新型注浆加固水泥基材料制备方法与流程

[0001]
本发明涉及建筑材料技术领域，具体涉及一种新型注浆加固水泥基材料制备方法。


背景技术：

[0002]
随着三峡库区蓄水位提升，对库区边坡库岸等地质灾害治理带来了较大的挑战。岩体破裂或混凝土构件产生裂缝，通过注浆能控制隧道衬砌支护、路基修筑、边坡治理等工程在施工期间的温度裂缝，还能处理运营服役期间发生的，外界复杂环境变化等情况而引起的裂缝。而传统的水泥和石灰注浆堵水或者配置的注浆加固已经不能满足库岸边坡周期性干湿交替地质环境条件的需要，这就需要开发更经济、更高效的注浆加固水泥基材料来提高注浆加固力学性能和作用效果。
[0003]
总结认为，现有的注浆加固水泥基材料存在以下缺点及不足：
[0004]
1.加固材料中的矿物组成及其地下水特性对水泥－水玻璃浆材的加固改良机理有较大影响，地下水能直接使原配比的水泥－水玻璃浆液稀释，从而使凝结时间延缓，并导致凝结体强度降低。
[0005]
2.普通的水泥基材料难以通过水泥－水玻璃注浆材料对游泥质土体的加固起到改良效果。土层中所含盐碱类化学成分及腐殖质也能使浆液凝结时间延缓，并导致凝结体强度降低。
[0006]
3.采用当前的水泥基材料加固后，渗透系数明显降低而抗剪强度明显提高。对水泥和水玻璃液浆的凝结时间和抗压强度等基本性能进行试验分析的基础上，不能结合工程实际情况选取恰当的注浆参数进行加固体积较大的载体，内部的注浆加固流出后由载体自身所产生的孔洞造成基体缺陷，可能会影响其抗压、抗渗等力学性能。
[0007]
4.当前市场的加固材料工艺复杂，造价成本较高，难以实现在一般工程中的普遍应用。
[0008]
因此，为解决以上问题，需要一种新型注浆加固水泥基材料制备方法，能够有效提高凝结体强度，抗压抗渗力学性能得到提升，且简化加固材料的工艺，降低成本，适用性更强。


技术实现要素：

[0009]
有鉴于此，本发明的目的是克服现有技术中的缺陷，提供新型注浆加固水泥基材料制备方法，能够有效缩短水泥基材的凝结时间，提高凝结体强度，抗压抗渗力学性能得到提升，且简化加固材料的工艺，降低成本，适用性更强。
[0010]
本发明的新型注浆加固水泥基材料制备方法，通过对建筑垃圾进行研磨得到基材原料，并将水和水泥与基材原料按比例配制搅拌形成注浆加固水泥基材料，其中，水、水泥及基材原料的配比为1.8-2.1：1：0.68-0.75或2.4-2.7：1：1：0.68-0.75。
[0011]
进一步，所述建筑垃圾为废弃混凝土普通粘土砖。
[0012]
进一步，所述建筑垃圾的强度等级为c20或c30。
[0013]
将水泥、粘土、建筑垃圾(废弃混凝土、普通粘土砖)、水玻璃等为原料，按照水、水泥、废弃混凝土、砖，按照一定的配合比配制而成；
[0014]
本发明中，水、水泥、废弃混凝土(c20、c30、c40)配合比为1.8-2.1：1：0.68-0.75和1.8-2.1：1：0.48-0.51，水、废弃粘土砖、水泥、废弃混凝土(c20、c30、c40)配合比为2.4-2.7：1：1：0.68-0.75，水、水泥、水玻璃、废弃混凝土(c20、c30、c40)配合比为1.8-2.1：0.5：0.5：0.5，运用数显液压万能试验机(wes-1000)、微机控制电液伺服万能试验机(waw－600b)、岩石切割机(dq-4600)、双面磨石机(shm-200)、岩石钻孔取芯机(zs－100)、球磨机(rk/zqm)等试验设备，开展加固材料力学性能直接剪切试验(含正常养护状态、两次干交替循环后饱和状态)、岩石破裂面加固后力学试验得到新型注浆加固水泥基材料。实验所得数据如下：
[0015]
注浆加固水泥基材料中水、水泥、废弃混凝土(c20)配合比为1.8-2.1：1：0.68-0.75注浆材料剪切试验力学参数，c＝6.073mpa,φ＝32.0
°
，有法向压力8mpa，抗剪强度11.4mpa。
[0016]
注浆加固水泥基材料中水、废弃粘土砖、水泥、废弃混凝土(c20)配合比为2.4-2.7：1：1：0.75注浆材料剪切试验力学参数，c＝4.52mpa,φ＝45.28
°
，有法向压力8mpa，抗剪强度11.4mpa。
[0017]
进一步，注浆加固水泥基材料中水、水泥、废弃混凝土(c30)配合比为1.8-2.1：1：0.68-0.75注浆材料剪切试验力学参数，c＝6.718mpa,φ＝36.61
°
，有法向压力8mpa，抗剪强度12.53mpa。
[0018]
注浆加固水泥基材料中水、废弃粘土砖、水泥、废弃混凝土(c30)配合比为2.4-2.7：1：1：0.68-0.75注浆材料剪切试验力学参数，c＝5.826mpa,φ＝50.89
°
，有法向压力8mpa，抗剪强度15.28mpa。
[0019]
注浆加固水泥基材料中水、水泥、废弃混凝土(c20)配合比为1.8-2.1：1：0.68-0.75注浆材料两次干湿交替后饱和剪切试验力学参数，c＝3.600mpa,φ＝37.16
°
，有法向压力4mpa，抗剪强度6.77mpa。
[0020]
注浆加固水泥基材料中水、废弃粘土砖、水泥、废弃混凝土(c20)配合比为2.4-2.7：1：1：0.68-0.75注浆材料两次干湿交替后剪切试验力学参数，c＝2.712mpa，φ＝38.061
°
，有法向压力4mpa，抗剪强度5.64mpa。
[0021]
注浆加固水泥基材料中水、水泥、废弃混凝土(c30)配合比为1.8-2.1：1：0.68-0.75注浆材料两次干湿交替后饱和剪切试验力学参数，c＝6.413mpa,φ＝37.42
°
，有法向压力4mpa，抗剪强度9.92mpa。
[0022]
注浆加固水泥基材料中水、废弃粘土砖、水泥、废弃混凝土(c30)配合比为2.4-2.7：1：1：0.75注浆材料两次干湿交替后饱和剪切试验力学参数，c＝7.506mpa,φ＝21.80
°
，有法向压力4mpa，抗剪强度9.12mpa。
[0023]
注浆加固水泥基材料中水、水泥、废弃混凝土(c20)配合比为1.8-2.1：1：0.68-0.75注浆材料抗压强度试验力学参数，抗压强度在平均值33.16mpa。
[0024]
注浆加固水泥基材料中水、水泥、废弃混凝土(c30)配合比为1.8-2.1：1：0.68-0.75注浆材料抗压强度试验力学参数，抗压强度在平均值39.80mpa。
[0025]
注浆加固水泥基材料中水、废弃粘土砖、水泥、废弃混凝土(c30)配合比为2.4-2.7：1：1：0.68-0.75注浆材料抗压强度试验力学参数，抗压强度在平均值32.03mpa。
[0026]
注浆加固水泥基材料中水、水泥、废弃混凝土(c20)配合比为1.8-2.1：1：0.68-0.75注浆材料两次干湿交替后饱和抗压强度试验力学参数，抗压强度在平均值33.58mpa。
[0027]
注浆加固水泥基材料中水、废弃粘土砖、水泥、废弃混凝土(c20)配合比为2.4-2.7：1：1：0.68-0.75注浆材料两次干湿交替后饱和抗压强度试验力学参数，抗压强度在平均值27.67mpa。
[0028]
注浆加固水泥基材料中水、水泥、废弃混凝土(c30)配合比为1.8-2.1：1：0.68-0.75注浆材料两次干湿交替后饱和抗压强度试验力学参数，抗压强度在平均值23.80mpa。
[0029]
本发明的有益效果是：本发明公开的一种新型注浆加固水泥基材料制备方法，按照比例配置的注浆材料粘度低，流动性和可注性好，易于进入细小孔隙(裂隙)地层；注浆材料水泥浆液稳定性好，不析水沉淀，凝结后能形成密实坚固的结石；注浆材料凝结时间长以及浆体收缩小，且可以搭配具有相对较粗的水泥颗粒；注浆材料中掺入粘土、水玻璃、膨润土、粉煤灰、火山灰等掺合料可改善普通水泥浆体性能；将建筑垃圾废物利用，发展绿色建材，成本低廉，具备环保性和经济性，相比具有制备方法简单、成本低等优点，能极大的推广库区库岸边坡的裂缝治理，在实际工程中可以广泛应用，具有重要的应用价值和现实意义。
附图说明
[0030]
下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述：
[0031]
图1为本发明的力学实验数据记录表；
[0032]
图2为本发明的制备过程流程图。
具体实施方式
[0033]
图1为本发明的力学实验数据记录表，图2为本发明的制备过程流程图，如图所示，本实施例中的新型注浆加固水泥基材料制备方法通过对建筑垃圾进行研磨得到基材原料，并将水和水泥与基材原料按比例配制搅拌形成注浆加固水泥基材料，其中，水、水泥及基材原料的配比为1.8-2.1：1：0.68-0.75或2.4-2.7：1：1：0.68-0.75。
[0034]
本实施例中，所述建筑垃圾为废弃混凝土普通粘土砖。
[0035]
本实施例中，所述建筑垃圾的强度等级为c20或c30。
[0036]
将水泥、粘土、建筑垃圾(废弃混凝土、普通粘土砖)、水玻璃等为原料，按照水、水泥、废弃混凝土、砖，按照一定的配合比配制而成；
[0037]
本发明中，水、水泥、废弃混凝土(c20、c30、c40)配合比为1.8-2.1：1：0.68-0.75和1.8-2.1：1：0.48-0.51，水、废弃粘土砖、水泥、废弃混凝土(c20、c30、c40)配合比为2.4-2.7：1：1：0.68-0.75，水、水泥、水玻璃、废弃混凝土(c20、c30、c40)配合比为1.8-2.1：0.5：0.5：0.5，运用数显液压万能试验机(wes-1000)、微机控制电液伺服万能试验机(waw－600b)、岩石切割机(dq-4600)、双面磨石机(shm-200)、岩石钻孔取芯机(zs－100)、球磨机(rk/zqm)等试验设备，开展加固材料力学性能直接剪切试验(含正常养护状态、两次干交替循环后饱和状态)、岩石破裂面加固后力学试验得到新型注浆加固水泥基材料。实验所得数据如下：
[0038]
注浆加固水泥基材料中水、水泥、废弃混凝土(c20)配合比为1.8-2.1：1：0.68-0.75注浆材料剪切试验力学参数，c＝6.073mpa,φ＝32.0
°
，有法向压力8mpa，抗剪强度11.4mpa。
[0039]
注浆加固水泥基材料中水、废弃粘土砖、水泥、废弃混凝土(c20)配合比为2.4-2.7：1：1：0.75注浆材料剪切试验力学参数，c＝4.52mpa,φ＝45.28
°
，有法向压力8mpa，抗剪强度11.4mpa。
[0040]
本实施例中，注浆加固水泥基材料中水、水泥、废弃混凝土(c30)配合比为1.8-2.1：1：0.68-0.75注浆材料剪切试验力学参数，c＝6.718mpa,φ＝36.61
°
，有法向压力8mpa，抗剪强度12.53mpa。
[0041]
注浆加固水泥基材料中水、废弃粘土砖、水泥、废弃混凝土(c30)配合比为2.4-2.7：1：1：0.68-0.75注浆材料剪切试验力学参数，c＝5.826mpa,φ＝50.89
°
，有法向压力8mpa，抗剪强度15.28mpa。
[0042]
注浆加固水泥基材料中水、水泥、废弃混凝土(c20)配合比为1.8-2.1：1：0.68-0.75注浆材料两次干湿交替后饱和剪切试验力学参数，c＝3.600mpa,φ＝37.16
°
，有法向压力4mpa，抗剪强度6.77mpa。
[0043]
注浆加固水泥基材料中水、废弃粘土砖、水泥、废弃混凝土(c20)配合比为2.4-2.7：1：1：0.68-0.75注浆材料两次干湿交替后剪切试验力学参数，c＝2.712mpa，φ＝38.061
°
，有法向压力4mpa，抗剪强度5.64mpa。
[0044]
注浆加固水泥基材料中水、水泥、废弃混凝土(c30)配合比为1.8-2.1：1：0.68-0.75注浆材料两次干湿交替后饱和剪切试验力学参数，c＝6.413mpa,φ＝37.42
°
，有法向压力4mpa，抗剪强度9.92mpa。
[0045]
注浆加固水泥基材料中水、废弃粘土砖、水泥、废弃混凝土(c30)配合比为2.4-2.7：1：1：0.75注浆材料两次干湿交替后饱和剪切试验力学参数，c＝7.506mpa,φ＝21.80
°
，有法向压力4mpa，抗剪强度9.12mpa。
[0046]
注浆加固水泥基材料中水、水泥、废弃混凝土(c20)配合比为1.8-2.1：1：0.68-0.75注浆材料抗压强度试验力学参数，抗压强度在平均值33.16mpa。
[0047]
注浆加固水泥基材料中水、水泥、废弃混凝土(c30)配合比为1.8-2.1：1：0.68-0.75注浆材料抗压强度试验力学参数，抗压强度在平均值39.80mpa。
[0048]
注浆加固水泥基材料中水、废弃粘土砖、水泥、废弃混凝土(c30)配合比为2.4-2.7：1：1：0.68-0.75注浆材料抗压强度试验力学参数，抗压强度在平均值32.03mpa。
[0049]
注浆加固水泥基材料中水、水泥、废弃混凝土(c20)配合比为1.8-2.1：1：0.68-0.75注浆材料两次干湿交替后饱和抗压强度试验力学参数，抗压强度在平均值33.58mpa。
[0050]
注浆加固水泥基材料中水、废弃粘土砖、水泥、废弃混凝土(c20)配合比为2.4-2.7：1：1：0.68-0.75注浆材料两次干湿交替后饱和抗压强度试验力学参数，抗压强度在平均值27.67mpa。
[0051]
注浆加固水泥基材料中水、水泥、废弃混凝土(c30)配合比为1.8-2.1：1：0.68-0.75注浆材料两次干湿交替后饱和抗压强度试验力学参数，抗压强度在平均值23.80mpa。
[0052]
本发明公开的一种新型注浆加固水泥基材料制备方法，按照比例配置的注浆材料粘度低，流动性和可注性好，易于进入细小孔隙(裂隙)地层；注浆材料水泥浆液稳定性好，
不析水沉淀，凝结后能形成密实坚固的结石；注浆材料凝结时间长以及浆体收缩小，且可以搭配具有相对较粗的水泥颗粒；注浆材料中掺入粘土、水玻璃、膨润土、粉煤灰、火山灰等掺合料可改善普通水泥浆体性能；将建筑垃圾废物利用，发展绿色建材，成本低廉，具备环保性和经济性，相比具有制备方法简单、成本低等优点，能极大的推广库区库岸边坡的裂缝治理，在实际工程中可以广泛应用，具有重要的应用价值和现实意义。
[0053]
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。