[發(fā)明專利]用于巖溶地基注漿的雙控水泥漿的配制方法

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• 申請日: 2018-11-22
• 公開（公告）號: CN109574584A
• 公開（公告）日: 2019-04-05
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 曹元平;王向陽;潘衛(wèi)東;郭文瑛
• 申請（專利權(quán)）人: 中鐵第一勘察設(shè)計院集團有限公司;華南理工大學(xué)
• 主分類號: C04B28/04
• 分類號: C04B28/04;C04B111/70
• 代理公司: 西安新思維專利商標(biāo)事務(wù)所有限公司 61114
• 代理人: 李罡

本發(fā)明涉及一種用于巖溶地基注漿的雙控水泥漿的配制方法，以凝膠時間5?10min、析水率≤5%為技術(shù)指標(biāo)，在水泥漿中摻入促凝劑、保水劑、減水劑、緩凝劑，配制雙控水泥漿。雙控水泥漿中各組分尤其是添加劑的摻量是基于水泥漿凝膠時間和析水率為技術(shù)指標(biāo)確定的，雙控水泥漿適用于巖溶地基強烈發(fā)育、連通性好，漿液易大量流失的地段，在巖溶地基處理具有廣闊的應(yīng)用前景。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及水泥基注漿材料領(lǐng)域，具體涉及一種用于巖溶地基注漿的雙控水泥漿的配制方法。

背景技術(shù)

在巖溶地基發(fā)育地段，為防止地基塌陷，地基一般采用注水泥漿處理，目前主要采用以下三種性能不同的水泥漿。

1、普通水泥漿

普通水泥漿采用普通硅酸鹽水泥和水，通過機械攪拌而成，巖溶地基注漿處理工程常用水灰比一般為0.8:1~1:1。普通水泥漿凝膠時間長，如1:1水灰比水泥漿液的的凝膠時間在10h左右。如圖1所示，在巖溶地基強烈發(fā)育、連通性好的地段，漿液順巖溶溶隙、管道流失至處理范圍以外數(shù)十至數(shù)百米以外，造成工程材料的浪費。普通水泥漿析水率高，如普通1:1水灰比水泥漿液的析水率約35%，析水呈強堿性且攜帶六價鉻，析水污染當(dāng)?shù)氐乃h(huán)境。水泥漿的結(jié)石率為1減析水率，析水率高則結(jié)石率低，如普通1:1水灰比水泥漿液的析水率約35%，則其結(jié)石率約65%，意味著灌注1m³水泥漿，結(jié)石體積為0.65m³，析水為0.35m³。普通水泥漿凝膠時間長、析水率高，這兩方面的性能缺陷使得普通水泥注漿處理巖溶地基效果差、不環(huán)保。

普通水泥漿注漿工藝流程圖如圖2所示，需配置2個攪拌機（快攪池和慢攪池各一個），1個普通注漿泵和1套吸漿管和1套注漿管。注普通水泥漿具有配置設(shè)備少，施工工藝簡單，便于控制等優(yōu)點。

2、普通水泥—水玻璃雙液漿

為解決普通水泥漿存在凝膠時間長的問題，采用了普通水泥漿與水玻璃溶液按一定比例混合，形成普通水泥—水玻璃雙液漿。普通水泥—水玻璃雙液漿的優(yōu)點是凝膠時間可控（從幾秒鐘到幾十分鐘可調(diào)），析水率低（≤5%），結(jié)石率高（≥95%）。

水玻璃溶液出廠濃度一般為50~60Be′，現(xiàn)場注漿適用的范圍一般為35~45Be′。為降低工程造價，一般先購置高濃度的的水玻璃，在現(xiàn)場施工前進行稀釋。普通水泥漿與水玻璃溶液體積比一般為1:0.3~1:1，作為雙液漿的主材之一，需現(xiàn)場制備大量符合設(shè)計要求的水玻璃溶液。為了提高施工效率，水玻璃溶液稀釋到設(shè)計濃度后，放入儲存桶待用，儲存桶還應(yīng)加強密封和溫度控制，以防止桶內(nèi)水分蒸發(fā)。

雙液漿注漿工藝流程如圖3所示。普通水泥—水玻璃雙液漿注漿需要同時制備水泥漿和水玻璃溶液，同時制備水泥漿池和水玻璃桶，同時設(shè)兩套吸漿管。注漿機械采用專用的雙液泵雙缸。設(shè)置與雙液泵雙缸相連的兩條輸漿管路，將水泥漿和水玻璃溶液輸送至混合器。在雙液泵與混合器之間安裝調(diào)控閥門，調(diào)控閥門控制兩種漿液的流量，在混合器內(nèi)使水泥漿和水玻璃溶液按設(shè)計比例混合均勻，然后通過混合膠管和注漿孔泵入地基。

普通水泥—水玻璃雙液漿相對于普通水泥漿而言，優(yōu)點是凝膠時間可控（從幾秒鐘到幾十分鐘可調(diào)），析水率低，結(jié)石率高。缺點是注漿工藝復(fù)雜，不宜準(zhǔn)確控制兩種漿液的混合比例，高速流動的兩種漿液，在混合器內(nèi)未經(jīng)充分?jǐn)嚢瑁旌喜灰司鶆颍绊懫湫阅馨l(fā)揮。由于普通水泥—水玻璃雙液漿施工工藝復(fù)雜，技術(shù)指標(biāo)現(xiàn)場控制難度大，限制了其應(yīng)用范圍。

3、改進型普通水泥漿

注普通水泥漿具有施工工藝簡單，便于控制等優(yōu)點，為了改善普通水泥漿的凝膠和析水性能，采用了以下改進措施：

在普通水泥漿中加入懸浮劑（如膨潤土）以減少漿液的析水率。加入懸浮劑膨潤土后，膨潤土的吸水膨脹特性能減少水泥漿中的水，減少析水率，達到提高結(jié)石率的目的。但是膨潤土的高分散性會使其再水泥顆粒周圍形成一層膨潤土薄膜，阻止水分子的滲透，進而影響水泥的水化進程，從而降低了水泥漿的結(jié)石強度。