[发明专利]一种低碱性水泥黏土注浆材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种低碱性水泥黏土注浆材料及其制备方法，属于灌浆技术和岩土工程加固领域，低碱性水泥黏土浆液包括硅酸盐水泥、硅粉、黏土、降碱组分一、降碱组分二、降碱组分三、水等按一定的重量份组成。本发明先将降碱组分一、降碱组分二、降碱组分三加水溶解，再将硅酸盐水泥、硅粉、黏土混合加水搅拌制备成为水泥基浆液，最后将溶解的外加剂加入至浆液中搅拌均匀制得低碱性水泥黏土注浆材料。所得材料在矿山帷幕注浆以及环保要求高的生态环境修复工程中应用，具有流动性大、凝结时间可控、pH低、环境友好，及生产成本低、施工工艺简便等特点。

技术领域

本发明涉及到灌浆技术与岩土加固工程领域，具体涉及一种低碱性水泥黏土注浆材料及其制备方法。

背景技术

注浆是指采用物理或化学方法，将具有胶结性能的材料配成浆液，通过注浆泵或其他手段注入地层的裂隙或孔隙，浆液凝结硬化后即达到填充加固的目的。注浆是地下工程施工中的重要辅助手段，在建筑结构的修补加固、水利工程防渗，矿山巷道、隧道和地铁的防渗堵漏和加固等工程中得到广泛应用。注浆材料大致分为水泥浆液和化学浆液两个大类。其中化学浆液可注性好，浆液粘度低，胶凝可控、抗渗性及耐久性好，但是一般化学浆液都具有毒性并且价格昂贵，且存在结石体强度比水泥浆液的结石体强度低的缺点，因此化学浆液的应用范围受到限制。水泥浆液具有结石体强度高、耐久性好、材料来源丰富、浆液配置方便操作简单、成本较低的特点，是目前应用最为广泛的注浆材料。由于普通水泥浆是一种初始黏度低、抗冲性能差的不稳定浆液，限制了其在松软地层及含地下动水地层中的使用，加入黏土及外加剂后形成黏土水泥浆材具有流动性好、稳定性高等优点，在灌浆工程中逐渐得到了广泛应用。普通水泥黏土浆液多为强碱性（pH=12~13），易对水体及周围环境造成污染，不满足环保部门要求，且高碱性会影响后期材料耐久性和安全稳定性。因此，需要对普通水泥浆液进行改良。

普通硅酸盐水泥水化产物能够稳定存在的pH值最低为10.4，浆液pH降低在这个范围左右能够实现不影响水泥的凝结和强度。公开号为CN 107162446 A，公开日为2017年9月15日的中国专利文献公开了一种低碱水泥，其用石灰石、泥土、河沙煅烧制成水泥熟料后，再加入钢渣、石膏、氯化钾混合制成低碱水泥，该水泥的碱含量可降低至0.2%~0.5%。公开号为CN 109399972 A，公开日为2019年3月1日的中国专利文献公开了一种低碱水泥熟料及其制备方法，其用高硫石灰石、高品位石灰石、页岩、硅土、硫酸渣混合充分后粉磨获得低碱生料；将低碱生料投入预分解窑系统煅烧，经过脱水、分解、固相反应、冷却后制得低碱水泥熟料。上述专利文献均为从水泥熟料制备入手，以得到低碱水泥熟料，其过程较复杂，生产成本较高，难以推广至注浆工程施工；且目前降低碱度均以替换水泥材料的手段实现，成本较高且效果一般，尚未有改良普通水泥黏土注浆材料的专利文献出现。

发明内容

本发明的目的是提供一种低碱性水泥黏土注浆材料及其制备方法，通过改良普通水泥，该注浆材料具有较低的pH值，较好的流动性和较高的强度。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种低碱性水泥黏土注浆材料，所述注浆材料包括如下重量份数组分：

普通硅酸盐水泥 100份；

硅粉 5~10份；

黏土 80~200份；

降碱组分一 4~6份；

降碱组分二 1~3份；

降碱组分三 2~5份；

水 400~1000份；

所述降碱组分一为硼酸、硫酸铝、硝酸钙、铝酸钙的一种或多种；

所述降碱组分二为聚合氯化铝；