专利名称：一种无水泥抗水分散抗水溶蚀的同步注浆材料及其制备方法
技术领域：
本发明属于无机非金属建筑材料类，具体涉及到一种盾构隧道同步注浆材料及其制备方法。
背景技术：
地铁、隧道等地下工程正随着国家经济的飞速发展日益增多，盾构隧道施工技术的发展也异常迅猛，同步注浆材料作为盾构隧道施工中的一项关键技术，已经越来越受到重视。现行的同步注浆材料主要有以下缺点一、注浆材料容易受水侵蚀，浆液受到水流的冲刷容易分层离析，抗水分散性能不好；浆液因孔洞、空隙导致Ca2+被水溶出，抗水溶蚀性能不好。二、注浆材料的施工性能难以控制，含水量大、流动度好的浆液容易分层离析，在泵送施工中的问题体现为堵管，需要消耗大量的人力财力，严重的还可能导致管片上浮，严
重影响施工质量。三、可用时间短，一般的注浆材料的凝结时间在5h左右，遇隧道管线过长或其他特殊情况导致浆液不能马上灌注时，传统浆液在放置一段时间后就凝结、失去可用性，导致弃浆，造成材料浪费和工期延误。磷石膏为磷肥厂固体废弃物，我国是磷肥生产大国，年生产量达到世界第一，由生产磷肥产生的固体废弃物——磷石膏的数量是惊人的。普遍采取抛弃法，购地堆放、填埋，既增加企业负担，又造成第二次对水源、大气、土地的污染。粉煤灰和粒化高炉矿渣(简称矿渣)是两种大量排放的工业废渣。粉煤灰是一种具有火山灰活性的工业废渣，即在Ca(OH)2等化学物质的作用下也具有水硬性。矿渣是一种具有“潜在水硬性”的材料，即单独存在时，基本无水硬性，但在某些激发剂的作用下，呈现出水硬性。钢渣粉为炼钢厂产生的工业废渣，我国是炼钢生产大国，年生产量一直处于世界第一，炼钢厂产生的固体废弃物一钢渣的数量也位于世界第一。这些工业废渣的处理问题一直是广大学着着力解决的重点问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种无水泥抗水分散抗水溶蚀的同步注浆材料及其制备方法，该方法制备的同步注浆材料具有抗水分散、抗水溶蚀性能，流动度好的特点。为实现上述目的，本发明所采取的技术方案是一种无水泥抗水分散抗水溶蚀的同步注浆材料，它主要由下述组分组成磷石膏、粉煤灰、矿渣微粉、钢渣粉、凹凸棒粘土、聚丙烯酰胺、脂肪族高效减水剂、河砂和水，各组分的重量配比(kg/m3)为磷石膏250-350，粉煤灰+矿渣微粉+钢渣粉250-400，凹凸棒粘土 25-40，聚丙烯酰胺1-1. 4，脂肪族高效减水剂2-2. 8，河砂800-1000，水200-400 ;其中粉煤灰、矿渣微粉、钢渣粉占三者之和的重量百分百数为粉煤灰0. 5-99%，矿渣微粉0. 5-99%，钢渣粉0. 5-99% ;将磷石膏、粉煤灰、矿渣微粉、钢渣粉、凹凸棒粘土、聚丙烯酰胺、脂肪族高效减水剂、河砂和水混合搅拌，得到所需的同步注浆材料。所述的磷石膏 为磷肥厂的固体废弃物，主要成分为原状二水磷石膏。所述的粉煤灰为1级粉煤灰或II级粉煤灰，比表面积彡3500cm2/g,需水量比不大于95%。所述的矿渣微粉S95级高炉矿粉(S95级矿粉)，比表面积彡4000cm2/g。所述的钢渣粉碱度系数Ka(Ca0/(Si02+P205))彡3. 0，比表面积彡4500cm2/g。所述的凹凸棒粘土江苏淮源矿业有限公司生产生产，凹凸棒石含量80wt% -85wt%。所述的聚丙烯酰胺白色或类白色颗粒状粉末，无臭，易溶，分子量800-1600万。所述的脂肪族高效减水剂棕褐色液体，减水率20% -25%。所述的河砂细度模数L 5-2. 6。上述一种无水泥抗水分散抗水溶蚀的同步注浆材料的制备方法，其特征要于它包括如下步骤I)原材料选取按各组分的重量配比(kg/m3)为磷石膏250-350，粉煤灰+矿渣微粉+钢渣粉250-400，凹凸棒粘土 25-40，聚丙烯酰胺1_1. 4，脂肪族高效减水剂2-2. 8，河砂800-1000，水200-400 ;其中粉煤灰、矿渣微粉、钢渣粉占三者之和的重量百分百数为粉煤灰0. 5-99%，矿渣微粉0. 5-99%，钢渣粉0. 5-99%;选取磷石膏、粉煤灰、矿渣微粉、钢渣粉、凹凸棒粘土、聚丙烯酰胺、脂肪族高效减水剂、河砂和水；2)先磷石膏、粉煤灰、矿渣微粉、钢渣粉、凹凸棒粘土混合均匀，之后加入河砂一起干拌3分钟，得到干混料；然后将脂肪族高效减水剂和聚丙烯酰胺与水混合搅拌均匀后加入干混料中混合拌和,搅拌3分钟，搅拌均匀，得到抗水分散抗水溶蚀的同步注浆材料(即可进行灌注)。通过调节减水剂掺量、水灰比和磷石膏与粉煤灰+矿渣微粉+钢渣粉的比可以控制浆液成型后的早期强度和后期强度，以适应不同地层对浆液的要求；通过调节聚丙烯酰胺的分子量与聚丙烯酰胺和凹凸棒粘土的掺量可以有效控制浆液的工作性能，以适应不同施工条件对浆液工作性能的要求。一种无水泥抗水分散抗水溶蚀的同步注浆材料的水化机理如下磷肥厂的固体废弃物一磷石膏的主要成分为原状二水磷石膏，此外还含有少量的P2O5, P2O5本身就有缓凝作用；粉煤灰中的主要成分为SiO2和Al2O3,矿渣微分和钢渣粉中的主要成分则是CaO和SiO2，矿渣微粉中主要是以处于亚稳态的玻璃体为主，而钢渣微粉中主要是以过烧的C3S、C2S为主，在早期基本没有水化，只是起到了填充作用，无法对混合材的活性起到主导作用。因此在前期较长一段时间内注浆材料都保有可用性，不会因为水化凝结而导致无法使用。水化后期，矿渣微粉和钢渣粉中的活性SiO2和活性CaO与水反应生成C_S_H凝胶，形成结构网络，促进强度增长，该反应的反应方程式为3Ca0+3Si02+nH20 — xCaO SiO2 yH20+ (3-x) Ca (OH) 2......(I)此外粉煤灰中的活性Al2O3和矿渣微粉和钢渣粉中的CaO在二水石膏的激发下生成钙矾石，促进浆液的强度增长。该反应的反应方程式为
Ca0+Al203+3 (CaSO4 2H20) +2Ca (OH) 2+24H20— 3CaO Al2O3 3CaS04 32H20 ......(2)该反应不仅促进浆液强度增长，还能消耗钢渣粉表面生成的Ca(OH)2,曝露未反应的钢渣粉，促进反应(I)的进行，生成的钙矾石填满CSH结构网络形成强度增长和良好的密实度，具有微膨胀、减少收缩的作用，使注浆材料的后期拥有较好的力学性能和抗水溶蚀能力。 一种无水泥抗水分散抗水溶蚀的同步注浆材料的抗水分散原理如下聚丙烯酰胺是水溶性的高分子聚合物。因为其分子链中含有一定数量的极性基团，能通过吸附水中悬浮的固体粒子使粒子间架桥或通过电荷中和使粒子凝聚成大的絮凝物。凹凸棒粘土具有独特的2 I型页硅酸盐结构的层链状晶体结构，致使凹凸棒粘土宏观呈纤维状形貌，自身结构中生长很多纳米级孔道，因而具有很大的比表面积和较强的吸附能力，因此能是使注浆材料中的水、粉煤灰、矿渣微粉、钢渣粉、砂等集料相互吸附，防止离析，同时改善注浆材料的流动性、成型性并使其强度增长，而又能有效地防止在水下材料尚析。脂肪族高效减水剂的加入可以降低各粉料和集料分子间的表面能，使原材料在低水量下能够混合均匀，提高聚合度，使浆液的良好的工作性能，在聚丙烯酰胺和凹凸棒粘土的共同作用下，使浆液具有“牙膏状”，流动度好，流动度损失小，不分层、不离析，易于泵送，此外还能降低水灰比，稳定强度，本发明利用磷石膏、粉煤灰、矿渣微粉、钢渣粉等工业废渣制备出盾构隧道同步注浆材料，利用高效减水保塑剂、凹凸棒粘土、聚合物增稠保水剂对注浆材料进行改性。本发明的有益效果是原材料采用了磷石膏、粉煤灰、矿渣微粉、钢渣粉等工业废渣，废渣利用率超过90%，配合凹凸棒粘土、聚丙烯酰胺和脂肪族高效减水剂，制备出的同步注浆材料具有抗水分散、抗水溶蚀性能，流动度好、施工性能好、不堵管，可用时间长、后期强度增长快。具体要求为具有良好的施工性能，不堵管，要求稠度8-12cm，流动度>190mm，流动度损失小，泌水率< 2% ;具有良好的后期强度，要求28d ^ 3. 5MPa ;可用时间长，要求凝结时间> IOh ;具有良好的抗水分散性和抗水溶蚀性能要求pH < 9，28d水陆强度比> 80%，Ca2+浓度< 60mg/L满足盾构隧道的工程需求。本发明合理的利用了磷石膏中的主要成分二水磷石膏对粉煤灰、矿渣微粉、钢渣粉等工业废渣的激发能力，配料简单，制造成本低，生产容易，和易性能好，能满足注浆设备的要求；且施工管理方便，能有效控制地面沉降。本发明适用于地铁、隧道的盾构施工。
具体实施例方式为了更好的理解本发明，下面结合实施例进一步阐明本发明的内容，但本发明的内容不仅仅局限于下面的实施例。实施例中性能测试方法如下I、力学性能的测定抗压，抗折强度参照GB177-85《水泥胶砂强度检测方法》进行，成型模具规格为40mmX40mmX 160mm ;试件养护要求空气中养护，室温20°C，相对湿度不小于60%。2、施工性能的测定
同步注浆材料的 稠度，流动度参考JGJ/I70-2009《建筑砂浆基本性能试验方法标准》进行实验。A、流动度采用上部圆口直径70mm，底部圆口直径100mm，高60mm的锥形模具(即跳桌试模)进行浆液流动度和坍落度试验。先将润湿后的锥筒置于光滑并润湿的平面玻璃板(或跳桌)上，分两次将浆液倾倒入锥筒内(倾倒期间进行振捣)，然后沿垂直方向迅速提起锥筒，待浆液流动、扩散稳定后进行测量。脱离锥形模具前后浆液高度差即为浆材的坍落度；测量浆液朝不同垂直方向扩散摊开的直径即为流动度。这种方法它可以直观、准确的评价浆液的坍落、扩展等工作性能。B、稠度采用砂浆稠度仪进行试验。用湿布擦净盛浆容器和试锥表面，将砂浆拌合物一次装入容器，使砂浆表面低于容器口约IOmm左右。用捣棒地插捣，并敲击容器，赶出气泡保证浆材密实，将容器置于砂浆稠度测定仪的底座上，左右轻摇以保证其水平放置。拧松制动螺丝，使试锥自由下落直至指针稳定不再变化。从刻度盘上读出试锥的下沉深度(精确至Imm),即为砂衆的稠度值；C、泌水率的测定参考GB/T3183-1997《砌筑水泥》。具体实验方法为取一只IOOmL量筒，小心的倒入浆液至0刻度。在量筒口上覆盖两层塑料薄膜，期间保持室温24 30°C，静置浆液3小时之后，利用游标卡尺精确测量上浮至量筒口附近的水层厚度，并计算泌水层与量筒内浆液的体积比；3、注浆材料可用时间通过凝结时间测定按JGJ70-90《建筑砂浆基本性能试验方法》进行。将制备好的砂浆装入砂浆容量筒内，低于容器上口 10mm，轻轻敲击容器，并予抹平，将装有砂浆的容器放在20 土 2°C的室温环境中保存。砂浆表面泌水不清除，测定贯入阻力值，用截面为30mm2的贯入试针与砂浆表面接触，在IOs内缓慢而均匀的压入砂浆内部25mm深，每次贯入时记录仪表读数Np，贯入杆至少离开容器边缘或早先贯入部位I. 2mm。在20±2°C条件下，实际贯入阻力值在2h后开始测定(从搅拌加水算起)，然后每隔半小时测定一次，至贯入阻力达到0. 3MPa以后，改为每隔5min测定一次，直至贯入阻力达到0. 7MPa为止。由测得的贯入阻力值，可按下列方法确定砂浆的凝结时间根据各阶段所得贯入阻力值与时间关系绘图，由图求出贯入阻力达0. 5MPa时所需的时间tg(min)，此tg即为砂浆的凝结时间测定值。4、注浆材料的抗水分散试验水中成型试件的方法准备一个高度大于550mm的容器,注水至500mm处，同时在容器内放置一个边长为70. 7_的立方体浆液试模。把新拌浆液通过导管小心注入充满水的模具中，直至浆液装满试模并溢出，从容器中取出试模，振捣、敲打成型，将水中成型的试模置于标养室(湿度大于60%)中养护直至规定龄期，最后进行力学实验。通过上述方法测试的试件抗压强度为浆液的水中强度；同时参考JGJ70-90《建筑浆液基本性能试验方法》中试件抗压强度方法进行浆液的陆地强度的测试。
水陆强度比就是指同一种浆液在以上两种不同条件下成型后，养护至某同一龄期其强度之比(用百分比表示)。水陆强度比是能定量分析浆液的抗水分散性能的数据。5、pH值注浆材料周围水溶液的PH值，能反映单位体积结石体的连通孔隙中因溶出而带出衆液中碱的含量。根据DL/T5177-2000《水下不分散混凝土实验规程》进行实验。取IOOOmL量筒注入800mL自来水，将50mL的高抗水分散同步注浆材料倒入量筒中，静置2min，利用PHS_25CpH值测定仪测量上层清液的PH值；6、抗溶蚀性能钙离子的溶出量分析方法成型试件后，将试样在足够多的流水中浸水28天，之后采用荧光分析法对测量浸泡试样的水溶液中进行Ca2+浓度的测定。实施例I :一种无水泥抗水分散抗水溶蚀的同步注浆材料的制备方法，它包括如下步骤I)原材料的选取各组分重量配比(kg/m3)为磷石膏260，粉煤灰+矿渣微粉+钢渣粉280，凹凸棒粘土 27，聚丙烯酰胺1. I，脂肪族高效减水剂2. 2，河砂895，水305 ;其中粉煤灰、矿渣微粉、钢渣粉占三者之和的总量百分比为粉煤灰65%、矿渣微粉25 %、钢渣粉10%。所述的磷石膏为磷肥厂的固体废弃物，主要成分为原状二水磷石膏；所述的粉煤灰为一级或二级粉煤灰，比表面积大于3500cm2/g ;所述的矿渣微粉为高炉矿渣，比表面积大于4500cm2/g ;所述的钢渣粉为市面上能买到的生钢渣粉，有效CaO含量彡60 %，比表面积彡4500cm2/g ;所述的凹凸棒粘土 江苏淮源矿业有限公司生产，凹凸棒石含量80wt% -85wt% ;所述的聚丙烯酰胺为白色或类白色颗粒状粉末，无臭，速溶，分子量1600万；所述的脂肪族高效减水剂的减水率为20% -25%，液态；所述的河砂细度模数为1. 5-2. 6。2)先磷石膏、粉煤灰、矿渣微粉、钢渣粉、凹凸棒粘土混合均匀，之后加入河砂一起干拌3分钟，得到干混料；然后将脂肪族高效减水剂和聚丙烯酰胺与水混合搅拌均匀后加入干混料中混合拌和,搅拌3分钟，搅拌均匀，得到抗水分散抗水溶蚀的同步注浆材料(即可进行灌注)。配合比见表I，测试结果见表2。实施例2 一种无水泥抗水分散抗水溶蚀的同步注浆材料的制备方法，它包括如下步骤I)原材料的选取各组分重量配比(kg/m3)为磷石膏280，粉煤灰+矿渣微粉+钢渣粉280，凹凸棒粘土 28，聚丙烯酰胺1. 1，脂肪族高效减水剂2. 25，河砂880，水326 ；其中粉煤灰、矿渣微粉、钢渣粉占三者之和的总量百分比为粉煤灰65%、矿渣微粉25%、钢渣粉10%。所述的磷石膏为磷肥厂的固体废弃物，主要成分为原状二水磷石膏；所述的粉煤灰为一级或二级粉煤灰，比表面积大于3500cm2/g ;所述的矿渣微粉为高炉矿渣，比表面积大于4500cm2/g ;所述的钢渣粉为市面上能买到的生钢渣粉，有效CaO含量彡60%，碱度系数&化&0/(5102+ 205))彡3. 0，比表面积彡4500cm2/g ;所述的聚丙烯酰胺为白色或类白色颗粒状粉末，无臭，速溶，分子量1600万；所述的脂肪族高效减水剂的减水率为20 %-25%,液态；所述的河砂细度模数为I. 5-2. 6。所述的凹凸棒粘土 江苏淮源矿业有限公司生产，凹凸棒石含量80wt*% -85wt*%。2)先磷石膏、粉煤灰、矿渣微粉、钢渣粉、凹凸棒粘土混合均匀，之后加入河砂一起干拌3分钟，得到干混料；然后将脂肪族高效减水剂和聚丙烯酰胺与水混合搅拌均匀后加入干混料中混合拌和,搅拌3分钟，搅拌均匀，得到抗水分散抗水溶蚀的同步注浆材料(即可进行灌注)。
配合比如表I，测试结果见表2。实施例3 一种无水泥抗水分散抗水溶蚀的同步注浆材料的制备方法，它包括如下步骤I)原材料的选取各组分重量配比(kg/m3)为磷石膏300，粉煤灰+矿渣微粉+钢渣粉280，凹凸棒粘土 29，聚丙烯酰胺1. 2，脂肪族高效减水剂2. 3，河砂860，水342 ;其中粉煤灰、矿渣微粉、钢渣粉占三者之和的总量百分比为粉煤灰65%、矿渣微粉25 %、钢渣粉10%。所述的磷石膏为磷肥厂的固体废弃物，主要成分为原状二水磷石膏；所述的粉煤灰为一级或二级粉煤灰，比表面积大于3500cm2/g ;所述的矿渣微粉为高炉矿渣，比表面积大于4500cm2/g ;所述的钢渣粉为市面上能买到的生钢渣粉，有效CaO含量彡60% ;所述的聚丙烯酰胺为白色或类白色颗粒状粉末，无臭，速溶，分子量1200万；所述的脂肪族高效减水剂的减水率为20% -25%，液态；所述的河砂细度模数为I. 5-2. 6。所述的凹凸棒粘土 江苏淮源矿业有限公司生产，凹凸棒石含量80% -85%。2)先磷石膏、粉煤灰、矿渣微粉、钢渣粉、凹凸棒粘土混合均匀，之后加入河砂一起干拌3分钟，得到干混料；然后将脂肪族高效减水剂和聚丙烯酰胺与水混合搅拌均匀后加入干混料中混合拌和,搅拌3分钟，搅拌均匀，得到抗水分散抗水溶蚀的同步注浆材料(即可进行灌注)。配合比如表I，测试结果见表2。实施例4:一种无水泥抗水分散抗水溶蚀的同步注浆材料的制备方法，它包括如下步骤I)原材料的选取各组分重量配比(kg/m3)为磷石膏280，粉煤灰+矿渣微粉+钢渣粉300，凹凸棒粘土 29，聚丙烯酰胺1. 2，脂肪族高效减水剂2. 3，河砂865，水338 ;其中粉煤灰、矿渣微粉、钢渣粉占三者之和的总量百分比为粉煤灰65%、矿渣微粉25%,钢渣粉10%。所述的磷石膏为磷肥厂的固体废弃物，主要成分为原状二水磷石膏；所述的粉煤灰为一级或二级粉煤灰，比表面积大于3500cm2/g ;所述的矿渣微粉为高炉矿渣，比表面积大于4500cm2/g ;所述的钢渣粉为市面上能买到的生钢渣粉，有效CaO含量彡60% ;所述的聚丙烯酰胺为白色或类白色颗粒状粉末，无臭，速溶，分子量1200万；所述的脂肪族高效减水剂减水率为20% -25%，液态；所述的河砂细度模数为I. 5-2. 6。所述的凹凸棒粘土 江苏淮源矿业有限公司生产，凹凸棒石含量80% -85%。2)先磷石膏、粉煤灰、矿渣微粉、钢渣粉、凹凸棒粘土混合均匀，之后加入河砂一起干拌3分钟，得到干混料；然后将脂肪族高效减水剂和聚丙烯酰胺与水混合搅拌均匀后加入干混料中混合拌和,搅拌3分钟，搅拌均匀，得到抗水分散抗水溶蚀的同步注浆材料(即可进行灌注)。配合比如表I，测试结果见表2。实施例5 一种无水泥抗水分散抗水溶蚀的同步注浆材料的制备方法，它包括如下步骤I)原材料的选取各组分重量配比(kg/m3)为磷石膏280，粉煤灰+矿渣微粉+钢渣粉300，凹凸棒粘土 29，聚丙烯酰胺1. 2，脂肪族高效减水剂2. 3，河砂865，水340 ;其中粉煤灰、矿渣微粉、钢渣粉占三者之和的总量百分比为粉煤灰60%、矿渣微粉25%、钢渣粉15%。 所述的磷石膏为磷肥厂的固体废弃物，主要成分为原状二水磷石膏；所述的粉煤灰为一级或二级粉煤灰，比表面积大于3500cm2/g ;所述的矿渣微粉为高炉矿渣，比表面积大于4500cm2/g ;所述的钢渣粉为市面上能买到的生钢渣粉，有效CaO含量彡60% ;所述的聚丙烯酰胺为白色或类白色颗粒状粉末，无臭，速溶，分子量1000万；所述的脂肪族高效减水剂减水率为20% -25%，液态；所述的河砂细度模数为I. 5-2. 6。所述的凹凸棒粘土 江苏淮源矿业有限公司生产，凹凸棒石含量80% -85%。2)先磷石膏、粉煤灰、矿渣微粉、钢渣粉、凹凸棒粘土混合均匀，之后加入河砂一起干拌3分钟，得到干混料；然后将脂肪族高效减水剂和聚丙烯酰胺与水混合搅拌均匀后加入干混料中混合拌和,搅拌3分钟，搅拌均匀，得到抗水分散抗水溶蚀的同步注浆材料(即可进行灌注)。配合比如表I，测试结果见表2。实施例6 种抗水分散抗水溶蚀的同步注浆材料的制备方法，包括如下步骤I)原材料选取按各组分的重量配比(kg/m3)为磷石膏250，粉煤灰+矿渣微粉+钢渣粉250，凹凸棒粘土 25，聚丙烯酰胺1，脂肪族高效减水剂2，河砂800，水400 ；其中粉煤灰、矿渣微粉、钢渣粉占三者之和的重量百分百数为粉煤灰0.5%，矿渣微粉0.5%，钢渣粉99%;选取磷石膏、粉煤灰、矿渣微粉、钢渣粉、凹凸棒粘土、聚丙烯酰胺、脂肪族闻效减水剂、河砂和水；所述的磷石膏为磷肥厂的固体废弃物，主要成分为原状二水磷石膏。所述的粉煤灰为1级粉煤灰或II级粉煤灰，比表面积> 3500(^2/^，需水量比不大于95<%。所述的矿渣微粉S95级高炉矿粉，比表面积> 4000cm2/g。所述的钢渣粉碱度系数Ka(CaO/(Si02+P205))彡3. 0，比表面积彡4500cm2/go所述的凹凸棒粘土 江苏淮源矿业有限公司生产，凹凸棒石含量80%-85%。所述的聚丙烯酰胺白色或类白色颗粒状粉末，无臭，易溶，分子量1000万。所述的脂肪族高效减水剂棕褐色液体，减水率20% -25%。所述的河砂细度模数I. 5-2. 6。2)先磷石膏、粉煤灰、矿渣微粉、钢渣粉、凹凸棒粘土混合均匀，之后加入河砂一起干拌3分钟，得到干混料；然后将脂肪族高效减水剂和聚丙烯酰胺与水混合搅拌均匀后加入干混料中混合拌和,搅拌3分钟，搅拌均匀，得到抗水分散抗水溶蚀的同步注浆材料(即可进行灌注)。配合比如表I，测试结果见表2。
实施例7 种抗水分散抗水溶蚀的同步注浆材料的制备方法，包括如下步骤I)原材料选取按各组分的重量配比(kg/m3)为磷石膏350，粉煤灰+矿渣微粉+钢渣粉400，凹凸棒粘土 40，聚丙烯酰胺I. 4，脂肪族高效减水剂2. 8，河砂1000，水400 ;其中粉煤灰、矿渣微粉、钢渣粉占三者之和的重量百分百数为粉煤灰99%，矿渣微粉
0.5%，钢渣粉0.5% ;选取磷石膏、粉煤灰、矿渣微粉、钢渣粉、凹凸棒粘土、聚丙烯酰胺、月旨 肪族闻效减水剂、河砂和水；所述的磷石膏为磷肥厂的固体废弃物，主要成分为原状二水磷石膏。所述的粉煤灰为1级粉煤灰或II级粉煤灰，比表面积> 3500(^2/^，需水量比不大于95<%。所述的矿渣微粉S95级高炉矿粉，比表面积> 4000cm2/g。所述的钢渣粉碱度系数Ka(CaO/(Si02+P205))彡3. 0，比表面积彡4500cm2/go所述的凹凸棒粘土 江苏淮源矿业有限公司生产，凹凸棒石含量80%-85%。所述的聚丙烯酰胺白色或类白色颗粒状粉末，无臭，易溶，分子量800万。所述的脂肪族高效减水剂棕褐色液体，减水率20%-25%。所述的河砂细度模数I. 5-2. 6。2)先磷石膏、粉煤灰、矿渣微粉、钢渣粉、凹凸棒粘土混合均匀，之后加入河砂一起干拌3分钟，得到干混料；然后将脂肪族高效减水剂和聚丙烯酰胺与水混合搅拌均匀后加入干混料中混合拌和,搅拌3分钟，搅拌均匀，得到抗水分散抗水溶蚀的同步注浆材料(即可进行灌注)。配合比如表I，测试结果见表2。实施例8:种抗水分散抗水溶蚀的同步注浆材料的制备方法，包括如下步骤I)原材料选取按各组分的重量配比(kg/m3)为磷石膏250，粉煤灰+矿渣微粉+钢渣粉250，凹凸棒粘土 40，聚丙烯酰胺I. 4，脂肪族高效减水剂2. 8，河砂1000，水200 ;其中粉煤灰、矿渣微粉、钢渣粉占三者之和的重量百分百数为粉煤灰0. 5%，矿渣微粉99%，钢渣粉0.5%;选取磷石膏、粉煤灰、矿渣微粉、钢渣粉、凹凸棒粘土、聚丙烯酰胺、月旨肪族闻效减水剂、河砂和水；所述的磷石膏为磷肥厂的固体废弃物，主要成分为原状二水磷石膏。所述的粉煤灰为1级粉煤灰或II级粉煤灰，比表面积> 3500(^2/^，需水量比不大于95<%。所述的矿渣微粉S95级高炉矿粉，比表面积> 4000cm2/g。所述的钢渣粉碱度系数Ka(CaO/(Si02+P205))彡3. 0，比表面积彡4500cm2/go所述的凹凸棒粘土 江苏淮源矿业有限公司生产，凹凸棒石含量80%-85%。所述的聚丙烯酰胺白色或类白色颗粒状粉末，无臭，易溶，分子量800万。所述的脂肪族高效减水剂棕褐色液体，减水率20%-25%。所述的河砂细度模数I. 5-2. 6。2)先磷石膏、粉煤灰、矿渣微粉、钢渣粉、凹凸棒粘土混合均匀，之后加入河砂一起干拌3分钟，得到干混料；然后将脂肪族高效减水剂和聚丙烯酰胺与水混合搅拌均匀后加入干混料中混合拌和,搅拌3分钟，搅拌均匀，得到抗水分散抗水溶蚀的同步注浆材料(即可进行灌注)。配合比如表1，测试结果见表2。表I.同步注衆材料的配合比(kg/m3)
权利要求
1.一种无水泥抗水分散抗水溶蚀的同步注浆材料，它主要由下述组分组成磷石膏、粉煤灰、矿渣微粉、钢渣粉、凹凸棒粘土、聚丙烯酰胺、脂肪族高效减水剂、河砂和水，各组分的重量配比为磷石膏250-350kg/m3，粉煤灰+矿渣微粉+钢渣粉250-400kg/m3，凹凸棒粘土 25-40kg/m3,聚丙烯酰胺1_1. 4kg/m3,脂肪族高效减水剂2_2. 8kg/m3,河砂800-1000kg/m3，水200-400kg/m3 ;其中粉煤灰、矿渣微粉、钢渣粉占三者之和的重量百分百数为粉煤灰0. 5-99%，矿渣微粉0. 5-99%，钢渣粉0. 5-99% ;将磷石膏、粉煤灰、矿渣微粉、钢渣粉、凹凸棒粘土、聚丙烯酰胺、脂肪族高效减水剂、河砂和水混合搅拌，得到所需的同步注浆材料。
2.根据权利要求I所述的一种无水泥抗水分散抗水溶蚀的同步注浆材料，其特征是所述的粉煤灰为I级粉煤灰或II级粉煤灰，比表面积> 3500cm2/g,需水量比不大于95%。
3.根据权利要求I所述的一种无水泥抗水分散抗水溶蚀的同步注浆材料，其特征是所述的粉煤灰为所述的矿渣微粉S95级高炉矿粉，比表面积> 4000cm2/g。
4.根据权利要求I所述的一种无水泥抗水分散抗水溶蚀的同步注浆材料，其特征是所述的粉煤灰为:所述的钢渣粉碱度系数1化&0/(5102+ 205))彡3.0，比表面积^ 4500cm2/g。
5.根据权利要求I所述的一种无水泥抗水分散抗水溶蚀的同步注浆材料，其特征是所述的粉煤灰为所述的聚丙烯酰胺分子量800-1600万。
6.根据权利要求I所述的一种无水泥抗水分散抗水溶蚀的同步注浆材料，其特征是所述的粉煤灰为所述的河砂细度模数I. 5-2. 6。
7.一种制备如权利要求I所述的一种无水泥抗水分散抗水溶蚀的同步注浆材料的方法，其特征在于它包括如下步骤 1)原材料选取按各组分的重量配比为磷石膏250-350kg/m3,粉煤灰+矿洛微粉+钢渣粉250-400kg/m3，凹凸棒粘土 25_40kg/m3，聚丙烯酰胺1-1. 4kg/m3，脂肪族高效减水剂2-2. 8kg/m3，河砂800-1000kg/m3，水200_400kg/m3 ;其中粉煤灰、矿渣微粉、钢渣粉占三者之和的重量百分百数为粉煤灰0. 5-99%，矿渣微粉0. 5-99%，钢渣粉0. 5-99% ;选取磷石膏、粉煤灰、矿渣微粉、钢渣粉、凹凸棒粘土、聚丙烯酰胺、脂肪族高效减水剂、河砂和水； 2)先磷石膏、粉煤灰、矿渣微粉、钢渣粉、凹凸棒粘土混合均匀，之后加入河砂一起干拌3分钟，得到干混料；然后将脂肪族高效减水剂和聚丙烯酰胺与水混合搅拌均匀后加入干混料中混合拌和，搅拌3分钟，搅拌均匀，得到抗水分散抗水溶蚀的同步注浆材料。
全文摘要
本发明涉及到一种盾构隧道同步注浆材料及其制备方法。一种无水泥抗水分散抗水溶蚀的同步注浆材料，它主要由下述组分组成磷石膏、粉煤灰、矿渣微粉、钢渣粉、凹凸棒粘土、聚丙烯酰胺、脂肪族高效减水剂、河砂和水，各组分的重量配比为磷石膏250-350kg/m3，粉煤灰+矿渣微粉+钢渣粉250-400kg/m3，凹凸棒粘土25-40kg/m3，聚丙烯酰胺1-1.4kg/m3，脂肪族高效减水剂2-2.8kg/m3，河砂800-1000kg/m3，水200-400kg/m3；其中粉煤灰、矿渣微粉、钢渣粉占三者之和的重量百分百数为粉煤灰0.5-99％，矿渣微粉0.5-99％，钢渣粉0.5-99％；混合搅拌，得到所需的同步注浆材料。它具有抗水分散、抗水溶蚀性能，流动度好、施工性能好、不堵管，可用时间长、后期强度增长快的特点。
文档编号C04B28/08GK102617095SQ20111038694
公开日2012年8月1日 申请日期2011年11月29日 优先权日2011年11月29日
发明者丁庆军, 周少东, 徐建平, 林建平, 林文书, 王彪, 王红喜, 王腾飞, 田焜, 胡曙光, 黄修林 申请人:武汉地铁集团有限公司, 武汉理工大学