专利名称：一种水泥膏浆及其制备方法
技术领域：
本发明涉及灌浆技术领域，具体涉及ー种用于宽大裂隙注浆的水泥膏浆及其制备方法。
背景技术：
宽大裂隙注浆是灌浆施工中最常见的技术难题之一。工程实践中，宽大裂隙常伴随着动水，对灌浆效果和成本影响很大。为解决这ー问题，以往多采用普通水泥膏浆进行处理，即在水泥浆中掺入大量的粘土、膨润土、粉煤灰等掺合料及少量外加剂而构成的低水灰比的膏状浆液，其基本特征是膏浆的剪切屈服強度值大于其本身重力的影响。但普通水泥膏浆的塑性较大，且不具有抗水能力，在水下尤其是动水条件下，普通膏浆易被水流冲释，难以达到堵漏目的。在实际运用中，水泥膏浆还存在其他不足，即速凝膏浆较大的剪切屈服強度依靠掺入较多的粘土、膨润土、粉煤灰等掺合料来实现，因此膏浆的膨润土用量很大，膨润土存在润胀和高速搅拌的过程，在实际施工中膨润土浆的制浆过程存在较大压力，同时增加了施工エ序和施工的复杂度；此外，铝酸盐水泥与普硅水泥混合，凝结时间对温度、搅拌均匀度、掺入量等因素都比较敏感，反应时间难以精确控制，不利于大漏量动水地层的堵漏。因此现有技术中水泥膏浆的可操作性和灌浆效果都有待改善。
发明内容
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为克服上述现有技术中存在的不足，本发明提供了ー种水泥膏浆，其以生物胶增粘剂和聚羧酸减水剂为组·成核心，辅之以早强剂、促凝剂和保水剂等共同组成水泥膏浆外加剂，通过和普通水泥浆混合、搅拌、混匀制得，该水泥膏浆兼具高触变和抗水两种优异性能，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；此外，本发明还公开了制备上述水泥膏浆的方法。为实现本发明的上述目的，本发明的水泥膏浆包括:水泥、水和外加剂；其中所述外加剂包括生物胶增粘剂和聚羧酸减水剂。本发明水泥膏浆的制备方法包括如下エ艺步骤:I)将包含生物胶增粘剂和聚羧酸减水剂的外加剂加入到第一批水中，溶解，形成外加剂溶液；2)将水泥和第二批水混合、搅拌，制备水泥浆；3)将水泥浆与外加剂溶液混合、搅拌，混勻，即得。其中，步骤I)中所述外加剂的重量与第一批水的体积之比为0.02:1 0.08:1，优选为0.04:1 ;步骤2)中所述水与水泥的重量份配比为0.45:1 0.5:1。进ー步，步骤I)中所述生物胶增粘剂包括黄原胶和/或维兰胶，所述生物胶增粘剂和所述聚羧酸减水剂的重量份配比优选为0.5:1 2.0:1 ;进ー步，步骤3)中所述外加剂溶液与水泥浆的体积之比为1:10 1:20，优选为1:17 1:19，进ー步优选为1:18。
优选地，步骤I)中所述外加剂还包括促凝剂和保水剂；所述促凝剂包括硅酸钠、硅酸钾、硫酸铝、硝酸钠、硝酸钙或硫酸钠中的ー种或多种；所述保水剂包括聚丙烯酸盐。与现有技术相比，本发明的水泥膏浆及其制备方法具有如下优点:I)本发明的水泥膏浆通过添加包括以生物胶增粘剂和聚羧酸减水剂为核心，辅之以早强剂、促凝剂和保水剂等组成的外加剂，使得水泥膏浆兼具高触变和抗水两种优异性倉泛;2)本发明的水泥膏浆避免了粘土、膨润土、粉煤灰等的掺入，避免了传统施工中因膨润土用量大，在施工中带来较大压力，同时使施工エ序简便且复杂度降低；3)本发明的水泥膏浆具有优良的理化性能指标:初凝时间10 12h，终凝时间13 15h，3d抗压强度不小于5MPa，28d抗压强度不小于IOMPa ；4)本发明水泥膏浆的制备方法采用先将外加剂溶解，再制备普通水泥浆，最后将水泥浆与外加剂溶液混合、搅拌，混匀后制得最终产物的制备エ序，简单方便，实用且易操作；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，灌浆エ艺亦不需要调整，纯压式或孔ロ循环式均可满足要求。下面结合附图对本发明的水泥膏浆及其制备方法作进ー步详细的说明。
图1是本发明水泥膏 浆的制备エ艺流程图。
具体实施方式
本发明的水泥膏浆包括水泥、水和外加剂，其中外加剂包括生物胶增粘剂和聚羧酸减水剂，两者构成外加剂的核心组分且比例在一定范围内可调节，得到不同流动性和抗水能力的系列浆材。下面结合实施例对本发明水泥膏浆及其制备方法作进ー步详细的说明。实施例一1、设备、原料和エ艺设备:常规的双桶搅拌机和3SNS泵；原料:外加剂(由黄原胶增粘剂和聚羧酸减水剂组成)；水；水泥；エ艺:纯压式或孔ロ循环式，灌浆エ艺不需要调整。2、制备方法I)将外加剂(由黄原胶增粘剂和聚羧酸减水剂组成)一袋0.2kg放入IOL水中溶解，形成外加剂溶液，而后加入到双桶低速搅拌机中的下桶中；2)将水灰比为0.45:1的水泥和水混合、搅拌，制备得到180L水泥浆后放入双桶低速搅拌机的上桶中；或者将制备好的水灰比为0.45:1的纯水泥浆180L放入双桶低速搅拌机的上桶中；3)开启搅拌机，将上桶的180L水泥浆加入到下桶的外加剂溶液中，进行搅拌，混匀，即得，浆液将经历ー个由稀变稠再变稀的过程，待二次变稀后，即得到高触变抗水膏浆。采用NDJ — 4旋转粘度计测定制备的高触变抗水水泥膏浆的流变參数；依照GB1346-89标准，采用ISO标准法维卡仪进行測定水泥膏浆凝结时间測定。力学性能试验主要包括不同龄期固结体的抗压强度。測定结果如表1、表2所示。实施例ニ1、设备、原料和エ艺设备:常规的双桶搅拌机和3SNS泵；原料:外加剂(由维兰胶增粘剂和聚羧酸减水剂组成)；7jC ;水泥；エ艺:纯压式或孔ロ循环式，灌浆エ艺不需要调整。2、制备方法I)将外加剂(由维兰胶增粘剂和聚羧酸减水剂组成)一袋0.4kg放入IOL水中溶解，形成外加剂溶液，而后加入到双桶低速搅拌机中的下桶中；2)将水灰比为0.5:1的水泥和水混合、搅拌，制备得到170L水泥浆后放入双桶低速搅拌机的上桶中；或者将制备好的水灰比为0.5:1的纯水泥浆170L放入双桶低速搅拌机的上桶中；3)开启搅拌机，将上桶的170L水泥浆加入到下桶的外加剂溶液中，进行搅拌，混匀，即得，浆液将经历ー个由稀变稠再变稀的过程，待二次变稀后，即得到高触变抗水膏浆。制备的高触变抗水水泥膏浆的性能测试结果如表1、表2所示。实施例三1、设备、原料和エ艺设备:常规的双桶搅拌机和3SNS泵；原料:外加剂(由黄原胶增粘剂、维兰胶增粘剂和聚羧酸减水剂组成)；水 ;水泥；エ艺:纯压式或孔ロ循环式，灌浆エ艺不需要调整。2、制备方法I)将外加剂(由黄原胶增粘剂、维兰胶增粘剂和聚羧酸减水剂组成)一袋0.8kg放入IOL水中溶解，形成外加剂溶液，而后加入到双桶低速搅拌机中的下桶中；2)将水灰比为0.45:1的水泥和水混合、搅拌，制备得到190L水泥浆后放入双桶低速搅拌机的上桶中；或者将制备好的水灰比为0.45:1的纯水泥浆190L放入双桶低速搅拌机的上桶中；3)开启搅拌机，将上桶的190L水泥浆加入到下桶的外加剂溶液中，进行搅拌，混匀，即得，浆液将经历ー个由稀变稠再变稀的过程，待二次变稀后，即得到高触变抗水膏浆。制备的高触变抗水水泥膏浆的性能测试结果如表1、表2所示。实施例四1、设备、原料和エ艺设备:常规的双桶搅拌机和3SNS泵；原料:外加剂(由黄原胶增粘剂、维兰胶增粘剂、聚羧酸减水剂、硅酸钠促凝剂和聚丙烯酸钠保水剂组成)；水；水泥。エ艺:纯压式或孔ロ循环式，灌浆エ艺不需要调整；2、制备方法I)将外加剂(由黄原胶增粘剂、维兰胶增粘剂、聚羧酸减水剂、硅酸钠促凝剂和聚丙烯酸钠保水剂组成)一袋0.4kg放入IOL水中溶解，形成外加剂溶液，而后加入到双桶低速搅拌机中的下桶中；2)将水灰比为0.45:1的水泥和水混合、搅拌，制备得到180L水泥浆后放入双桶低速搅拌机的上桶中；或者将制备好的水灰比为0.45:1的纯水泥浆180L放入双桶低速搅拌机的上桶中；3)开启搅拌机，将上桶的180L水泥浆加入到下桶的外加剂溶液中，进行搅拌，混匀，即得，浆液将经历ー个由稀变稠再变稀的过程，待二次变稀后，即得到高触变抗水膏浆。制备的高触变抗水水泥膏浆的性能测试结果如表1、表2所示。表1:水泥膏浆物理性能测试
权利要求
1.ー种水泥膏浆，其特征在于，包括: 水泥、水和外加剂；其中 所述外加剂包括生物胶增粘剂和聚羧酸减水剂。
2.ー种水泥膏浆的制备方法，其特征在于，包括如下エ艺步骤: 1)将包含生物胶增粘剂和聚羧酸减水剂的外加剂加入到第一批水中，溶解，形成外加剂溶液； 2)将水泥和第二批水混合、搅拌，制备水泥浆； 3)将水泥浆与外加剂溶液混合、搅拌，混匀，即得。
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤I)中所述外加剂的重量与第一批水的体积之比为0.02:1 0.08:1 ;步骤2)中所述水与水泥的重量份配比为0.45:1 0.5:1 o
4.根据权利要求2或3所述的制备方法，其特征在于，步骤I)中所述外加剂的重量与第一批水的体积之比为0.04:1。
5.根据权利要求2或3所述的制备方法，其特征在于，步骤I)中所述生物胶增粘剂包括黄原胶和/或维兰胶。
6.根据权利要求2或3所述的制备方法，其特征在于，步骤I)中所述生物胶增粘剂和所述聚羧酸减水剂的重量份配比为0.5:1 2.0:1。
7.根据权利要求2或 3所述的制备方法，其特征在于，步骤3)中所述外加剂溶液与水泥浆的体积之比优选为1:10 1:20。
8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述外加剂溶液与水泥浆的体积之比优选为1:17 1:19。
9.根据权利要求2或3所述的制备方法，其特征在于，步骤I)中所述外加剂还包括促凝剂和保水剂。
10.根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于，所述促凝剂包括硅酸钠、硅酸钾、硫酸铝、硝酸钠、硝酸钙或硫酸钠中的ー种或多种；所述保水剂包括聚丙烯酸钠。
全文摘要
本发明公开了一种水泥膏浆，包括水泥、水和外加剂，其中所述外加剂包括生物胶增粘剂和聚羧酸减水剂；同时公开了制备上述水泥膏浆的方法，工艺步骤包括1)将包含生物胶增粘剂和聚羧酸减水剂的外加剂加入到第一批水中，溶解，形成外加剂溶液；2)将水泥和第二批水混合、搅拌，制备水泥浆；3)将水泥浆与外加剂溶液混合、搅拌，混匀，即得。本发明的水泥膏浆兼具高触变和抗水两种优异性能，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。
文档编号C04B28/00GK103113060SQ201310071698
公开日2013年5月22日 申请日期2013年3月7日 优先权日2013年3月7日
发明者肖恩尚 申请人:中国水电基础局有限公司