[发明专利]粘土固化浆液

说明书

本发明主要涉及各种地下工程与高层建筑深基坑的防渗注浆技术领域。

国内粘土类浆液主要为粘土水泥浆或水泥粘土浆液，其主要成分基本上为粘土、水泥，再加上水玻璃等附加剂，而粘土固化浆液主要成分为粘土、水泥、水玻璃、专用固化剂，其中水玻璃是浆液的一种主要成分，专用固化剂则是附加剂，然而粘土固化浆液所具有的一切优点全在于专用固化剂的作用。我国对水泥粘土浆(或粘土水泥浆)研究较多，并且有许多注浆成功的例子，但对粘土固化浆液则研究的较少，很少见报道，所报道的也仅是一些有关的综叙性的报道，均未涉及粘土固化浆液的配方及详细的应用实例，英国专利EP428431叙述了一种用于管道水力输送的浆液稳定剂；日本专利JP63021248介绍的是钻井泥浆固结剂，用来沉淀泥浆中的固体颗粒，固结剂为水泥、水玻璃和一种水溶性纤维醚；英国专利EP219189所叙为一种石油钻井中所用的防水浆液，主要成分为水膨胀性粘土、非水膨胀填料、水溶性硅酸盐、胶凝剂、高价离子等，其中胶凝剂的成分在该专利中并未说明；日本专利J52070521为用于固结土壤的土壤固化剂，主要成分为粘土、水玻璃、酸、水和胶凝控制剂；日本专利J52135512为加固软弱地层的浆液，主要成分为普通硅酸盐水泥、活性粘土、石灰、石膏与硬化剂；另一日本专利JP06041533介绍了另一种地层加固剂的成分：玻璃质细颗粒、氧化钙、氢氧化钠或氢氧化钾、白碳、粘上与石灰等，用来提高软弱地层的承载力，以上国外专利均未涉及到粘土固化浆液。

本发明的目的是提供一种用于各种防渗注浆的粘土固化浆液，它能有效地提高注浆堵水的效率，降低注浆施工的成本。本发明的目的由以下技术方案实现：在普通的粘土--水泥--水玻璃浆液中加入固化剂，使性能低劣的粘土--水泥--水玻璃浆液成为粘土固化浆液，并具有一些特殊的性能。粘土固化浆液的优越性能全在于所用固化剂在浆液凝固过程中的催化作用，没有固化剂则粘土固化浆液的一切优越性能就丧失完全了，可以说固化剂是粘土固化浆液的核心技术。因此，本发明着眼于筛选与优化粘土固化浆液的固化剂及与之相适应的粘土固化浆液配方，经筛选的粘土固化浆液物质组成为(重量％)：粘土30～50％；水泥1～15％；水10～30％；水玻璃1～15％；专用固化剂0.05～10％。

本发明与现有技术相比所具有的效果与优点在于：在注浆施工中，常用注浆材料有水泥类浆液(如：水泥净浆，水泥--水玻璃浆等)与粘土水泥浆。

一)粘土固化浆液与水泥类浆液相比具有以下优点：

1)良好的抗水稀释性粘土固化浆液能吸收大量的水分而不会发生分层析水，仅是浆液变稀，但仍能凝固；故能在流动的地下水条件下注浆止水并获成功，此时浆液流失量小，注浆成本低。

2)良好的流变性能粘土固化浆液流变性较好，并且可以调整其流变参数使其符合设计要求。

3)由于粘土固化浆液采用粘土为基本原料(甚至可以采用施工现场附近的粘土)加上少量水泥、水玻璃与固化剂，因此成本很低，仅为水泥浆的1/2～1/3。

4)粘土固化浆液结石体早期强度较低，强度增长时间较长，故粘土固化浆液在注浆几天后仍可进行重复注浆以提高注浆效果。

5)粘土固化浆液液初凝时间根据配方不同而不同，从几秒钟到几十分钟可调。

二)粘土固化浆液与粘土水泥浆液、粘土--水泥--水玻璃浆液相比，具有以下优点：

1)凝结时间大大缩短粘土固化浆液加入固化剂之后，由于固化剂的催化作用，使得水泥水化反应加快，同时水泥与水玻璃、与粘土之间的反应也在固化剂的催化作用下加快反应，从而表现出浆液的凝结时间大大缩短(初凝时间从数小时缩短为几秒钟到几十分钟，并可调)。

2)浆液结石体强度大大提高粘土固化浆液在固化剂的催化作用下，整个浆液体系反应加快，使得浆液结石体的强度增加，特别是浆液结石体早期强度增加较快(12小时强度可达数百KPa)，浆液结石体最终强度可达数MPa并可调。

本发明的实施例如下：

实例1粘土固化浆液配方(重量％)为：粘土45.0％；水泥15.0％；水玻璃9.9％；专用固化剂0.1％。粘土固化浆液的配制过程为：首先将粘土制成粘土泥浆，然后向泥浆中加入固化剂与水泥，但固化剂必须在加入水泥之前加入，最后与水玻璃混合，此时粘土固化浆液的初凝时间为45秒，浆液结石体1小时塑性强度为11.9KPa，4小时为40.0KPa，1天为636.3KPa，2天为1.13MPa，16天为1.64MPa。