一种缓凝型高抗硫酸盐水泥稳定浆液的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种缓凝型高抗硫酸盐水泥稳定浆液，是针对地下水具有硫酸盐侵蚀性的松软破碎地层，采用新近发明的一种“自上而下，钻灌一体，高压冲挤”灌浆工艺进行灌浆处理，而配套研究的一种同时兼顾钻孔护壁与钻孔灌浆双用水泥稳定浆液。该缓凝型高抗硫酸盐水泥稳定浆液由纯高抗硫酸盐水泥浆液添加稳定剂、缓凝剂和消泡剂形成。该缓凝型高抗硫酸盐水泥稳定浆液具有一定的抗硫酸盐侵蚀性，较长的有效使用时间，较小的析水率与失水量，良好的稳定性与流动性，可广泛应用于水电、市政、矿山、交通等领域对地下水具有硫酸盐侵蚀性的不良地质体进行灌浆处理工程。
【专利说明】一种缓凝型高抗硫酸盐水泥稳定浆液
【技术领域】
[0001] 本发明属于工程建筑基础加固与防渗水泥灌浆【技术领域】，具体涉及一种缓凝型高 抗硫酸盐水泥稳定浆液，可广泛应用于水电、市政、矿山、交通等领域对地下水具有硫酸盐 侵蚀性的不良地质体进行灌浆处理工程。
【背景技术】
[0002] 向家坝水电站坝基挠曲核部破碎带碎屑状不良地质体作为向家坝水电站主要工 程地质问题，工程建设期间先后开展了多排水泥浆材帷幕灌浆。为确保挠曲核部破碎带碎 屑状不良地质体高水头运行条件下长期渗流稳定，大坝蓄水运行后，部分坝段进行了补强 灌浆。根据大坝蓄水后坝基渗流条件，补强灌浆分为两个阶段进行实施，其中第一阶段为 "固孔止水"阶段，灌浆工艺采用了新近发明的一种"自上而下，钻灌一体，高压冲挤"灌浆新 工艺（该工艺已申请专利，专利号为201210348150. 2,并已批准为水利水电行业工法，工法 编号为SDGF1039-2014)。所谓"自上而下、钻灌一体、高压冲挤"灌浆，就是将钻孔与灌浆合 为一体，灌浆钻孔采用一种高压冲挤灌浆钻具，直接利用一种稳定浆液作为钻孔冲洗液。钻 孔过程中，通过往复脉动高压灌浆泵向孔底脉冲式压入浆液，在孔内高压冲挤钻灌机具局 部封阻作用下，瞬间产生一定的脉冲灌浆压力，随钻随灌，护灌结合。
[0003] 类似于向家坝的坝基深部地下水具有一定的硫酸盐侵蚀性，补强灌浆材料要求采 用高抗硫酸盐水泥。由于高抗硫酸水泥相比普通硅酸盐水泥容易析水分离，稳定性极差。现 有技术中使用普通水泥作为稳定浆液时，通常采用添加市场上缓凝型减水来改善浆液的稳 定性与有效使用时间。然而，由于高抗硫酸盐水泥中限制了 C3S和C3A的含量，其水泥水化 反应机理发生了一定的改变，实验研究表明，高抗硫酸盐水泥添加市场上普通缓凝型减水 齐IJ (例如FDN-2、聚系减水剂、木质素磺酸盐、葡萄酸盐和JM缓凝型等）相反会降低浆液的 稳定性能。
[0004] 故此，针对此技术问题，研发一种适合"自上而下、钻灌一体、高压冲挤"灌浆工艺 所要求的钻孔护壁和钻孔灌浆双用缓凝型高抗硫酸盐水泥稳定浆液具有重要意义。该钻灌 浆液需要解决高抗硫酸水泥浆液容易析水分离、稳定性差，尤其是添加市场上普通缓凝型 减水剂相反会降低浆液稳定性等技术难题。
【发明内容】
[0005] 针对现有某些基础处理水泥灌浆工程采用的一种"自上而下，钻灌一体，高压冲 挤"灌浆新工艺要求，以及地下水具有硫酸盐侵蚀性工程特性，为解决高抗硫酸水泥浆液容 易析水、稳定性差，尤其是添加市场上普通缓凝型减水剂相反会降低浆液稳定性等技术难 题，本发明提供了一种缓凝型高抗硫酸盐水泥稳定浆液，该缓凝型高抗硫酸盐水泥稳定浆 液具有一定的抗硫酸盐侵蚀性，较长的有效使用时间，很小的析水率与失水量，良好的稳定 性与流动性。
[0006] 为了使缓凝型高抗硫酸盐水泥稳定浆液达到应有的技术性能，本发明采用以下技 术方案：
[0007] -种缓凝型高抗硫酸盐水泥稳定浆液，它由纯高抗硫酸盐水泥浆液添加稳定剂、 缓凝剂和消泡剂形成；所述稳定剂由膨润土和水溶型羟丙基甲基纤维素组成；其中膨润土 掺量为纯高抗硫酸盐水泥浆液中水泥质量1% -7%，羟丙基甲基纤维素掺量为纯高抗硫酸 盐水泥浆液中水泥质量〇. 02% -0. 5% ;所述缓凝剂为六偏磷酸钠，掺量为纯高抗硫酸盐水 泥浆液中水泥质量0.2% -1.0%。
[0008] 所述纯高抗硫酸盐水泥浆液中的水泥优选为强度等级不低于32. 5MPa高抗硫酸 盐水泥；所述纯高抗硫酸盐水泥浆液的水灰比优选为〇. 4:1-1. 5:1，水灰比进一步优选为 0. 6:1-0. 9:1〇
[0009] 所述稳定剂由膨润土和水溶型羟丙基甲基纤维素组成；纯高抗硫酸盐水泥浆中添 加膨润土与水溶性羟丙基甲基纤维素组剂，不仅可以提高水泥颗粒在水中的分散性，同时 可大大提高水泥颗粒的悬浮性。
[0010] 所述缓凝剂为六偏磷酸钠，掺量为纯高抗硫酸盐水泥浆液水泥质量〇. 2 % -1. 0%。 六偏磷酸钠不但有缓凝作用，而且还可以起到对水泥颗粒分散效果，进一步改善了缓凝型 高抗硫酸盐水泥稳定浆液的流动性。通过调整六偏磷酸钠添加量，可以适当调整浆液有效 使用时间。
[0011] 所述消泡剂为市售乳液消泡剂如DF-8868等，掺量为纯高抗硫酸盐水泥浆液水泥 质量0.05% -0.3%，主要用于对水泥稳定浆加入羟丙基甲基纤维素后所产生的气泡进行 消除，确保水泥浆结石体的密实性与高强度。
[0012] 所述缓凝型高抗硫酸盐水泥稳定浆液的制备方法，按照所述比例，先将稳定剂和 缓凝剂加入水中搅拌均匀，再加入水泥，最后加入消泡剂，搅拌均匀。
[0013] 与现有技术相比，本发明有益效果是：
[0014] 通过对纯高抗硫酸盐水泥浆液分别添加稳定剂、缓凝剂、消泡剂进行改性，尤其是 添加六偏磷酸钠作为本发明缓凝型高抗硫酸盐水泥浆液的缓凝剂，不仅可以通过调整六偏 磷酸钠添加量达到调整"自上而下，钻灌一体，高压冲挤"灌浆工艺与其他灌浆工艺所需要 的浆液有效使用时间，而且还可以进一步改善浆液的稳定性与流动性，从而较好地解决了 高抗硫酸盐水泥添加市场上普通缓凝型减水剂相反会降低浆液稳定性能的技术难题。
【具体实施方式】
[0015] 下面通过具体对比例与实施例对本发明进一步的描述，分别对纯高抗硫酸盐水泥 浆添加不同比例的稳定剂、缓凝剂、消泡剂后所形成的浆液，进行2h析水率、初始和8h标准 野外漏斗粘度、初凝时间等测定与对比分析，以阐明本发明的一种缓凝型高抗硫酸盐水泥 稳定浆液的优越性。
[0016] 浆液性能测定使用IOOml量筒测量浆液的析水率，标准野外漏斗测量浆液的漏斗 粘度，维卡仪测量浆液的初凝时间。
[0017] 对比例1 :本对比例采用水灰比（水和水泥的质量比）为0. 7 :1的纯高抗硫酸盐 水泥浆液，其测定的浆液性能见表1。
[0018] 对比例2 :本对比例采用水灰比为0. 8 :1的纯高抗硫酸盐水泥浆液，其测定的浆液 性能见表1。
[0019] 对比例3 :本对比例水灰比为0. 7 :1的纯高抗硫酸盐水泥浆液，按水泥质量百分比 掺入3%膨润土形成的稳定楽液，其测定的楽液性能见表1。
[0020] 对比例4 :本对比例采用水灰比为0. 8 :1的纯高抗硫酸盐水泥楽液,按水泥质量百 分比掺入3%膨润土后形成的稳定浆液，其测定的浆液性能见表1。
[0021] 实施例1 :本实施例采用水灰比为0. 7 :1的纯高抗硫酸盐水泥楽液,按水泥质量百 分比掺入3%膨润土，0. 08%羟丙基甲基纤维素，0. 2%消泡剂后形成的稳定浆液，其测定的 浆液性能见表1。
[0022] 浆液配制方法，将膨润土、羟丙基甲基纤维素按质量配比加入所需水中搅拌均匀， 再加入水泥，最后加入消泡剂，使用800转/min搅拌机搅拌5-8min搅拌均勻。
[0023] 实施例2 :本实施例采用水灰比为0. 8 :1的纯高抗硫酸盐水泥楽液,按水泥质量百 分比掺入3%膨润土，0. 12%羟丙基甲基纤维素，0. 3%消泡剂后形成的稳定浆液，其测定的 浆液性能见表1。
[0024] 浆液配制方法同实施例1。
[0025] 实施例3 :本实施例采用水灰比为0. 7 :1的纯高抗硫酸盐水泥楽液,按水泥质量百 分比掺入3%膨润土，0. 08%羟丙基甲基纤维素，0. 4%六偏磷酸钠，0. 2%消泡剂后形成的 稳定浆液，其测定的浆液性能见表1。
[0026] 浆液配制方法，将膨润土、羟丙基甲基纤维素、六偏磷酸钠按质量配比加入所需水 中搅拌均勻，再加入水泥，最后加入消泡剂，使用800转/min搅拌机搅拌5-8min搅拌均勻。
[0027] 实施例4 :本实施例采用水灰比为0. 8 :1的纯高抗硫酸盐水泥楽液,按水泥质量百 分比掺入3%膨润土，0. 12%羟丙基甲基纤维素，0. 6%六偏磷酸钠，0. 3%消泡剂后形成的 稳定浆液，其测定的浆液性能见表1。
[0028] 浆液配制方法同实施例3。
[0029] 表1不同配比的高抗硫酸盐水泥浆液性能对比分析表
[0030]
【权利要求】
1. 一种缓凝型高抗硫酸盐水泥稳定浆液，其特征在于，它由纯高抗硫酸盐水泥浆液添 加稳定剂、缓凝剂和消泡剂形成； 所述稳定剂由膨润土和水溶型羟丙基甲基纤维素组成；其中膨润土掺量为纯高抗硫酸 盐水泥浆液中水泥质量的1%_7%，羟丙基甲基纤维素掺量为纯高抗硫酸盐水泥浆液中水泥 质量的 0. 02%-0. 5% ; 所述缓凝剂为六偏磷酸钠，掺量为纯高抗硫酸盐水泥浆液中水泥质量的〇. 2%-1. 0%。
2. 根据权利要求1所述的一种缓凝型高抗硫酸盐水泥稳定浆液，其特征在于，所述纯 高抗硫酸盐水泥浆液中水泥为强度等级不低于32. 5MPa高抗硫酸盐水泥。
3. 根据权利要求1所述的一种缓凝型高抗硫酸盐水泥稳定浆液，其特征在于，所述纯 高抗硫酸盐水泥浆液的水灰比为〇. 4:1-1. 5:1。
4. 根据权利要求1-3之一所述的一种缓凝型高抗硫酸盐水泥稳定浆液，其特征在于， 所述消泡剂为市售乳液消泡剂，掺量为纯高抗硫酸盐水泥浆液中水泥质量的0. 05%-0. 3%。
【文档编号】C04B24/38GK104310847SQ201410541772
【公开日】2015年1月28日 申请日期:2014年10月14日 优先权日:2014年10月14日
【发明者】胡大可, 彭文祥, 陈安重, 赵跃奇, 王毅, 刘良平, 彭振斌 申请人:中国电建集团中南勘测设计研究院有限公司, 中南大学