用于岩溶地基注浆的双控水泥浆的配制方法技术

技术编号:20783516 阅读:31 留言:0更新日期:2019-04-06 04:41
本发明专利技术涉及一种用于岩溶地基注浆的双控水泥浆的配制方法,以凝胶时间5‑10min、析水率≤5%为技术指标,在水泥浆中掺入促凝剂、保水剂、减水剂、缓凝剂,配制双控水泥浆。双控水泥浆中各组分尤其是添加剂的掺量是基于水泥浆凝胶时间和析水率为技术指标确定的,双控水泥浆适用于岩溶地基强烈发育、连通性好,浆液易大量流失的地段,在岩溶地基处理具有广阔的应用前景。

The preparation method of double-control cement slurry for grouting in Karst Foundation

The invention relates to a preparation method of double control cement slurry used for grouting in karst foundation. Taking gelatin time 5 and 10min, and water loss rate of less than 5% as technical index, cement slurry is prepared by mixing coagulant, water retaining agent, water reducing agent and retarder in cement slurry. The content of each component in the double control cement slurry, especially the additives, is determined based on the gelation time and the rate of water evolution of cement paste. The double control cement slurry is suitable for the areas with strong development, good connectivity and large loss of slurry in karst foundation, and has wide application prospects in karst foundation treatment.

【技术实现步骤摘要】
用于岩溶地基注浆的双控水泥浆的配制方法
本专利技术涉及水泥基注浆材料领域,具体涉及一种用于岩溶地基注浆的双控水泥浆的配制方法。
技术介绍
在岩溶地基发育地段,为防止地基塌陷,地基一般采用注水泥浆处理,目前主要采用以下三种性能不同的水泥浆。1、普通水泥浆普通水泥浆采用普通硅酸盐水泥和水,通过机械搅拌而成,岩溶地基注浆处理工程常用水灰比一般为0.8:1~1:1。普通水泥浆凝胶时间长,如1:1水灰比水泥浆液的的凝胶时间在10h左右。如图1所示,在岩溶地基强烈发育、连通性好的地段,浆液顺岩溶溶隙、管道流失至处理范围以外数十至数百米以外,造成工程材料的浪费。普通水泥浆析水率高,如普通1:1水灰比水泥浆液的析水率约35%,析水呈强碱性且携带六价铬,析水污染当地的水环境。水泥浆的结石率为1减析水率,析水率高则结石率低,如普通1:1水灰比水泥浆液的析水率约35%,则其结石率约65%,意味着灌注1m3水泥浆,结石体积为0.65m3,析水为0.35m3。普通水泥浆凝胶时间长、析水率高,这两方面的性能缺陷使得普通水泥注浆处理岩溶地基效果差、不环保。普通水泥浆注浆工艺流程图如图2所示,需配置2个搅拌机(快搅池和慢搅池各一个),1个普通注浆泵和1套吸浆管和1套注浆管。注普通水泥浆具有配置设备少,施工工艺简单,便于控制等优点。2、普通水泥—水玻璃双液浆为解决普通水泥浆存在凝胶时间长的问题,采用了普通水泥浆与水玻璃溶液按一定比例混合,形成普通水泥—水玻璃双液浆。普通水泥—水玻璃双液浆的优点是凝胶时间可控(从几秒钟到几十分钟可调),析水率低(≤5%),结石率高(≥95%)。水玻璃溶液出厂浓度一般为50~60Be′,现场注浆适用的范围一般为35~45Be′。为降低工程造价,一般先购置高浓度的的水玻璃,在现场施工前进行稀释。普通水泥浆与水玻璃溶液体积比一般为1:0.3~1:1,作为双液浆的主材之一,需现场制备大量符合设计要求的水玻璃溶液。为了提高施工效率,水玻璃溶液稀释到设计浓度后,放入储存桶待用,储存桶还应加强密封和温度控制,以防止桶内水分蒸发。双液浆注浆工艺流程如图3所示。普通水泥—水玻璃双液浆注浆需要同时制备水泥浆和水玻璃溶液,同时制备水泥浆池和水玻璃桶,同时设两套吸浆管。注浆机械采用专用的双液泵双缸。设置与双液泵双缸相连的两条输浆管路,将水泥浆和水玻璃溶液输送至混合器。在双液泵与混合器之间安装调控阀门,调控阀门控制两种浆液的流量,在混合器内使水泥浆和水玻璃溶液按设计比例混合均匀,然后通过混合胶管和注浆孔泵入地基。普通水泥—水玻璃双液浆相对于普通水泥浆而言,优点是凝胶时间可控(从几秒钟到几十分钟可调),析水率低,结石率高。缺点是注浆工艺复杂,不宜准确控制两种浆液的混合比例,高速流动的两种浆液,在混合器内未经充分搅拌,混合不宜均匀,影响其性能发挥。由于普通水泥—水玻璃双液浆施工工艺复杂,技术指标现场控制难度大,限制了其应用范围。3、改进型普通水泥浆注普通水泥浆具有施工工艺简单,便于控制等优点,为了改善普通水泥浆的凝胶和析水性能,采用了以下改进措施:在普通水泥浆中加入悬浮剂(如膨润土)以减少浆液的析水率。加入悬浮剂膨润土后,膨润土的吸水膨胀特性能减少水泥浆中的水,减少析水率,达到提高结石率的目的。但是膨润土的高分散性会使其再水泥颗粒周围形成一层膨润土薄膜,阻止水分子的渗透,进而影响水泥的水化进程,从而降低了水泥浆的结石强度。在配置的普通水泥浆中直接加入速凝剂水玻璃溶液,能够缩短水泥浆的凝胶时间,但在凝胶时间以内的浆液流动性能差,施工时极易产生堵管。为防止堵管,现场施工人员采用土方法,一是指定专人在注浆孔口,沿注浆孔孔壁倾倒水玻璃溶液,在注浆管路外,水玻璃溶液与普通水泥浆混合;二是在孔口处堆放豆砂,依靠普通水泥浆浆液的喷出速度和重力加速度,将豆砂冲入溶洞中,并与普通水泥浆混合,以降低普通水泥浆的流动性。采用人工加入水玻璃溶液、豆砂,对缩短普通水泥浆的凝胶时间、降低流动性、减小扩散半径有一定的效果,但改善效果因人而异,施工质量难以控制,且改善效果无法量化,因而难以在工程中大量应用。鉴于普通水泥浆浆液流失量大、析水量大和结石率低、普通水泥—水玻璃双液浆施工工艺复杂、改进型普通水泥浆施工效果难以控制等问题,对强烈发育、连通性好的岩溶地基,铁路技术人员尽量采用桩板或桥梁结构通过,不采用注水泥浆措施处理。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种用于岩溶地基注浆的双控水泥浆的配制方法,以凝胶时间、析水率双目标控制水泥浆组分配比,适用于岩溶地基强烈发育、连通性好,浆液易大量流失的地段。本专利技术所采用的技术方案为:用于岩溶地基注浆的双控水泥浆的配制方法,其特征在于:以凝胶时间5-10min、析水率≤5%为技术指标,在水泥浆中掺入促凝剂、保水剂、减水剂、缓凝剂,配制双控水泥浆。所配制的双控水泥浆的流动度≥200mm。配制双控水泥浆的过程中,先根据水泥种类和水泥浆要求的凝胶时间,确定促凝剂的种类和用量;然后以促凝剂为基准,以析水率为技术指标,确定保水剂、减水剂、缓凝剂的种类和用量。水泥选自硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥。促凝剂选自铝酸盐、碳酸盐、生石灰、无水石膏、偏铝酸盐。保水剂选自超细碳酸钙、超细矿渣微粉、空心微珠、火山灰、硅藻土、硅灰。减水剂为聚羧酸系高性能减水剂。缓凝剂选自蜜糖、木钙、木钠、柠檬酸、酒石酸、葡萄糖酸盐、硼酸盐。本专利技术具有以下优点:本专利技术涉及的双控水泥浆的凝胶时间从几分钟到几十分钟可调,析水率≤5%,结石率≥95%,具备了普通水泥—水玻璃双液浆性能优良的优点;本专利技术在控制双控水泥浆凝胶时间的同时,调控了泵送时间内双控水泥浆的流动度,保证双控水泥浆可以采用普通压浆泵泵送,具备了普通水泥浆施工工艺简单的优点。本专利技术涉及的双控水泥浆具有了凝胶时间可调,浆液析水量小、结石率高、施工工艺简单等特点,同时兼备了注普通水泥浆和普通水泥—水玻璃双液浆二者的优点,在岩溶地基处理具有广阔的应用前景。附图说明图1为连通性好的岩溶地基示意图。图2为普通水泥浆注浆工艺流程图。图3为双液浆注浆工艺流程图。图4为双控水泥浆注浆工艺流程图。具体实施方式下面结合具体实施方式对本专利技术进行详细的说明。本专利技术涉及一种用于岩溶地基注浆的双控水泥浆,由水泥、添加剂和水在铁质桶内搅拌制成,可采用普通水泥浆的工艺流程施工,适用于注浆处理连通性好、浆液易大量流失的岩溶地基。其中,水泥选自硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥,水灰比为1:1。所述的添加剂包括促凝剂、保水剂、减水剂和缓凝剂。促凝剂选自铝酸盐、碳酸盐、生石灰、无水石膏、偏铝酸盐等多种材料,优选工业级碳酸钠,具有增快水泥浆液凝胶,减少水泥浆析水的作用。保水剂选自超细碳酸钙、超细矿渣微粉、空心微珠、火山灰、硅藻土、硅灰等多种材料,优选原状硅灰,具有减少水泥浆析水和增加水泥浆流动性的作用。减水剂选自聚羧酸系高性能减水剂,具有增加水泥浆流动性和析水的作用。缓凝剂选自蜜糖、木钙、木钠、柠檬酸、酒石酸、葡萄糖酸盐、硼酸盐等多种材料,优选工业级葡萄糖酸钠,具有延缓水泥浆液凝胶的作用。根据处理的岩溶地基特性、环保需求及施工的可行性,对双控水泥浆提出了三条技术指标:1.浆液压入地基后5-10min凝胶,浆液失去流动性,限制其扩散半径;2.析水量≤5%,以本文档来自技高网
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【技术保护点】
1.用于岩溶地基注浆的双控水泥浆的配制方法,其特征在于:以凝胶时间5‑10min、析水率≤5%为技术指标,在水泥浆中掺入促凝剂、保水剂、减水剂、缓凝剂,配制双控水泥浆。

【技术特征摘要】
1.用于岩溶地基注浆的双控水泥浆的配制方法,其特征在于:以凝胶时间5-10min、析水率≤5%为技术指标,在水泥浆中掺入促凝剂、保水剂、减水剂、缓凝剂,配制双控水泥浆。2.根据权利要求1所述的用于岩溶地基注浆的双控水泥浆的配制方法,其特征在于:所配制的双控水泥浆的流动度≥200mm。3.根据权利要求2所述的用于岩溶地基注浆的双控水泥浆的配制方法,其特征在于:配制双控水泥浆的过程中,先根据水泥种类和水泥浆要求的凝胶时间,确定促凝剂的种类和用量;然后以促凝剂为基准,以析水率为技术指标,确定保水剂、减水剂、缓凝剂的种类和用量。4.根据权利要求1所述的用于...

【专利技术属性】
技术研发人员:曹元平王向阳潘卫东郭文瑛
申请(专利权)人:中铁第一勘察设计院集团有限公司华南理工大学
类型:发明
国别省市:陕西,61

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