一种基于增粘剂单核心的快凝型水泥膏浆及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及灌浆技术领域，具体涉及一种基于增粘剂单核心的快凝型水泥膏浆及 其制备方法。
【背景技术】
[0002] 宽大裂隙灌浆是灌浆施工中最常见的技术难题之一。由于浆液会首先沿着最大裂 隙填充，当填充达到与中等裂隙相接近的状态是，中等裂隙才会得到灌注，而此时浆液可能 已在宽大裂隙中扩散很远；同样，中等裂隙填充到小裂隙宽度时，小裂隙才开始灌注，以此 类推。由于大多数地层中宽窄裂隙并存，因此为实现均匀灌注，往往造成浆液在大裂隙扩散 距离过远，大量浆材被浪费，降低了灌浆工程的性价比。并且，在工程实践中，宽大裂隙常伴 随着高压、大流量、高流速涌水的情况，造成浆料的稀释，甚至影响灌浆工程的质量。
[0003] 为解决这一问题，以往多采用以硅酸盐水泥为基础构成的普通型水泥膏浆材料进 行处理，尤其添加了增粘剂和减水剂后，能够显著改善浆料被浪费或稀释的问题。但是，该 种高触变抗水膏浆也有缺点，那就是胶凝时间过长，其核心在于硅酸盐水泥的胶凝和固化 机制有其本身的局限性。当水灰比（水与水泥用量的比值）在0.4以上时，胶凝反应很难 在2h内完成；而增粘剂的加入使这一进程更加缓慢，作为亲水性高分子化合物的增粘剂将 部分水泥水化所需的水吸附在其表面，影响了水化的过程，从而延长了胶凝时间。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的问题，由于硅酸盐水泥基浆材固 有的特性，很难做到快凝，因此我们选择了硫铝酸盐水泥为基材以保证快凝性和耐久性，以 增粘剂为基础带来浆材的抗水性，以碳酸锂、硫酸锂、氯化锂等无机锂盐作为强力促凝剂， 对因增粘剂的加入造成的缓凝进行回调，得到了具有高触变和抗水特性、并且能够速凝的 新型灌浆材料，适用于大孔隙地层（如岩溶空洞、岩体宽大裂隙、堆石体等）中的灌浆。
[0005] 为实现本发明的上述目的，本发明一方面提供一种基于增粘剂单核心的快凝型水 泥膏浆，包括不包含减水剂的外加剂、水以及硫铝酸盐水泥，其中，所述不包含减水剂的外 加剂在水中搅拌溶解后形成外加剂溶液；水泥和水混合后形成水泥浆；所述水泥浆与外加 剂溶液混合搅拌均匀后形成所述水泥膏浆；所述的不包含减水剂的外加剂、水以及硫铝酸 盐水泥的重量配比为：
[0006] 硫铝酸盐水泥 100
[0007] 水 50-100
[0008] 不包含减水剂的外加剂 0.05-2。
[0009] 其中，所述硫铝酸盐水泥符合国标《硫铝酸盐水泥》GB20472的规定。
[0010] 特别是，所述外加剂包括增粘剂和速凝剂，所述增粘剂和速凝剂的重量比为 1: 0? 2_5 〇
[0011] 尤其是，所述外加剂包括增粘剂、速凝剂和促凝剂，所述增粘剂、速凝剂和促凝剂 的重量比为1:0. 2-5:0. 5-5。
[0012] 特别是，所述外加剂包括增粘剂、速凝剂和保水剂，所述增粘剂、速凝剂和保水剂 的重量比为1:0. 2-5:1-2。
[0013] 尤其是，所述外加剂包括增粘剂、速凝剂、促凝剂和保水剂，所述增粘剂、速凝剂、 促凝剂和保水剂的重量比为1:0. 2-5:0. 5-5:1-2。
[0014] 优选的，所述速凝剂为无机锂盐。
[0015] 更优选的，所述速凝剂为碳酸锂、氯化锂或硫酸锂中的一种或多种。
[0016] 其中，所述增粘剂为聚丙烯酰胺类、木质素类或生物胶类增粘剂中的一种或多种。
[0017] 优选的，所述生物胶类增粘剂为黄原胶、维兰胶、鼠李胶、杰兰胶、多聚甘露糖胶或 其他水溶性生物多糖胶中的一种或多种。
[0018] 更优选的，所述生物胶类增粘剂为维兰胶。
[0019] 其中，所述促凝剂为硅酸钠、硅酸钾、硝酸钠、硝酸钙和硫酸钠中的一种或多种。
[0020] 其中，所述保水剂为聚丙烯酸盐。
[0021] 本发明另一方面保护一种所述水泥膏浆的制备方法，包括如下步骤：
[0022] 1)将不包含减水剂的外加剂放入水中，搅拌至充分溶解，制得外加剂溶液；
[0023] 2)将水泥和水混合，搅拌至充分溶解，制得水泥浆；
[0024] 3)将所述水泥浆与外加剂溶液混合，搅拌均勾，即得。
[0025] 其中，所述硫铝酸盐水泥、水和不包含减水剂的外加剂的重量配比为 100:50-100:0. 05-2。
[0026] 其中，所述步骤3)中，搅拌速度为30-300r/min;搅拌时间为l-5min。
[0027] 与现有技术相比，本发明具有如下优点：
[0028] 1)本发明的快凝型水泥膏浆通过使用硫铝酸盐水泥和速凝剂，克服了普通硅酸盐 水泥水化和胶凝时间过长的缺陷，缩短了施工时间，提高了施工效率；
[0029] 2)本发明的快凝型水泥膏浆通过使用增粘剂和速凝剂，无需添加减水剂，即可实 现水泥膏浆优异的的高触变和抗水性能，节省了对增粘剂和减水剂的配比事先进行调配的 工序，同时避免了粘土、膨润土、粉煤灰等的掺入，降低了操作的复杂度，外加剂的使用更加 灵活，成本更低；
[0030] 3)除生物胶类增粘剂外，其他各类外加剂均是易溶盐类，即使是生物胶类增粘剂， 其水化也比常见的减水剂（如固体型聚羧酸）快，尤其是维兰胶，其操作性能和整体性能都 比传统的双核心水泥膏浆理想；
[0031] 4)本发明的水泥膏浆与传统的硅酸盐类水泥膏浆相比，其凝结时间短，抗动水能 力强，Id抗压强度不小于3MPa，3d抗压强度不小于lOMPa，具有显著的优越性；
[0032] 5)本发明水泥膏浆的灌注不需要特殊设备，常规的双桶搅拌机和3SNS泵完全可 以满足制浆，灌浆工艺亦不需要调整，纯压式或孔口循环式均可满足要求，制备方法简单， 易于操作。
【具体实施方式】
[0033] 实施例1
[0034] 1、按照如下重量配比备料：
[0035] 硫铝酸盐水泥 IOOOOg
[0036] 水 7500g
[0037] 外加剂 IOOg
[0038] 其中，外加剂包括：维兰胶25g，碳酸锂25g、硅酸钠25g和聚丙烯酸钠25g。
[0039] 2、将外加剂放入水中，搅拌至充分溶解，制得外加剂溶液，置于双桶低速搅拌机的 下桶中。
[0040] 3、将硫铝酸盐水泥和水混合，搅拌至充分溶解，制得水泥浆，置于双桶低速搅拌机 的上桶中。
[0041] 4、开启搅拌机，将上桶的水泥浆放入下桶与外加剂溶液混合，搅拌速度为150r/ min，搅拌时间为3min，即得。
[0042] 实施例2
[0043] 1、按照如下重量配比备料：
[0044] 硫铝酸盐水泥 IOOOOg
[0045] 水 5000g
[0046] 外加剂 200g
[0047] 其中，外加剂包括：黄原胶31g，氯化锂154g和硝酸钙15g。
[0048] 2、将外加剂放入水中，搅拌至充分溶解，制得外加剂溶液，置于双桶低速搅拌机的 下桶中。
[0049] 3、将硫铝酸盐水泥和水混合，搅拌至充分溶解，制得水泥浆，置于双桶低速搅拌机 的上桶中。
[0050] 4、开启搅拌机，将上桶的水泥浆放入下桶与外加剂溶液混合，搅拌速度为300r/ min，搅拌时间为lmin，即得。
[0051] 实施例3
[0052]