[發明專利]一種噴射地質聚合物

在審

• 申請號: 201811062983.6
• 申請日: 2018-09-12
• 公開（公告）號: CN109160774A
• 公開（公告）日: 2019-01-08
• 發明（設計）人: 丁德坤;邵新國;吳志明
• 申請（專利權）人: 杭州固益強新材料科技有限公司;浙江中睿新材料科技有限公司
• 主分類號: C04B28/00
• 分類號: C04B28/00;C04B111/27
• 代理公司: 北京思海天達知識產權代理有限公司 11203
• 代理人: 沈波

本發明公開了一種噴射地質聚合物，該聚合物是一種用于隧道初次襯砌的噴射地質聚合物，配置低模數水玻璃，煅燒高嶺土得到活性較高的偏高嶺土，將低模數水玻璃與偏高嶺土和GGBS混合物以水膠比0.6的比例攪拌均勻，將攪拌好的偏高嶺土地質聚合物噴射機噴向圍巖。將地質聚合物用于隧道的初次襯砌，并將地質聚合物以噴射的形式附于巖體表面，起到穩定加固圍巖的作用。與噴射混凝土襯砌相比，本發明凝結硬化時間短，成型后襯砌強度高，且相比較于噴射混凝土，偏高嶺土基地質聚合物更加致密，抗滲性能強。

技術領域

本發明是一種用于隧道初襯的噴射地質聚合物。具體是將地質聚合物用于隧道的初次襯砌，并將地質聚合物以噴射的形式附于巖體表面，起到穩定加固圍巖的作用。

背景技術

地聚物是以偏高嶺土或工業廢渣(如粘土、火山灰、礦渣、粉煤灰、硅灰、尾礦、赤泥、鋼渣等)、堿激發劑為原料，經過適當工藝處理，通過化學反應得到的具有與陶瓷性能相似的一種新材料。以偏高嶺土為制備原料的地質聚合物稱為偏高嶺土基地質聚合物。地質聚合物具有耐高溫性，其在1000℃至1200℃間不氧化不分解。其凝結硬化速快、硬化后強度高。除此之外，地質聚合物耐久性強，擁有固定金屬離子的性能。因此地質聚合物可以替代水泥基材料，應用在隧道的初次襯砌工程當中。

偏高嶺土基地質聚合物在GGBS(高爐渣礦粉)的催化作用下，可以使得其初凝時間和終凝時間大幅度減少，并且使得其強度有所增長。實驗研究表明，當GGBS等質量替代偏高嶺土時，其終凝時間可以控制在30min以內，并且強度可以增長150％左右。

相比較于普通水泥基材料，偏高嶺土地質聚合物的粘性較高，為解決這一問題，現場施工采用的水灰比由0.5增加至0.6，并摻入質量分數為1％的礦渣用以增加其流動性能。

發明內容

本發明的目的是提供一種用于隧道初次襯砌的噴射地質聚合物。具體是解決偏高嶺土基地質聚合物的制備，以及將地質聚合物應用于隧道支護的可行性問題。

對部分圍巖不穩定的工程而言，需要施做超前小導管注漿對開挖面圍巖進行加固，并采用上臺階法對隧道頂部以及兩側進行開挖，立即噴射偏高嶺土基地質聚合物作為初噴對圍巖進行加固。這就需要偏高嶺土基地質聚合物的力學性能高和凝時間短，然而在一般常溫養護下偏高嶺土基地質聚合物的凝結硬化性能并不理想。

為實現上述目的所采用的技術方案是一種噴射偏高嶺土基地質聚合物，在原材料中增添適量GGBS，由于GGBS中的Ca可替代偏高嶺土中的Si，形成更加致密穩定的鏈狀結構，且其活性較高，因此，可以大幅度增加其力學性能的同時，降低其所需凝結時間。該聚合物是一種用于隧道初次襯砌的噴射地質聚合物，配置低模數水玻璃，煅燒高嶺土得到活性較高的偏高嶺土，將低模數水玻璃與偏高嶺土和GGBS混合物以水膠比0.6的比例攪拌均勻，將攪拌好的偏高嶺土地質聚合物噴射機噴向圍巖。

偏高嶺土基地質聚合物由偏高嶺土和堿性激發劑經過工藝處理得到。偏高嶺土由高嶺土經850攝氏度煅燒4h后得到，堿性激發劑采用低模數的水玻璃，低模數水玻璃由高模數水玻璃與工業片堿混合得到。將備好的偏高嶺土與低模數水玻璃以0.6的水膠比攪拌混合均勻得到偏高嶺土基地質聚合物。

施工流程如下：

S1施做超前小導管注漿對開挖面圍巖進行加固，并采用上臺階法對隧道頂部以及兩側進行開挖；

S2配置配置低模數水玻璃；

預設一個欲配置水玻璃的模數，設欲配置水玻璃的模數為1.3，即M₀。購回的工業水玻璃模數普遍偏高，即M₁，按下述公式計算：

式中：G為加入氧氧化鈉的質量；G1為高模數水玻璃的質量；M₁為高模數水玻璃的模數；M₀為欲配置水玻璃的模數；N為高模數水玻璃中氧化鈉的含量；P為加入的氫氧化鈉的純度。