專利名稱：：一種硫鋁酸鹽水泥基同步注漿材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明屬于土木建筑材料類，具體涉及一種隧道用的同步注漿材料及其制備方法。
背景技術(shù)：
：盾構(gòu)工法是過江海和地鐵隧道所采用的主要施工方法。而盾構(gòu)法同步注漿就是在隧道內(nèi)將具有適當(dāng)?shù)脑缙诩白罱K強(qiáng)度的材料在盾構(gòu)推進(jìn)的同時(shí)填入盾尾空隙內(nèi)，從而有效控制地面沉降，確保管片襯砌的早期穩(wěn)定性，并形成襯砌防水的第一道防線。大型跨江海隧道與城市地鐵，一般具有隧道長(zhǎng)、管徑大、斷面水壓高、途徑地段水文地質(zhì)條件復(fù)雜等特點(diǎn)，對(duì)注漿材料的早期強(qiáng)度、抗水分散、耐水、抗裂、抗?jié)B等性能提出了更高的要求。而普通硅酸鹽水泥基注漿材料由于早期強(qiáng)度低，在受到高壓富含水地層中水的沖刷作用時(shí)，注漿材料容易被沖釋，導(dǎo)致材料結(jié)構(gòu)的破壞，不但不能起到填充地層的目的，而且會(huì)直接影響管片襯砌結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。同時(shí)，注漿材料的抗?jié)B性、抗水溶蝕性下降，使其過早失去防水能力和承載力，達(dá)不到盾構(gòu)隧道背襯注漿的目的。因此，盾構(gòu)隧道注漿材料在滿足泵送施工的前提下，不但需要一定的早期強(qiáng)度，抗水分散性，還需具有良好的抗?jié)B、抗水溶蝕等耐久性。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于提供了一種硫鋁酸鹽水泥基同步注漿材料及其制備方法，該方法制備的同步注漿材料具有早期強(qiáng)度、水下不分散性、抗?jié)B、耐蝕性好的特點(diǎn)。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是一種硫鋁酸鹽水泥基同步注漿材料，其特征在于它由基體組分和外摻組分制備而成；基體組分(組分A)由硫鋁酸鹽水泥、粉煤灰、礦粉、砂和水組成；外摻組分(組分B)由聚羧酸高效減水劑、鈉基膨潤(rùn)土和三乙醇胺早強(qiáng)劑組成；各組分的配比(kg/m3)為硫鋁酸鹽水泥100200，粉煤灰300400，礦粉45155，砂7001200，水350500，聚羧酸高效減水劑3.04.0，鈉基膨潤(rùn)土4060，三乙醇胺早期劑0.050.2。所述硫鋁酸鹽水泥的比表面積大于350m7kg。所述的粉煤灰為II級(jí)粉煤灰或III級(jí)粉煤灰，密度為2.62.8g/cm3，比表面大于400cm2/g。所述的砂的細(xì)度模數(shù)為1.52.6。所述的礦粉的比表面積大于450m7kg。所述的鈉基膨潤(rùn)土的含水率<10%，細(xì)度規(guī)格為200250目。所述的聚羧酸高效減水劑的減水率為20%25%，液態(tài)。所述的三乙醇胺早強(qiáng)劑為微透明液體，相對(duì)分子量149。上述一種硫鋁酸鹽水泥基同步注槳材料的制備方法，其特征在于它包括如下步驟31)原材料選取各組分的配比(kg/m3)為硫鋁酸鹽水泥100200，粉煤灰300400，礦粉45155，砂7001200，水350500，聚羧酸高效減水劑3.04.0，鈉基膨潤(rùn)土4060，三乙醇胺早期劑0.050.2，選取硫鋁酸鹽水泥、粉煤灰、礦粉、砂、水、聚羧酸高效減水劑、鈉基膨潤(rùn)土和三乙醇胺早期劑，備用；2)首先，將聚羧酸高效減水劑、鈉基膨潤(rùn)土、三乙醇胺早期劑均勻混合后封裝儲(chǔ)存得到外摻組分(組分B);將硫鋁酸鹽水泥、粉煤灰、礦粉、砂和水進(jìn)行機(jī)械混合，得基體組分(組分A);然后將外摻組分與基體組分進(jìn)行攪拌混合后，得硫鋁酸鹽水泥基同步注漿材料，立即儲(chǔ)存至漿液儲(chǔ)存罐，待運(yùn)輸?shù)蕉軜?gòu)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行注漿。本發(fā)明的有益效果是本發(fā)明采用基體組分(硫鋁酸鹽水泥、粉煤灰、礦粉、砂和水)與外摻組分(聚羧酸高效減水劑、鈉基膨潤(rùn)土和三乙醇胺早期劑)按照配合比制備而成，通過控制漿液的稠度(1012.Ocm)和坍落度(4.05.Ocm)滿足隧道背襯注漿材料的泵送施工；通過優(yōu)化合成聚羧酸高效減水劑——鈉基膨潤(rùn)土——三乙醇胺復(fù)合保水、穩(wěn)定、早強(qiáng)組分，實(shí)現(xiàn)初始漿液在高壓富含水地層的高工作性和抗水不分散，最終得到早強(qiáng)、高強(qiáng)及耐久的硫鋁酸鹽水泥基同步注漿材料；該方法制備的同步注漿材料具有早期強(qiáng)度、水下不分散性、抗?jié)B、耐蝕性好的特點(diǎn)。本發(fā)明生產(chǎn)成本低，能滿足注漿設(shè)備的要求；且施工管理方便、防止環(huán)縱縫滲漏，地面沉降控制在允許范圍之內(nèi)。本發(fā)明方法制備的同步注漿材料可在大型跨江海隧道或地鐵工程中使用。具體實(shí)施例方式為了更好地理解本發(fā)明，下面結(jié)合實(shí)例進(jìn)一步闡明本發(fā)明的內(nèi)容，但本發(fā)明的內(nèi)容不僅僅局限于下面的實(shí)施例。實(shí)施例1:—種硫鋁酸鹽水泥基同步注槳材料的制備方法，它包括如下步驟1)原材料選取各組分的配比(kg/m3)為硫鋁酸鹽水泥100，粉煤灰380，礦粉144，砂:1200，水:436，聚羧酸高效減水劑3.74，鈉基膨潤(rùn)土:60，三乙醇胺早期劑:0.13;選取硫鋁酸鹽水泥、粉煤灰、礦粉、砂、水、聚羧酸高效減水劑、鈉基膨潤(rùn)土、三乙醇胺早期劑，備用；所述硫鋁酸鹽水泥的比表面積大于350m7kg;所述的粉煤灰為II級(jí)粉煤灰或III級(jí)粉煤灰，密度為2.62.8g/cm3，比表面大于400cm7g;所述的砂的細(xì)度模數(shù)為1.52.6;所述的礦粉的比表面積大于450m7kg;所述的鈉基膨潤(rùn)土的含水率<10%，細(xì)度規(guī)格為200250目；所述的聚羧酸高效減水劑的減水率為20%25%，液態(tài)；所述的三乙醇胺早強(qiáng)劑為微透明液體，相對(duì)分子量149;2)首先，將聚羧酸高效減水劑、鈉基膨潤(rùn)土、三乙醇胺早期劑均勻混合后封裝儲(chǔ)存得到外摻組分；將硫鋁酸鹽水泥、粉煤灰、礦粉、砂和水進(jìn)行機(jī)械混合，得基體組分；然后將外摻組分與基體組分進(jìn)行攪拌混合后，得硫鋁酸鹽水泥基同步注漿材料，立即儲(chǔ)存至漿液儲(chǔ)存罐，待運(yùn)輸?shù)蕉軜?gòu)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行注漿。配合比如表1，同步注漿材料的性能如表2。實(shí)施例2:—種硫鋁酸鹽水泥基同步注槳材料的制備方法，它包括如下步驟1)原材料選取各組分的配比(kg/m3)為硫鋁酸鹽水泥120，粉煤灰360，礦粉120，砂:1100，水:420，聚羧酸高效減水劑:3.6，鈉基膨潤(rùn)土55，三乙醇胺早期劑0.10;選取硫鋁酸鹽水泥、粉煤灰、礦粉、砂、水、聚羧酸高效減水劑、鈉基膨潤(rùn)土、三乙醇胺早期劑，備用；所述硫鋁酸鹽水泥的比表面積大于350m7kg;所述的粉煤灰為II級(jí)粉煤灰或III級(jí)粉煤灰，密度為2.62.8g/cm3，比表面大于400cm7g;所述的砂的細(xì)度模數(shù)為1.52.6;所述的礦粉的比表面積大于450m7kg;所述的鈉基膨潤(rùn)土的含水率<10%，細(xì)度規(guī)格為200250目；所述的聚羧酸高效減水劑的減水率為20%25%，液態(tài)；所述的三乙醇胺早強(qiáng)劑為微透明液體，相對(duì)分子量149;2)首先，將聚羧酸高效減水劑、鈉基膨潤(rùn)土、三乙醇胺早期劑均勻混合后封裝儲(chǔ)存得到外摻組分；將硫鋁酸鹽水泥、粉煤灰、礦粉、砂和水進(jìn)行機(jī)械混合，得基體組分；然后將外摻組分與基體組分進(jìn)行攪拌混合后，得硫鋁酸鹽水泥基同步注漿材料，立即儲(chǔ)存至漿液儲(chǔ)存罐，待運(yùn)輸?shù)蕉軜?gòu)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行注漿。配合比如表1，同步注漿材料的性能如表2。實(shí)施例3:—種硫鋁酸鹽水泥基同步注槳材料的制備方法，它包括如下步驟1)原材料選取各組分的配比(kg/m3)為硫鋁酸鹽水泥140，粉煤灰340，礦粉96，砂:1000，水:403，聚羧酸高效減水劑:3.45，鈉基膨潤(rùn)土:50，三乙醇胺早期劑:0.09;選取硫鋁酸鹽水泥、粉煤灰、礦粉、砂、水、聚羧酸高效減水劑、鈉基膨潤(rùn)土、三乙醇胺早期劑，備用；所述硫鋁酸鹽水泥的比表面積大于350m7kg;所述的粉煤灰為II級(jí)粉煤灰或III級(jí)粉煤灰，密度為2.62.8g/cm3，比表面大于400cm7g;所述的砂的細(xì)度模數(shù)為1.52.6;所述的礦粉的比表面積大于450m7kg;所述的鈉基膨潤(rùn)土的含水率<10%，細(xì)度規(guī)格為200250目；所述的聚羧酸高效減水劑的減水率為20%25%，液態(tài)；所述的三乙醇胺早強(qiáng)劑為微透明液體，相對(duì)分子量149;2)首先，將聚羧酸高效減水劑、鈉基膨潤(rùn)土、三乙醇胺早期劑均勻混合后封裝儲(chǔ)存得到外摻組分；將硫鋁酸鹽水泥、粉煤灰、礦粉、砂和水進(jìn)行機(jī)械混合，得基體組分；然后將外摻組分與基體組分進(jìn)行攪拌混合后，得硫鋁酸鹽水泥基同步注漿材料，立即儲(chǔ)存至漿液儲(chǔ)存罐，待運(yùn)輸?shù)蕉軜?gòu)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行注漿。配合比如表1，同步注漿材料的性能如表2。實(shí)施例4:—種硫鋁酸鹽水泥基同步注槳材料的制備方法，它包括如下步驟1)原材料選取各組分的配比(kg/m3)為硫鋁酸鹽水泥160，粉煤灰320，礦粉72，砂:900，水:386，聚羧酸高效減水劑3.31，鈉基膨潤(rùn)土45，三乙醇胺早期劑0.07;選取硫鋁酸鹽水泥、粉煤灰、礦粉、砂、水、聚羧酸高效減水劑、鈉基膨潤(rùn)土、三乙醇胺早期劑，備用；所述硫鋁酸鹽水泥的比表面積大于350m7kg;所述的粉煤灰為II級(jí)粉煤灰或III級(jí)粉煤灰，密度為2.62.8g/cm3，比表面大于400cm7g;所述的砂的細(xì)度模數(shù)為1.552.6;所述的礦粉的比表面積大于450m7kg;所述的鈉基膨潤(rùn)土的含水率<10%，細(xì)度規(guī)格為200250目；所述的聚羧酸高效減水劑的減水率為20%25%，液態(tài)；所述的三乙醇胺早強(qiáng)劑為微透明液體，相對(duì)分子量149;2)首先，將聚羧酸高效減水劑、鈉基膨潤(rùn)土、三乙醇胺早期劑均勻混合后封裝儲(chǔ)存得到外摻組分；將硫鋁酸鹽水泥、粉煤灰、礦粉、砂和水進(jìn)行機(jī)械混合，得基體組分；然后將外摻組分與基體組分進(jìn)行攪拌混合后，得硫鋁酸鹽水泥基同步注漿材料，立即儲(chǔ)存至漿液儲(chǔ)存罐，待運(yùn)輸?shù)蕉軜?gòu)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行注漿。配合比如表1，同步注漿材料的性能如表2。實(shí)施例5:—種硫鋁酸鹽水泥基同步注槳材料的制備方法，它包括如下步驟1)原材料選取各組分的配比(kg/m3)為硫鋁酸鹽水泥180，粉煤灰300，礦粉48，砂800，水369，聚羧酸高效減水劑3.17，鈉基膨潤(rùn)土:40，三乙醇胺早期劑:0.06;選取硫鋁酸鹽水泥、粉煤灰、礦粉、砂、水、聚羧酸高效減水劑、鈉基膨潤(rùn)土、三乙醇胺早期劑，備用；所述硫鋁酸鹽水泥的比表面積大于350m7kg;所述的粉煤灰為II級(jí)粉煤灰或III級(jí)粉煤灰，密度為2.62.8g/cm3，比表面大于400cm7g;所述的砂的細(xì)度模數(shù)為1.52.6;所述的礦粉的比表面積大于450m7kg;所述的鈉基膨潤(rùn)土的含水率<10%，細(xì)度規(guī)格為200250目；所述的聚羧酸高效減水劑的減水率為20%25%，液態(tài)；所述的三乙醇胺早強(qiáng)劑為微透明液體，相對(duì)分子量149;2)首先，將聚羧酸高效減水劑、鈉基膨潤(rùn)土、三乙醇胺早期劑均勻混合后封裝儲(chǔ)存得到外摻組分；將硫鋁酸鹽水泥、粉煤灰、礦粉、砂和水進(jìn)行機(jī)械混合，得基體組分；然后將外摻組分與基體組分進(jìn)行攪拌混合后，得硫鋁酸鹽水泥基同步注漿材料，立即儲(chǔ)存至漿液儲(chǔ)存罐，待運(yùn)輸?shù)蕉軜?gòu)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行注漿。配合比如表1，同步注漿材料的性能如表2。表1配合比(kg/m3)<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>流動(dòng)坍落度cm泌水稠度抗壓強(qiáng)度軟化水溶抗?jié)B等級(jí)PH度cm率％cmId7d28d系數(shù)蝕率％值21.54.70.1712.51.35.912.20.8912.8P59.321.05.00.1413.11.66.312.80.8713.2P59.621.04.60.1312.31.97.213.90.9212.4P59.121.55.60.1213.22.28.114.80.8912.9P59.421.85.00.1112.92.58.914.50.9113.5P59.5表2結(jié)果顯示本發(fā)明可制備出早強(qiáng)、抗水分散性、耐水溶蝕、抗?jié)B性佳的硫鋁酸鹽水泥基同步注漿材料(或稱為背襯注漿材料)，大大提高注漿材料的工作性能和耐久性。本發(fā)明所列舉的各原料都能實(shí)現(xiàn)本發(fā)明，以及各原料的上下限取值、區(qū)間值都能實(shí)現(xiàn)本發(fā)明，在此不一一列舉實(shí)施例。權(quán)利要求一種硫鋁酸鹽水泥基同步注漿材料，其特征在于它由基體組分和外摻組分制備而成；基體組分由硫鋁酸鹽水泥、粉煤灰、礦粉、砂和水組成；外摻組分由聚羧酸高效減水劑、鈉基膨潤(rùn)土和三乙醇胺早強(qiáng)劑組成；各組分的配比(kg/m3)為硫鋁酸鹽水泥100～200，粉煤灰300～400，礦粉45～155，砂700～1200，水350～500，聚羧酸高效減水劑3.0～4.0，鈉基膨潤(rùn)土40～60，三乙醇胺早期劑0.05～0.2。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種硫鋁酸鹽水泥基同步注漿材料，其特征在于所述硫鋁酸鹽水泥的比表面積大于350m7kg。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種硫鋁酸鹽水泥基同步注漿材料，其特征在于所述的粉煤灰為II級(jí)粉煤灰或III級(jí)粉煤灰，密度為2.62.8g/cm3，比表面大于400cm7g。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種硫鋁酸鹽水泥基同步注漿材料，其特征在于所述的砂的細(xì)度模數(shù)為1.52.6。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種硫鋁酸鹽水泥基同步注漿材料，其特征在于所述的礦粉的比表面積大于450m7kg。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種硫鋁酸鹽水泥基同步注漿材料，其特征在于所述的鈉基膨潤(rùn)土的含水率<10%，細(xì)度規(guī)格為200250目。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種硫鋁酸鹽水泥基同步注漿材料，其特征在于所述的聚羧酸高效減水劑的減水率為20%25%，液態(tài)。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種硫鋁酸鹽水泥基同步注漿材料，其特征在于所述的三乙醇胺早強(qiáng)劑為微透明液體，相對(duì)分子量149。9.如權(quán)利要求1所述的一種硫鋁酸鹽水泥基同步注漿材料的制備方法，其特征在于它包括如下步驟1)原材料選取各組分的配比(kg/m3)為硫鋁酸鹽水泥100200，粉煤灰300400，礦粉45155，砂7001200，水350500，聚羧酸高效減水劑3.04.0，鈉基膨潤(rùn)土4060，三乙醇胺早期劑0.050.2，選取硫鋁酸鹽水泥、粉煤灰、礦粉、砂、水、聚羧酸高效減水劑、鈉基膨潤(rùn)土和三乙醇胺早期劑，備用；2)首先，將聚羧酸高效減水劑、鈉基膨潤(rùn)土、三乙醇胺早期劑均勻混合后封裝儲(chǔ)存得到外摻組分；將硫鋁酸鹽水泥、粉煤灰、礦粉、砂和水進(jìn)行機(jī)械混合，得基體組分；然后將外摻組分與基體組分進(jìn)行攪拌混合后，得硫鋁酸鹽水泥基同步注漿材料。全文摘要本發(fā)明涉及一種隧道用的同步注漿材料及其制備方法。一種硫鋁酸鹽水泥基同步注漿材料，其特征在于它由基體組分和外摻組分制備而成；基體組分由硫鋁酸鹽水泥、粉煤灰、礦粉、砂和水組成；外摻組分由聚羧酸高效減水劑、鈉基膨潤(rùn)土和三乙醇胺早強(qiáng)劑組成；各組分的配比(kg/m3)為硫鋁酸鹽水泥100～200，粉煤灰300～400，礦粉45～155，砂700～1200，水350～500，聚羧酸高效減水劑3.0～4.0，鈉基膨潤(rùn)土40～60，三乙醇胺早期劑0.05～0.2。該方法制備的同步注漿材料具有早期強(qiáng)度、水下不分散性、抗?jié)B、耐蝕性好的特點(diǎn)?？稍诖笮涂缃Ｋ淼阑虻罔F工程中使用。文檔編號(hào)C04B28/36GK101693615SQ200910272330公開日2010年4月14日申請(qǐng)日期2009年9月29日優(yōu)先權(quán)日2009年9月29日發(fā)明者丁慶軍,嚴(yán)超,吳烈斌,彭波,田焜,蔡明霞,趙志強(qiáng)申請(qǐng)人:武漢市商品混凝土管理站;