[發(fā)明專利]一種地下工程水泥注漿材料及其制備方法

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• 申請?zhí)枺?/td>: 202011524390.4
• 申請日: 2020-12-22
• 公開（公告）號: CN112745091A
• 公開（公告）日: 2021-05-04
• 發(fā)明（設計）人: 孟志強;王樺;李生生;孫利輝;劉書杰;楊雪;鄧昀;賀文;安許良
• 申請（專利權）人: 河北工程大學
• 主分類號: C04B28/14
• 分類號: C04B28/14;C04B40/02
• 代理公司: 北京奧肯律師事務所 11881
• 代理人: 賈融

本發(fā)明公開了一種地下工程水泥注漿材料及其制備方法，以質(zhì)量份數(shù)為100的石灰石基礎上結合黏土20?30份、石膏10?15份、無機鐵鹽3?8份、無機鋁鹽2?7份。S1、按照各組分質(zhì)量份數(shù)將石灰石、黏土、石膏進行破碎，待用；S2、按照質(zhì)量份數(shù)將石灰石進行加熱，加熱時間為2?3d，溫度為550?650℃，得到原料a；S3、將原料a與步驟S1中粉碎后的黏土、石膏進行混合，在混合過程中添加相對應質(zhì)量份數(shù)的無機鐵鹽和無機鋁鹽，并添加分散劑，進行攪拌，攪拌時間為3?5h，攪拌完成后進行干燥，得到原料b；S4、將上述干燥后得到的原料b進行煅燒，煅燒溫度為1300?1500℃，煅燒時間為1?2d，制備完成。本發(fā)明的水泥漿液材料及其制備方法使水泥凝結硬化速度快，強度增加。

技術領域

本發(fā)明涉及水泥注漿領域，尤其涉及一種地下工程水泥注漿材料及其制備方法。

背景技術

目前，水泥漿液一般結石體強度較高、耐久性較好、材料來源豐富、漿液配制方便、操作簡單、成本較低，但凝膠時間較長，擴散不易控制。化學漿材流動性好，漿液粘度低，凝膠可控、抗?jié)B性及耐久性能好，能注入到細微裂隙中，但是一般的化學漿液都具有毒性并且價格昂貴，強度比較低。為了縮短水泥漿液的凝膠時間，多采用速凝劑對水泥漿液的凝膠時間進行控制。目前常用速凝劑例如水玻璃，多為堿性或者弱堿性，加入速凝劑后，水泥漿液的凝固時間可在數(shù)十秒至半小時可控。由于水泥速凝漿液凝固時間縮短，水泥結石初期強度迅速提高，一般為普通漿液的數(shù)倍，但由于速凝劑堿性作用，水泥結石中后期強度下降明顯，后期強度平均只能達到普通漿液的一半左右。

在大量水利或隧道等防滲加固工程中，經(jīng)常會采用速凝劑材料加速水泥漿液的凝固，控制其擴散范圍。長期觀測表明，加入堿性速凝劑后，雖然漿液的擴散范圍和水泥結石初期強度都有所改善，但是水泥結石中后期強度衰減幅度較大，嚴重時降幅超過40％，給水利或隧道工程留下了巨大的安全隱患。

近年來，眾多學者對水泥水化主要產(chǎn)物水化硅酸鈣進行研究，證實了水泥硬化漿體中存在70％納米尺度的水化硅酸鈣凝膠顆粒，從而為水泥基材料進行納米改性奠定基礎。近年來納米材料和納米技術快速發(fā)展,為水泥基納米復合材料的研制帶來了很大的發(fā)展空間。眾多學者對納米二氧化硅改性普通硅酸鹽水泥進行了廣泛的探索性研究，結果表明，由于納米二氧化硅尺寸小，表面能高，位于表面的原子占相當大的比例，這些表面原子具有很高的活性，表現(xiàn)為大量的懸掛鍵或不飽和鍵，這些不飽和性將導致提高了納米SiO2的反應性，很容易與水泥水化反應生成的Ca(OH)2鍵合，生成水化硅酸鈣(CSH)凝膠，隨著Ca(OH)2的消耗加速了水泥的水化速度，促進了水泥的凝結，使凝結時間縮短。在固定水灰比的情況下，加入適量的納米二氧化硅納米，能生成更多的(CSH) 凝膠，使水泥結石微觀結構更加密實，抗壓和抗折強度都有所提高。

所以，如何利用親水基納米材料實現(xiàn)對水泥漿液的改性作用，改善水泥漿液流變特性，并提高傳統(tǒng)速凝漿液中后期強度是現(xiàn)在亟待要解決的問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種地下工程水泥注漿材料及其制備方法，解決現(xiàn)有的水泥注漿材料形成的漿液中后期強度明顯下降的問題。

為解決上述技術問題，本發(fā)明采用如下技術方案：

本發(fā)明一種地下工程水泥注漿材料及其制備方法，包括石灰石、黏土、石膏、無機鐵鹽和無機鋁鹽，其中以質(zhì)量份數(shù)為100的石灰石基礎上，黏土、石膏、無機鐵鹽、無機鋁鹽的質(zhì)量份數(shù)分別為黏土20-30份、石膏10-15份、無機鐵鹽3-8份、無機鋁鹽2-7份。

進一步的,所述石灰石、黏土、石膏、無機鐵鹽、無機鋁鹽的質(zhì)量份數(shù)比為，100:25:13:6:6。

再進一步的，所述石灰石、黏土、石膏、無機鐵鹽、無機鋁鹽的質(zhì)量份數(shù)比為，100:30:15:8:7。

再進一步的，所述石灰石、黏土、石膏、無機鐵鹽、無機鋁鹽的質(zhì)量份數(shù)比為，100:20:10:3:2。