一種地鐵盾構(gòu)注漿外加劑及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于建筑新材料領(lǐng)域，具體涉及地鐵盾構(gòu)注漿外加劑的制備方法，其特征在于包括以下步驟：取1000重量份改性木質(zhì)素磺酸鹽混凝土高效減水劑，溶于1000～2000重量份水中，邊攪拌邊加熱至60～100℃，加入20～200重量份交聯(lián)劑，進行縮聚反應(yīng)0.5～lOh:加入1～50重量份引氣劑、100～500重量份無機鹽增強劑、10～50重量份水溶性高分子聚合物，攪拌10～60分鐘；冷卻后得到液體產(chǎn)品，干燥得到固體粉末產(chǎn)品；所述改性木質(zhì)素磺酸鹽混凝土高效減水劑可根據(jù)ZL98116516.8專利制備得到；所述交聯(lián)劑是甲醛、三聚氰胺、多元醇、多元胺中的一種或～種以上混合物：引氣劑是松脂皂、松香熱聚物、陰離子表面活性劑或它們的多元復(fù)合物中的一種或—種以上混合物。
【專利說明】一種地鐵盾構(gòu)注漿外加劑及其制備方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于建筑新材料領(lǐng)域。具體涉及地鐵盾構(gòu)注漿外加劑及其制備方法。

【背景技術(shù)】
[0002]地鐵具有運量大、速度快、污染少等優(yōu)點成為主要的城市交通工具之一。地鐵隧道施工技術(shù)主要有鉆爆法、明挖法和盾構(gòu)法等。盾構(gòu)法施工比較安全、自動化水平高、對地面建筑物影響小，已經(jīng)成為地鐵施工的主要方法。
[0003]在盾構(gòu)法開掘隧道的過程中，由于盾構(gòu)機的外徑比隧道管片的外徑大，盾構(gòu)機通過后在襯砌管片與天然土層(或巖層)之間留下100?200mm的環(huán)形空隙。為防止地面沉降，需要在環(huán)形空隙中注入漿料。注入漿料起到了支撐地層、確保早期管片襯砌的穩(wěn)定性和提高隧道防水性能等作用。
[0004]一般盾構(gòu)注漿由水泥、粉煤灰、膨潤土、砂子、水和外加劑組成。為達到可泵送、易注漿的要求，盾構(gòu)注漿需采用大流動度的漿料。這樣極大地降低漿料的穩(wěn)定性，使?jié){料易泌水、離析嚴(yán)重，導(dǎo)致在泵送過程中容易堵塞管道，經(jīng)常不能連續(xù)施工，直接影響工程質(zhì)量和施工進度。漿料注入環(huán)形空隙后，在頂部離析出現(xiàn)水層，失去對地面的支撐作用，嚴(yán)重者將直接危及地面建筑物的安全，造成嚴(yán)重的工程事故。因此，與傳統(tǒng)的巖土注漿和泵送混凝土都不同，盾構(gòu)注漿材料要求具有大流動度的同時還要求具有良好的穩(wěn)定性、抗?jié)B性、抗壓強度及合適的凝結(jié)時間等。
[0005]添加外加劑是改善地鐵盾構(gòu)注漿性能的重要措施。目前使用的外加劑主要是應(yīng)用于混凝土工程的高效減水劑，如萘磺酸鹽甲醛縮合物高效減水劑、三聚氰胺磺酸鹽甲醛縮合物高效減水劑、氨基磺酸苯酚甲醛縮合物高效減水劑等。這些高效減水劑雖然具有很好的減水增強作用，但是對注漿的穩(wěn)定作用差，漿體泌水、離析嚴(yán)重，凝結(jié)時間也偏短。因此，經(jīng)常造成泵送管道堵塞，注漿后離析分層，容易導(dǎo)致地面沉降。因此傳統(tǒng)高效減水劑還不能滿足盾構(gòu)注漿在穩(wěn)定性和凝結(jié)時間等方面的要求。
[0006]磺酸鹽是使用最早的減水劑，早在20世紀(jì)30年代初國外就已注意到亞硫酸紙漿及各種濃縮液能改善混凝土的流動性。但由于木素磺酸鹽具有緩凝作用，超劑量使用將會導(dǎo)致混凝土強度降低，甚至發(fā)生混凝土在相當(dāng)長時間不硬化的現(xiàn)象，在混凝土中應(yīng)用受到了限制。本專利 申請人:為主申請并己授權(quán)的中國發(fā)明專利(ZL98116516.8)，采用一種分子基團設(shè)計的方法，將木質(zhì)素磺酸鹽改性為高效減水劑，拓寬了木質(zhì)素類減水劑的應(yīng)用范圍。
[0007]技術(shù)意義
采用分子基團設(shè)計的方法進行化學(xué)改性，產(chǎn)品的分子量為木質(zhì)素磺酸鈣的6026—9026，親水性減弱，憎水性增加。
[0008]產(chǎn)品的表面物化性能得到改善。溶液出珊臨界膠束濃度，在水泥顆粒的吸附量比木質(zhì)素磺酸鈣大，分散性強，起泡能力比木質(zhì)素磺酸鈣小。
[0009]應(yīng)用于混凝土中，不僅減水增強效果達到GB8076-87中高效減水劑的標(biāo)準(zhǔn)，且塌落度損失小，混凝土裹漿性、勻質(zhì)性好。
[0010]上述改性木素磺酸鹽高效減水劑用于盾構(gòu)注漿部分解決了大流動度和穩(wěn)定性的矛盾，但是其凝結(jié)時間過長、穩(wěn)定性也還需提高。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0011]本發(fā)明專利的目的是在發(fā)明專利以木質(zhì)素磺酸鹽為主要原料提供一種木質(zhì)素系地鐵盾構(gòu)注漿外加劑的制各方法，解決目前盾構(gòu)注漿中存在的穩(wěn)定性差、易離析分層的問題。
[0012]本發(fā)明的目的還在于提供所述方法制備的地鐵盾構(gòu)注漿外加劑。
[0013]本發(fā)明的地鐵盾構(gòu)制漿外加劑的制備方法包括以下步驟:
1000重量份發(fā)明專利(ZL98116516.8)生產(chǎn)的改性木質(zhì)素磺酸鹽混凝土高效減水劑，溶于1000?2000重量份水中，邊攪拌邊加熱至60?100°C，加入20?200重量份交聯(lián)劑，進行縮聚反應(yīng)0.5?1h,
加入I?50重量份引氣劑、100?500重量份無機鹽增強劑、10?50重量份水溶性高分子聚合物，快速攪拌10?60分鐘。
[0014]冷卻后得到木質(zhì)素系盾構(gòu)注漿外加劑液體產(chǎn)品，噴霧干燥得到固體粉末產(chǎn)品。
[0015]所述交聯(lián)劑是甲醛、三聚氰胺、多元醇、多元胺中的一種或一種以上混合物；引氣劑是松脂皂、松香熱聚物、陰離子表面活性劑及其多元復(fù)合物中的一種或一種以上混合物。
[0016]所述無機鹽增強劑是本領(lǐng)域通用的無機鹽增強劑，最佳選擇是硫酸鈉、硝酸鈣、甲酸鈣、乙酸鈣、硫酸鋁、硝酸鐵中的一種或一種以上混合物。
[0017]所述水溶性高分子聚合物可以是本領(lǐng)域通用的水溶性高分子聚合物，最佳選擇是聚乙二醇、羧甲基纖維素、羥乙基纖維素、聚丙烯酸鹽、聚丙烯酰胺中的一種或兩種以上混合物。
[0018]本發(fā)明的注漿外加劑可以干粉或水溶液形式加到地鐵盾構(gòu)注漿中，其摻量為水泥重量的0.3%?0.6%,最優(yōu)摻量為0.4%?0.5%。
[0019]有益效果
本發(fā)明結(jié)合化學(xué)反應(yīng)和物理復(fù)配方法。既提高木質(zhì)索磺酸鹽的分子量，從分子結(jié)構(gòu)上改善對砂漿的穩(wěn)定作用，又結(jié)合靈活的復(fù)配方法達到注漿多方面的要求。
[0020]本發(fā)明產(chǎn)品與已有的外加劑相比，利用了造紙廢液，起到保護環(huán)境的作用；同時主要原料來源于可再生資源，減少礦石資源的消耗，也降低了地鐵后構(gòu)注漿外加劑的原料成本。
[0021]該外加劑對盾構(gòu)注漿具有很好的穩(wěn)定作用。由于改性后木質(zhì)素磺酸鹽的分子量增加了，加上復(fù)合了引氣劑和水溶性高分子聚合物，注漿材料的穩(wěn)定性顯著改善。砂漿不容易離析分層，泵送時不易堵塞管路，注入后對地層的支撐作用更強。
[0022]本發(fā)明產(chǎn)品克服了專利(ZL98116516.8)產(chǎn)品對注漿過度緩凝的作用。加入本發(fā)明產(chǎn)品后，注漿具有合適的凝結(jié)時間，在保證砂漿可泵性的同時及時提供了對管片的固定和對土層的支撐作用。該外加劑還能夠改變注漿的流變性，減少泵送阻力，泵送時不容易堵塞管道。

【具體實施方式】
[0023] 實施例1
首先取采用專利(ZL98116516，8)技術(shù)生產(chǎn)的改性木質(zhì)素磺酸鹽混凝土高效減水劑1000克，溶于1500克水中，邊攪拌邊升溫至80°C。加入50克甲醛，反應(yīng)2h。加入5克松香熱聚物、100克硝酸鈣、50克硫酸鈉、20份羧甲基纖維素(交聯(lián)度為1000)，攪拌30分鐘。冷卻后得到地鐵盾構(gòu)注漿外加劑液體產(chǎn)品，再經(jīng)噴霧干燥制得固體干粉。
【權(quán)利要求】
1.木質(zhì)素系地鐵盾構(gòu)注漿外加劑的制備方法，其特征在于包括以下步驟: (1)取IOOO重量份改性木質(zhì)素磺酸鹽混凝土高效減水劑，溶于1000?2000重量份水中，邊攪拌邊加熱至60?100°C，加入20?200重量份交聯(lián)劑，進行縮聚反應(yīng)0.5?1h: (2)加入I?50重量份引氣劑、100?500重量份無機鹽增強劑、10?50重量份水溶性高分子聚合物，攪拌10?60分鐘； (3)冷卻后得到液體產(chǎn)品，干燥得到固體粉末產(chǎn)品；所述改性木質(zhì)素磺酸鹽混凝土高效減水劑可根據(jù)ZL98116516.8專利制備得到；所述交聯(lián)劑是甲醛、三聚氰胺、多元醇、多元胺中的一種或?種以上混合物:引氣劑是松脂皂、松香熱聚物、陰離子表面活性劑或它們的多元復(fù)合物中的一種或一種以上混合物。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于所述無機鹽增強劑是硫酸鈉、硝酸鈣、甲酸鈣、乙酸鈣、硫酸鋁、硝酸鐵中的一種或一種以上混合物。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的制備方法，其特征在于所述水溶性高分子聚合物指聚乙二醇、羧甲基纖維素、羥乙基纖維素、聚丙烯酸鹽、聚丙烯酰胺中的一種或一種以上混合物。
4.權(quán)利要求1所述的方法制備的木贗素系地鐵盾構(gòu)注漿外加劑。
【文檔編號】C04B24/18GK104446096SQ201310440511
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2013年9月25日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月25日
【發(fā)明者】張淑華 申請人:張淑華