[发明专利]一种微膨胀注浆材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种微膨胀注浆材料，其特征在于，采用如下比例的质量份数的材料得到：高钙粉煤灰：30~50份；煅烧页岩：15~30份；磷石膏：5~20份；普通硅酸盐水泥：10~20份；快硬硫铝酸盐水泥：5~15份；上述材料总份数配至100份的基础上，再按照和上述材料总份数的质量倍数，加入以下的添加剂材料和水：聚羧酸减水剂：0.005~0.01倍份；可再分散乳胶粉：0.001~0.01倍份；羟丙级甲基纤维素醚：0.0005~0.0015倍份；木质素磺酸钙0.002~0.004倍份；阳离子有机聚合物：0.001~0.005倍份；水：0.80~1.0倍份。本发明具有力学性能良好，微膨胀，制备成本低，固废利用率高，绿色环保，注浆材料和土体相容性好等特点。

技术领域

本发明涉及建筑注浆材料领域，具体涉及一种微膨胀注浆材料及其制备方法。

背景技术

注浆材料是灌注到岩土缝隙、矿井坑道、回填土层中起充填和固结作用的具有胶凝性能的材料，可以发挥防渗、堵漏、稳定土层和加固岩土边坡的关键作用。注浆材料在岩土工程、矿井填充、土壤固化、路基硬化、边坡加固等领域被广泛应用。按照原材料类型，注浆材料可以分为颗粒浆液、化学浆液和精细矿物浆液。

颗粒浆液注浆材料主要有水泥浆、水泥粘土浆和水泥-水玻璃浆。水泥注浆材料通常采用通用硅酸盐水泥作为主要胶凝材料，如普通硅酸盐水泥和矿渣硅酸盐水泥等，同时添加一定量的外加剂，加水拌合后配制成浆液，采用单液方式注入，这样的浆液称为单液水泥浆。所指外加剂，通常包括早强剂、速凝早强剂、塑化剂、悬浮剂等。水泥注浆材料具有强度高、耐久性好、无毒、材料来源广、价格低廉和制备方法简单等诸多优点。注浆材料种类繁多，但是在土木工程领域应用最普遍的还是以通用硅酸盐水泥为主要胶凝材料的水泥注浆材料。由于水泥浆液以细颗粒材料为主制备，用于灌注包含大量细裂隙和微孔的地层时，其可灌性不如化学注浆材料好。此外，其浆液稳定性相对较差。

水泥粘土浆常用于砂砾石层灌浆、路基和堆场土坝加固等，主要优点是浆液稳定性较好，与土体相容性较好，可以就地取材，制备成本较低，但是水泥粘土浆固结硬化体凝结硬化速度较慢，早期和后期强度较低，同时也存在干燥收缩较大的问题。

水泥-水玻璃浆是双液注浆体系，制备浆液时，应分别进行水泥浆的配制和水玻璃的稀释，导致注浆工序增加，此外水泥-水玻璃注浆材料存在强度较低、耐久性和抗渗性较差的问题。

随着注浆材料的广泛应用，各种类型的有机聚合物被用于制备化学注浆材料，如木质素类浆液、尿醛树脂类浆液、酚醛树脂类浆液、丙烯酞胺类浆液、丙烯酸盐类浆液、水溶性或非水溶性聚氨脂浆液、环氧树脂类浆液、不饱和聚脂类浆液等。化学注浆材料不含颗粒材料，可灌性好，凝结时间可控性好，固结强度较高，抗水渗透性好，但是价格较高，是常用的水泥注浆材料的几倍甚至几百倍。此外，由于采用有机聚合物制备，多数浆液不同程度的具有一定毒性，对自然环境和人体健康产生威胁，因此，化学注浆材料的应用受到了极大的限制，甚至被禁止在很多工程中使用。

精细矿物浆液基于不同类型的天然矿物、人造矿物和特种功能材料的组合，显著提高浆液性能、固结性能和耐久性，具有浆液稳定性好、浆液粘度低、可灌性好、固结强度高等特点。但是，精细矿物浆液对原材料品质要求较高，制备成本也相对较高。

在长期的工程应用过程中，常用的注浆材料仍然存在以下问题：

(1)水泥浆液硬化体抗压强度高，有利于提高岩土加固硬化效果，而且施工工艺简单，因此无论是岩石还是土体注浆加固都选用水泥浆液。水泥硬化体的强度和弹性模量与岩石较为接近，因此用水泥浆液固化石质边坡、碎石路基、岩石围挡可以更好的发挥水泥浆液强度高的优势。但是，采用水泥注浆材料固化土体时，由于水泥硬化体的强度和弹性模量与土体相差较大，当水泥硬化体因温度变化和含水率变化产生变形时，因为土体的强度和弹性模量明显较低，容易导致结石体开裂和强度下降。因此，加固土体不适宜采用硬化体强度很高的水泥浆液。