、偏高岭土5～10份、减水剂1～3份、保水剂0.1～0.3份、流动助剂1～5份。该专利主要利用了碱激发原理，用碱性环境激发矿物掺和材的活性，其凝结时间不易控制，且存在碱—集料反应的危险。
发明内容
本发明旨在解决提出一种新的快凝早强灌浆料，通过选用硅酸盐水泥熟料为主材，并添加特定比例的矿渣、硫铝酸盐水泥、硅灰、膨润土、羟乙基纤维素醚等原料，制成的材料具有凝结时间短、早期强度高、施工性能好、灌浆后封堵效果佳的优点。
为了实现上述发明目的，本发明的技术方案如下：
一种快凝早强灌浆材料，其特征在于：包括以下按重量份计的原料：硅酸盐水泥熟料75～90份；矿渣3～10份；硫铝酸盐水泥5～15份；硅灰1～5份；膨润土0.5～4份；羟乙基纤维素醚0.05～0.2份；减水剂0.25～0.5份；碳酸锂0.005～0.1份；消泡剂0.05～0.5份。
为了更好地实现本发明，所述矿渣的比表面积为400～800kg/m3。
所述硫铝酸盐水泥为强度等级≥42.5的硫铝酸盐水泥。
所述硅灰的比表面积为10000～30000cm2/g。
所述膨润土为钠基膨润土。
进一步地，所述钠基膨润土的吸水率大于300%，80μm筛余量小于8%。
所述羟乙基纤维素醚为粘度为15000～50000mPa·s，具有良好的增稠和改善施工性能的作用。
减水剂为聚羧酸减水剂，减水率为25～40%，减水效率高，与水泥的相容性好。
本发明的有益效果：
（1）本发明通过将硅酸盐水泥熟料作为灌浆材料的主材，可大大缩短材料整体的凝结时间，并为凝结时间可调奠定基础；通过加入一定量的矿渣，可提高灌浆材料硬化后的抗渗性能和抗硫酸盐腐蚀的性能，延长其使用寿命；本发明还加入特定量的硫铝酸盐水泥，主要是利用该水泥凝结硬化速度快，从而对浆体的凝结时间进行调节，并利用该水泥早期水化放热的特点，促进水泥熟料的水化进程，缩短凝结时间；而配方中的碳酸锂同样起到调节硫铝酸盐水泥的凝结时间，有助于浆体的凝结时间可调；本发明配方中还加入一定量的膨润土、羟乙基纤维素醚，以提高浆体的粘聚性和悬浮性，防止浆体在水下分散，影响封堵效果；本发明配方中加入的减水剂主要起到改善浆体输送性能；最后的消泡剂则是为了防止浆体中的存在气泡，影响浆体的密实性，从而达到提高浆体固化后抗地下水侵蚀的目的；而硅灰的作用是减水、增强、增加体密、提高抗折耐压强度，从而大幅提高产品材料的使用寿命与耐酸、碱的侵蚀，并且能减少水泥的加入量，降低生产成本。
综上，本发明的灌浆料，通过原料的具体配比可实现水泥浆体的初凝时间在20～40min可调，初凝时间与终凝时间差在5～30min可调，以满足不同的施工状况；且其凝结时间短、早期强度高、施工性能好；本发明灌浆料的粘结团聚性好，在水下不分散，灌浆后封堵效果好，强度高；主要适用于岩土层的灌浆堵漏，尤其适用于坝基等部位涌水的灌浆堵漏工程；该灌浆材料在使用时只需要加水拌和即可使用，具有施工方便，施工性能好的优点。
（2）本发明的矿渣的比表面积为400～800kg/m3，该比表面积范围内的矿渣活性较高，能够与水泥水化后的产物反应，提高材料的后期强度。
（3）本发明的膨润土为钠基膨润土，进一步优选吸水率大于300%，80μm筛余量小于8%的钠基膨润土，该钠基膨润土具有高吸水性，吸水后可膨胀至自身的数倍，且在水介质中形成的胶体悬浮液具有触变性和粘滞性，粘结性和可塑性等性能指标均优于其他种类膨润土。
具体实施方式
实施例1
一种快凝早强灌浆材料，包括以下按重量份计的原料：硅酸盐水泥熟料75份；矿渣10份；硫铝酸盐水泥5份；硅灰1份；膨润土0.5份；羟乙基纤维素醚0.05份；减水剂0.25份；碳酸锂0.005份；消泡剂0.05份。
实施例2
一种快凝早强灌浆材料，包括以下按重量份计的原料：硅酸盐水泥熟料78份；矿渣8份；硫铝酸盐水泥8份；硅灰2份；膨润土1份；羟乙基纤维素醚0.1份；减水剂0.3份；碳酸锂0.01份；消泡剂0.15份。
本实施例中，矿渣的比表面积为400kg/m3；硫铝酸盐水泥为强度等级为42.5的硫铝酸盐水泥。
实施例3
一种快凝早强灌浆材料，包括以下按重量份计的原料：硅酸盐水泥熟料80份；矿渣6份；硫铝酸盐水泥10份；硅灰3份；膨润土2份；羟乙基纤维素醚0.15份；减水剂0.35份；碳酸锂0.03份；消泡剂0.2份。
本实施例中，矿渣的比表面积为800kg/m3；硫铝酸盐水泥为强度等级为52.5的硫铝酸盐水泥；硅灰的比表面积为30000cm2/g；膨润土为钠基膨润土，其吸水率大于300%，80μm筛余量小于8%；羟乙基纤维素醚为粘度为50000mPa·s；减水剂为聚羧酸减水剂，其减水率为25%。
实施例4
一种快凝早强灌浆材料，包括以下按重量份计的原料：硅酸盐水泥熟料83份；矿渣5份；硫铝酸盐水泥12份；硅灰4份；膨润土3份；羟乙基纤维素醚0.18份；减水剂0.35份；碳酸锂0.05份；消泡剂0.25份。
本实施例中，矿渣的比表面积为650kg/m3；硫铝酸盐水泥为强度等级为42.5的硫铝酸盐水泥；硅灰的比表面积为15000cm2/g；膨润土为钠基膨润土，吸水率大于300%，80μm筛余量小于8%；羟乙基纤维素醚为粘度为15000mPa·s；减水剂为聚羧酸减水剂，减水率为40%。
实施例5
一种快凝早强灌浆材料，包括以下按重量份计的原料：硅酸盐水泥熟料87份；矿渣4份；硫铝酸盐水泥15份；硅灰3份；膨润土3.5份；羟乙基纤维素醚0.2份；减水剂0.4份；碳酸锂0.07份；消泡剂0.35份。
本实施例中，矿渣的比表面积为700kg/m3；硫铝酸盐水泥为强度等级为52.5的硫铝酸盐水泥；硅灰的比表面积为10000cm2/g；膨润土为钠基膨润土，吸水率大于300%，80μm筛余量小于8%；羟乙基纤维素醚为粘度为35000mPa·s；减水剂为聚羧酸减水剂，减水率为35%。
实施例6
一种快凝早强灌浆材料，包括以下按重量份计的原料：硅酸盐水泥熟料90份；矿渣3份；硫铝酸盐水泥6份；硅灰5份；膨润土4份；羟乙基纤维素醚0.05份；减水剂0.5份；碳酸锂0.1份；消泡剂0.5份。
本实施例中，矿渣的比表面积为450kg/m3；硫铝酸盐水泥为强度等级为42.5的硫铝酸盐水泥；硅灰的比表面积为20000cm2/g；膨润土为钠基膨润土，吸水率大于300%，80μm筛余量小于8%；羟乙基纤维素醚为粘度为20000mPa·s；减水剂为聚羧酸减水剂，减水率为30%。
本实施例的灌浆材料使用时，先按配方称取各原料，加入适量的水搅拌均匀，使浆体的流动度达到150mm以上，对于运输距离较远的施工部位，即可进行泵送；对于5～10min输送即可达到的施工部位，在搅拌好后静置15min后再进行输送即可。
上述实施例1～实施例6的快凝早强灌浆料性能检测如下表1：
表1：
由上表1可以看出，本发明的快凝早强灌浆料的凝结时间很短，终凝时间小于70min；3d早期强度较标准高15%以上，完全满足施工方对灌浆材料凝结时间、强度、施工性能的需求。

Claims (8)

1.一种快凝早强灌浆材料，其特征在于：包括以下按质量百分比计的原料：包括以下按重量份计的原料：硅酸盐水泥熟料75～90份；矿渣3～10份；硫铝酸盐水泥5～15份；硅灰1～5份；膨润土0.5～4份；羟乙基纤维素醚0.05～0.2份；减水剂0.25～0.5份；碳酸锂0.005～0.1份；消泡剂0.05～0.5份。
2.如权利要求1所述的一种快凝早强灌浆材料，其特征在于：所述矿渣的比表面积为400～800kg/m3。
3.如权利要求1所述的一种快凝早强灌浆材料，其特征在于：所述硫铝酸盐水泥为强度等级≥42.5的硫铝酸盐水泥。
4.如权利要求1所述的一种快凝早强灌浆材料，其特征在于：所述硅灰的比表面积为10000～30000cm2/g。
5.如权利要求1所述的一种快凝早强灌浆材料，其特征在于：所述膨润土为钠基膨润土。
6.如权利要求5所述的一种快凝早强灌浆材料，其特征在于：所述钠基膨润土的吸水率大于300%，80μm筛余量小于8%。
7.如权利要求1所述的一种快凝早强灌浆材料，其特征在于：所述羟乙基纤维素醚为粘度为15000～50000mPa·s。
8.如权利要求1～7任一项所述的一种快凝早强灌浆材料，其特征在于：减水剂为聚羧酸减水剂，减水率为25～40%。
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