一种隧道衬砌拱顶带模注浆用微膨胀注浆料制造技术

本发明专利技术公开了一种隧道衬砌拱顶带模注浆用微膨胀注浆料，由如下质量百分比的原料制成：水泥52.5％～60％、级配骨料35％～40％、粘度改性剂2％～3％、膨胀剂0.02％～4％、早强剂0.03％～0.43％、减水剂0.2％～0.26％、保水剂0.01％～0.03％、消泡剂0.01％～0.02％；所述水泥为硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、硫铝酸盐水泥中的一种或多种，水泥的强度等级不低于42.5；所述保水剂为纤维素醚类高分子化合物和生物多糖胶中的一种或多种。本发明专利技术的隧道衬砌拱顶带模注浆用微膨胀注浆料具有较好的流动性和微膨胀性，且能显著改善与混凝土结合强度及与RPC注浆管结合性。

A kind of micro expansion grouting slurry for tunnel lining vault grouting with mould

The invention discloses a kind of micro-expansion grouting material for tunnel lining vault belt mold grouting, which is made of the following raw materials: cement 52.5%-60%, graded aggregate 35%-40%, viscosity modifier 2%-3%, expansion agent 0.02%-4%, early strength agent 0.03%-0.43%, water reducer 0.2%-0.26%, water retaining agent 0.01. The cement is one or more of Portland cement, ordinary portland cement and sulphoaluminate cement, and the strength grade of the cement is not less than 42.5. The water-retaining agent is one or more of cellulose ether macromolecule compound and biopolysaccharide adhesive. The micro-expansion grouting material for grouting of tunnel lining vault with mold has good fluidity and micro-expansion, and can significantly improve the bonding strength with concrete and the bonding property with RPC grouting pipe.

【技术实现步骤摘要】
一种隧道衬砌拱顶带模注浆用微膨胀注浆料
本专利技术属于隧道衬砌拱顶带模注浆材料
，具体涉及一种隧道衬砌拱顶带模注浆用微膨胀注浆料以及其制备方法。
技术介绍
隧道工程是道路建设中的重要组成部分。对于已经开通的或新建隧道，由于衬砌拱顶混凝土施工工艺本身的缺陷，施工人员素质以及施工管理问题，隧道衬砌拱顶脱空已成为普遍存在的质量通病。根据新奥法理论，初期支护主要承担围岩压力，二次衬砌只承担一部分压力。当隧道初期支护受力不均时，需要进行衬砌补救。这时，衬砌承受较大的围岩松散压力，将对围岩和初期支护变形起到主动限制作用，如果隧道衬砌背后存在脱空现象，将会直接影响隧道的安全性能，从而造成巨大的安全隐患。因此，隧道衬砌背后脱空的处理与预防是亟待解决的问题。铁路总公司对隧道衬砌脱空等质量通病问题高度重视，工管中心和运输局联合下发了《关于开展运营铁路隧道衬砌质量专项整治工作的通知》(工管质安电[2012]134号文)，对已运营的隧道，集中整治衬砌背后空洞、脱空、开裂及衬砌厚度不够等问题，在源头上解决安全隐患，确保铁路运输安全。为提高铁路隧道衬砌整体质量，有效防治拱顶脱空，贯彻铁总工程中心《关于印发铁路隧道二次衬砌预防拱顶空洞实施意见的通知》〔[2015]199号文〕精神，全面施工推广应用拱顶带模注浆工艺。根据《隧道衬砌拱顶带模注浆技术要求》中对微膨胀注浆料的要求，注浆材料选用普通水泥砂浆很难满足现场技术要求，因此需要开发出满足现场施工的微膨胀注浆料。传统的回填注浆均是在混凝土强度达到设计强度要求后才开始进行拱顶回填注浆。这仅是为满足衬砌厚度要求而进行的脱空处理，注入的浆体与衬砌仍然是“两张皮”，浆体与衬砌混凝土的结合性较差。隧道衬砌空洞一旦形成，后期治理难度较大。隧道拱部衬砌混凝土在灌注过程中，由于泵送压力不足或因拔管过早等原因易造成拱顶衬砌混凝土出现厚度不足、脱空、开裂等质量缺陷。为提高铁路隧道衬砌质量，防止运营过程中出现隧道拱顶混凝土掉块现象，中铁十一局京沈京冀客专指挥部成功研发出隧道拱顶带模注浆施工技术，该技术通过对衬砌台车进行改造，在衬砌台车模板中心线位置沿台车纵向方向设置一定数量的注浆孔，并安装注浆用固定法兰，预埋活性粉末混凝土(RPC)注浆管，混凝土浇筑结束后及时从预埋注浆管处进行注浆。该施工技术不仅简化了传统注浆工艺，而且显著提高了注浆的质量。中国专利CN107935516A中公开了一种用于隧道衬砌拱顶带模注浆的微膨胀注浆料，主要解决了目前该类注浆料普遍存在的易收缩变形、相容性和结合性不足导致隧道拱顶出现脱空、开裂等质量缺陷的问题。该微膨胀注浆料由胶凝组分750～800份，复合级配石英砂900～1350份，氧化石墨烯改性矿物掺合料100～150份，体积稳定性调节剂8～10份，增强型减水剂2～3份加水混合搅拌而成，其水料比为0.16～0.19。该专利中所述氧化石墨烯改性矿物掺合料由氧化石墨烯分散在水中，再加入硅灰和粉煤灰搅拌干燥而成。其制备方法较复杂，成本高。且使用矿物掺合料对使其90min的流动度损失较大。所述体积稳定性调节剂由混凝土膨胀剂、红砖粉、高吸水树脂SAP按照6:3:1的质量比混合均匀而成。本申请各实施例提供的用于隧道衬砌拱顶带模注浆的微膨胀注浆料塑性膨胀率为0.6～1.2％，具有一定的微膨胀性。但是其抗压、抗折强度以及和混凝土的结合强度都较低，与混凝土结合强度的富余值不高，很难预估配置的微膨胀注浆料与衬砌混凝土后期的结合性能。中国专利CN107686300A中公开了一种隧道衬砌填充用微膨胀注浆料，由以下重量份数比的组分制备而成：普通水泥35～50份，微珠5～8份，硅灰3～5份，膨胀剂4～6份，石英砂35～45份，减水剂1～2份，缓凝剂0.5～1.5份，保水剂0.1～0.3份，早强剂0.2～0.4份，塑性膨胀剂0.2～0.3份，可再分散乳胶粉0.1～0.3份，消泡剂0.1～0.3份。该注浆料存在以下几点不足：1、该专利技术配方成本较为昂贵，不便于施工工程应用；2、配方中含有缓凝剂，不易控制12h强度，很难保证注浆料12h有力学强度；3、实施例性能指标检测结果中，7d强度较低，且与混凝土结合强度的富余值不高，很难预估配置的微膨胀注浆料与衬砌混凝土后期的结合性能；4、实施例性能指标检测结果中，缺少对微膨胀注浆料与RPC注浆管结合性能的检测。另外现有技术中的膨胀剂一般在注浆料塑性阶段就已经完全膨胀，而在注浆料硬化后基本无膨胀，所以无法保证注浆料固化后期的膨胀量，后期容易因继续水化收缩形成裂缝。
技术实现思路
针对以上技术的不足，本专利技术提供了一种隧道衬砌拱顶带模注浆用微膨胀注浆料及其制备方法，本专利技术的微膨胀注浆料不仅具有微膨胀、出机流动度高、90min流动度保持效果好的特点，还具有成本较低、早强、强度高的特点。并且通过选择特定级配的骨料，相对现有技术，可以显著提高注浆料与与混凝土结合强度及与RPC注浆管的结合性。本专利技术的技术方案如下：由如下质量百分比的原料制成：水泥52.5％～60％、骨料35％～40％、粘度改性剂2％～3％、膨胀剂0.02％～4％、早强剂0.03％～0.43％、减水剂0.2％～0.26％、保水剂0.01％～0.03％、消泡剂0.01％～0.02％。所述级配骨料由如下按质量百分比的石英砂组成：70～100目石英砂80％～85％，100～200目石英砂15％～20％。在研究中专利技术人通过前期大量试验结果发现使用本方案特定级配的石英砂作为骨料可以大大提高与混凝土结合强度及与RPC注浆管的结合性。所述水泥为硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、硫铝酸盐水泥中的一种或多种，水泥的强度等级不低于42.5；所述保水剂为纤维素醚类高分子化合物和生物多糖胶中的一种或多种。本专利技术采用特定级配的石英砂作为骨料搭配特定强度的水泥，通过特定比例的调配，保证了注浆料的高强度，特定级配的石英砂和粘度改性剂搭配，还可以保证注浆料的匀质性，使之本身具有较小的收缩率；另外还加入特定量的膨胀剂，使其具有一定的膨胀率；本专利技术采用纤维素醚类高分子化合物和/或生物多糖胶作为保水剂，不仅具有良好的保水性，可以提高其原料的分散性和稳定性，无泌水分离现象，不需要加入缓凝剂就可保证浆料具有较高的流动度和良好的可泵送性；所述保水剂搭配水泥和特定级配的石英砂，可以使砂浆更密实，抑制膨胀剂膨胀过程中形成有害的大孔，而增加毛细孔等有益孔的形成，从而保证其强度高且不收缩不开裂；本专利技术各原料相互配合还可以改善注浆料与衬砌混凝土及RPC注浆管的结合性以及其耐老化性能；使用本专利技术中特定比例和种类的水泥、石英砂、保水剂，只需要加入少量早强剂即可达到较高的早期强度；本专利技术使用少量的减水剂即可满足水料比0.18～0.20；另外本专利技术加入少量消泡剂，就可以减少砂浆在搅拌过程中产生的大量气泡，使其浆体更加致密，力学性能更加优异。与现有技术相比，本专利技术的注浆料能明显提高其耐冻融老化性能和与衬砌混凝土及RPC注浆管的结合性，尤其是与混凝土的7d结合强度比具有显著提高。优选地，所述保水剂为羧甲基纤维素醚、羟乙基甲基纤维素醚、乙基纤维素醚、黄原胶和文莱胶中的一种或多种。本方案优选的几种保水剂具有良好的保水性，进一步提高改善注浆料与衬砌混凝土及RPC注浆管的结合性。优选地，所述本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种隧道衬砌拱顶带模注浆用微膨胀注浆料，其特征在于，由如下质量百分比的原料制成：水泥52.5％～60％、级配骨料35％～40％、粘度改性剂2％～3％、膨胀剂0.02％～4％、早强剂0.03％～0.43％、减水剂0.2％～0.26％、保水剂0.01％～0.03％、消泡剂0.01％～0.02％；所述水泥为硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、硫铝酸盐水泥中的一种或多种，水泥的强度等级不低于42.5；所述保水剂为纤维素醚类高分子化合物和生物多糖胶中的一种或多种。

【技术特征摘要】
1.一种隧道衬砌拱顶带模注浆用微膨胀注浆料，其特征在于，由如下质量百分比的原料制成：水泥52.5％～60％、级配骨料35％～40％、粘度改性剂2％～3％、膨胀剂0.02％～4％、早强剂0.03％～0.43％、减水剂0.2％～0.26％、保水剂0.01％～0.03％、消泡剂0.01％～0.02％；所述水泥为硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、硫铝酸盐水泥中的一种或多种，水泥的强度等级不低于42.5；所述保水剂为纤维素醚类高分子化合物和生物多糖胶中的一种或多种。2.根据权利要求1所述的隧道衬砌拱顶带模注浆用微膨胀注浆料，其特征在于，所述级配骨料由如下按质量百分比的石英砂组成：70～100目石英砂80％～85％，100～200目石英砂15％～20％。3.根据权利要求1所述的隧道衬砌拱顶带模注浆用微膨胀注浆料，其特征在于，所述保水剂为羧甲基纤维素醚、羟乙基甲基纤维素醚、乙基纤维素醚、黄原胶和文莱胶中的一种或多种。4.根据权利要求3所述的隧道衬砌拱顶带...

【专利技术属性】
技术研发人员：殷璐，侯维红，吴文选，黎超，叶显，纪宪坤，苑立东，
申请(专利权)人：武汉源锦建材科技有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北,42