一种双膨胀填充砂浆的制作方法
【专利说明】
[0001]
技术领域
[0002] 本发明涉及建筑材料和地下工程领域，具体是一种双膨胀填充砂浆。
【背景技术】
[0003] 注浆技术是地下工程中对地层改良的重要手段，最早被欧洲一些国家于19世纪 初叶应用于矿山工程、水坝、基础工程中、其方法是通过将浆液注入到岩上的孔隙或洞中， 浆液经过扩散、凝固、硬化等一系列过程以减小岩上的渗透性，增加其稳定性和强度，实现 岩上加固和堵水目的。而注浆材料灌注需要加压栗送，且浆料在注浆过程中可能会被地下 水侵蚀，因此要求其保水性较高，而强度只需起到支撑土体不致下沉即可。因此在力学强度 方面对隧道盾构填充砂浆的要求并不高，但对其耐久性能和抗渗性能则有较高的要求。
[0004] 我国目前的填充砂浆主要以充填地层、减少地基沉陷量、保证环境安全和作为衬 砌结构的加强层为主要设计目标。由于地层暗流的冲刷侵蚀作用，填充砂浆极易被水冲稀， 造成注浆材料的结构破坏，浆液不但起不到填充、防水和加固等目的，还会出现空隙、积水 等问题，导致管片上浮，地表沉降等现象。所以对填充砂浆的抗水分散、防止管片上浮、抗 渗、微膨胀等性能进行相关研究、评价及设计优化是十分必要的。
【发明内容】
[0005] 本发明为了解决现有技术的问题，提供了 一种双膨胀填充砂浆，可用于隧道盾构、 煤矿回填、城市管道回填等领域，与传统的填充砂浆相比提高了填充砂浆的流动性和密实 度，起到缓凝作用，并且改善了填充砂浆的变形性能，提高了其经济效益。
[0006] 本发明提供的双膨胀填充砂浆每立方米包括以下质量的成分：水泥100_120kg， 粉煤灰 340-360kg，砂 950-970kg，减水剂 I. 84-2. 76kg，膨胀材料 50kg，硅灰 0-13. 8kg，水 310-330kg，其中所述的减水剂为聚羧酸减水剂粉剂。
[0007] -种优选方式，所述的膨胀材料包括膨润土和膨胀剂，其中膨润土质量为膨胀材 料总质量的40% -80%，其余为膨胀剂。
[0008] -种优选方式，所述的膨胀材料包括膨润土和膨胀剂，其中膨胀剂质量为膨胀材 料总质量的40 % -80 %，其余为膨润土。
[0009] 进一步改进，所述的膨润土为钠基膨润土，膨胀剂为钙镁质膨胀剂。
[0010] 进一步改进，所述的聚羧酸减水剂粉剂密度为I. 02-1. 06g/cm3(20°C );含固量为 17. 7-19. 9% ;PH 值为 4. 5-7. 5(20°C );氯离子含量彡 0· 20% ;总碱量彡 2. 0。
[0011] 本发明有益效果在于： 1、 在高性能双膨胀填充砂浆中加入了聚羧酸减水剂粉剂，使其具有优异的早期和后期 强度，7d强度达到4. OMPa以上，高出技术指标100%以上，具有良好的填充能力； 2、 用粉煤灰部分替代水泥、膨润土和膨胀剂等量代换，与传统盾构管片环外填充砂浆 相比流动性和稳定性好，而且成本降低50%左右。填充砂浆中掺加膨润土，其作用在于膨润 土具有一定微膨胀性，弥补填充砂浆的早期收缩；而镁质膨胀剂具有一定的延迟膨胀性，弥 补砂浆后期收缩变形。以上两点特征使得本发明填充砂浆具有一定持续膨胀性能以及良好 的填充自密实性能，应用于隧道盾构施工中，能有效填充管片环外与土壤的缝隙、起到一定 的抗压和止水能力，减小管片上浮、降低裂缝和渗漏。
[0012] 3、可以根据使用和施工条件和要求选取适宜的配比掺量，来控制高性能双膨胀填 充砂浆的可灌性、稳定性和密实性、流动性能优越、膨胀性能，拥有较高的填充密实性和一 定的抗压止水能力。
【具体实施方式】
[0013] 下面结合【具体实施方式】对本发明作进一步说明。
[0014] 实施例1 水泥，ll〇kg/m3; 粉煤灰，350kg/m3; 砂，960kg/m3; 聚羧酸减水剂粉剂，I. 84kg/m3; 钠基膨润土，31. 6kg/m3; 钙镁质膨胀剂，18. 4kg/m3; 硅灰，0 ; 水，322kg/m3〇
[0015] 制备过程和试验结果： 1) 以工业尾矿为原料，经矿物组成设计、配料计算、粉磨和适宜的煅烧工艺，制备新型 钙镁质膨胀剂，备用； 2) 将水泥和填充料等干料均匀搅拌，加入减水剂和水，再次搅拌，以确保功能材料在砂 浆中分散均匀； 3) 以JGJ 70-2009《建筑砂浆基本性能试验方法》、JC/T985-2005《地面用水泥基自流 平砂浆》和GB/T8077-2012《混凝土外加剂匀质性试验方法》等规范为试验依据，进行各项 物理性能的测定。
[0016] 通过上述组分及方法制备的同步注浆浆体，依据规范测得的泌水率、稠度、流动 度、沉降量和凝结时间分别为2. 05%、94. 89mm、250mm、50mm和15h。
[0017] 实施例2 水泥，ll〇kg/m3; 粉煤灰，300kg/m3; 砂，960kg/m3; 聚羧酸减水剂粉剂，2. 76kg/m3; 钠基膨润土，31. 6kg/m3; 钙镁质膨胀剂，18. 4kg/m3; 硅灰，0 ; 水，322kg/m3〇
[0018] 制备过程和试验结果： 1) 以工业尾矿为原料，经矿物组成设计、配料计算、粉磨和适宜的煅烧工艺，制备新型 钙镁质膨胀剂，备用； 2) 将水泥和填充料等干料均匀搅拌，加入减水剂和水，再次搅拌，以确保功能材料在砂 浆中分散均匀； 3) 以JGJ 70-2009《建筑砂浆基本性能试验方法》、JC/T985-2005《地面用水泥基自流 平砂浆》和GB/T8077-2012《混凝土外加剂匀质性试验方法》等规范为试验依据，进行各项 物理性能的测定。
[0019] 通过上述组分及方法制备的同步注浆浆体，依据规范测得的泌水率、稠度、流动 度、沉降量和凝结时间分别为3. 91%、101. 47mm、265mm、70mm和16. 5h。
[0020] 实施例3 水泥，ll〇kg/m3; 粉煤灰，350kg/m3; 砂，960kg/m3; 聚羧酸减水剂粉剂，2. 76kg/m3; 钠基膨润土，22. 4kg/m3; 钙镁质膨胀剂，27.6kg/m3; 硅灰，0 ; 水，322kg/m3〇
[0021] 制备过程和试验结果： 1) 以工业尾矿为原料，经矿物组成设计、配料计算、粉磨和适宜的煅烧工艺，制备新型 钙镁质膨胀剂，备用； 2) 将水泥和填充料等干料均匀搅拌，加入减水剂和水，再次搅拌，以确保功能材料在砂 浆中分散均匀； 3) 以JGJ 70-2009《建筑砂浆基本性能试验方法》、JC/T985-2005《地面用水泥基自流 平砂浆》和GB/T8077-2012《混凝土外加剂匀质性试验方法》等规范为试验依据，进行各项 物理性能的测定。
[0022] 通过上述组分及方法制备的同步注浆浆体，依据规范测得的泌水率、稠度、流动 度、沉降量和凝结时间分别为3. 08%、110. 07mm、270mm、80mm和17h。
[0023] 三个实施例制备的双膨胀填充砂浆性能对比如下表所示：
[0024] 本发明具体应用途径很多，以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于 本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进，这 些改进也应视为本发明的保护范围。这些改进也应视为本发明的保护范围。
【主权项】
1. 一种双膨胀填充砂浆，其特征在于每立方米包括以下质量的成分：水泥100-120kg， 粉煤灰 340-360kg，砂 950-970kg，减水剂 I. 84-2. 76kg，膨胀材料 50kg，硅灰 0-13. 8kg，水 310-330kg，其中所述的减水剂为聚羧酸减水剂粉剂。2. 根据权利要求1所述的双膨胀填充砂浆，其特征在于：所述的膨胀材料包括膨润土 和膨胀剂，其中膨润土质量为膨胀材料总质量的40%-80%，其余为膨胀剂。3. 根据权利要求1所述的双膨胀填充砂浆，其特征在于：所述的膨胀材料包括膨润土 和膨胀剂，其中膨胀剂质量为膨胀材料总质量的40%-80%，其余为膨润土。4. 根据权利要求2或3所述的双膨胀填充砂浆，其特征在于：所述的膨润土为钠基膨 润土，膨胀剂为钙镁质膨胀剂。5. 根据权利要求1所述的双膨胀填充砂浆，其特征在于：所述的聚羧酸减水剂粉剂含 固量为17. 7-19. 9%，氯离子含量彡0.20%，总碱量彡2.0, 20°C下密度为1.02-1. 06g/cm3， 20 °C 下 PH 值为 4. 5-7. 5。
【专利摘要】本发明提供了一种双膨胀填充砂浆，每立方米包括以下质量的成分：水泥100-120kg，粉煤灰340-360kg，砂950-970kg，减水剂1.84-2.76kg，膨胀材料50kg，硅灰0-13.8kg，水310-330kg，其中所述的减水剂为聚羧酸减水剂粉剂。本发明可用于隧道盾构、煤矿回填、城市管道回填等领域，与传统的填充砂浆相比提高了填充砂浆的流动性和密实度，起到缓凝作用，并且改善了填充砂浆的变形性能，提高了其经济效益。
【IPC分类】C04B24/24, C04B14/12, C04B18/08, C04B28/00
【公开号】CN105000830
【申请号】CN201510192087
【发明人】高培伟, 刘书斌, 徐少云, 姚应征, 耿飞, 鞠向伟, 马爱群, 刘祥勇
【申请人】南京航空航天大学, 无锡地铁集团有限公司
【公开日】2015年10月28日
【申请日】2015年4月22日