专利名称：特种粘土固化浆液的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种对工程地基和土工构筑物及边坡等实施注浆加固和建造防渗帷幕工程中所采用的新型粘土固化浆液。属建筑材料。
建筑工程中的矿山建筑与采矿工程、交通隧道工程、边坡整治工程、城市地铁工程、地下人防与国防工程、基坑工程、堤坝防渗加固工程及其它地下岩土工程等大多均需要采用注浆的办法实施防渗堵水与加固处理，以确保工程顺利施工与日后安全运营。目前，国内外广泛应用的水泥固化浆液及粘土固化浆液等尚存在初凝时间和终凝时间难以控制与调整、抗震与抗渗性能低、耐动水压力性能差、抗地下(矿化)水及酸、碱根离子侵蚀能力不足等缺欠，致使地基加固、止水堵漏、防塌防沉等的工程质量与可靠性成为有待解决的难题。堤坝防渗加固处理尤其如此。据中国国家图书馆、中国学术期刊文摘、中国科学引文数据库、中国科技论文统计与分析数据库、中国期刊网、欧州网站及美国加州大学伯克利分校图书馆等国内外数十个网站数据库的国际互联网查寻结果，国内外均未见有与本发明相似的文献报导。
本发明的目的在于提供一种具有早凝与早强(时间可控)、抗震、抗稀释、抗地下水动水压力及抗冻等特性且施工简单而廉价的粘土固化浆液，解决土木工程中存在的地基加固、止水堵漏、防塌防沉的工程质量与可靠性等难题。
本发明是以如下方式实现的通过对特种固化浆液所用原材料的矿物成分、化学成分及混合后化学反应的理论分析与试验研究，采用数学优化分析技术对影响浆液性能及其在土层中扩散规律与作用效应的关键因子进行鳞选，从而为特种粘土固化浆液及其相应特种结构剂配制提供符合于各种实际情况的必要参数，以此确定特种粘土固化浆液及其相应的特种结构剂制作的材料配比指标与工艺流程。再根据现场注浆试验，研究与总结特种粘土固化浆液注浆的施工工艺及其使用条件等。确定浆液配制方法如下浆液由特种结构剂与主料和水组成。特种结构剂是由原料粒径皆为0.04～0.20mm，原料重量比为二氧化硅10～37％、氧化钙12～43％、铝酸钙15～40％、硫酸钾铝6～54％物理混合配制成的固态粉末。主料是由粒径为0.05～0.10mm的普通硅酸盐水泥或矿渣水泥、粒径小于0.05mm的粘土为原料，按重量比为水泥20～50％、粘土50～80％配制成固态混合物。再按！重量比为特种结构剂2～20％、主料37～50％、水40～60％拌合均匀配制成的浆液。施工使用时，根据具体工程设计技术指标的要求，取施工现场粘土调配浆液试样，经养护并检测其性能达标后，确定适用的准确配比。
本发明的特点在于特种粘土固化浆液具有吸水率高、流动与可泵性好、早期强渡高且可控、初凝时间与终凝时间可调，以及强抗水稀释等特性。施工简单而廉价。能在地下水流动状态下(甚至在较大的地下水流速与较高的动水压力情况下)及大溶洞与大裂隙条件下进行注浆。主要用料—粘土能就地取材，降低了浆液材料的成本。浆液的初凝时间可几秒至几十分钟、终凝时间及早期强度等均能视具体情况可大范围调整，从而可以进行间隙注浆、重复注浆以提高注浆效果。浆液固化后所形成的结石体因塑性大而具有良好的抗震性能。因浆液凝成的结石体具有膨胀性好、渗透系数小、密封性好特点而使其注浆帷幕的整体堵水效果好。由较强化学惰性的粘土矿物组成的结石体具有良好的抗地下(矿化)水及酸、碱根离子侵蚀的能力。浆液的可靠性超过95％。地基及堤坝等采用特种粘土固化浆液注浆处理后的渗透系数降低2～3个数量级。浆液的结石体抗压强度(28天养护)达到2Mpa～5Mpa。与现有传统注浆的浆液(如水灰比为0.5∶1的水泥浆液)相比，特种粘土固化浆液的单位造价降低了30％以上。
本发明的最佳实施例如下以中国长江湖南省黄石段江岸粘土土质为例。在堤坝加固防渗工程中，选用结构剂原料粒径皆为0.05～0.08mm，原料品种及重量比为二氧化硅12％、氧化钙31％、铝酸钙33％、硫酸钾铝24％。主料是由粒为0.06～0.08mm的矿渣水泥、粒径小于0.05mm的粘土为原料，按重量比为水泥38％、粘土62％配制。再按重量比为结构剂16％、主料40％、水44％拌合均匀配制成浆液。浆液的可靠性为98％，渗透系数降低3个数量级，浆液结石体抗压强度为2.6MPa，浆液的单位造价降低38％。
权利要求
1.一种对工程地基和土工构筑物及边坡等实施注浆加固和建造防渗帷幕等工程中所采用的特种粘土固化浆液，其特征在于由特种结构剂和主料及水组成。
2.权利要求1所述的特种结构剂，其特征在于是由原料粒径皆为0.04～0.20mm，原料重量比为二氧化硅10～37％、氧化钙12～43％、铝酸钙15～40％、硫酸钾铝6～54％物理混合配制成的固态粉末。
3.权利要求1所述的主料，其特征在于是由粒径为0.05～0.10mm的普通硅酸盐水泥或矿渣水泥、粒径小于0.05mm的粘土为原料，按重量比为水泥20～50％、粘土50～80％配制成的固态混合物。
4.权利要求1所述的特种粘土固化浆液，其特征在于是按重量比为特种结构剂2～20％、主料37～50％、水40～60％拌合均匀配制成的浆液。
5.权利要求1、2、3、4所述的粘土固化浆液的特种结构剂和主料及浆液，其特征在于施工使用时，根据具体工程设计技术指标的要求，取施工现场粘土，按配比范围调配多种浆液试样，经养护并检测其性能后，筛选确定适用的准确配比。
全文摘要
提供一种具有早凝与早强时间可控、抗震、抗稀释、抗动水压力及抗冻等特性且施工简单而廉价的特种粘土固化浆液。因具有吸水率高、可灌性好、早固化性及强抗水稀释性等性能，能在地下水流动状态下及大溶洞与大裂隙条件下进行注浆。因浆液初凝与终凝时间及早期强度等均！可大范围调整，从而可以进行间隙注浆、重复注浆。因强化学惰性而具有抗地下水及酸、碱侵蚀性能。浆液可靠性超过95％，结石体抗压强度达2Mpa～5Mpa。土工构筑物及地基等处理后的渗透系数降低2～3个数量级。与现有注浆材料相比，浆液单位造价降低30％以上。有效解决了工程加固及建造防渗帷幕等土木工程中急待解决的技术难题。
文档编号E02D3/12GK1464143SQ0212156
公开日2003年12月31日 申请日期2002年6月26日 优先权日2002年6月26日
发明者凌贤长, 杜绍安, 官宏宇, 蔡德所 申请人:凌贤长, 杜绍安, 蔡德所