一种磁流变智能盾构注浆材料、制备方法及其应用技术

本发明专利技术的一种磁流变智能盾构的注浆材料、制备方法及其应用，该注浆材料各组份按照重量比包括：磁性颗粒400‑1000份、水200‑400份、具有膨胀性的黏土50‑100份、砂600‑1200份，粉煤灰400‑800份、水泥100‑200份、水玻璃100‑200份、外加剂30‑100份。本发明专利技术的磁流变智能盾构注浆材料，设计合理，各组分相互配合及协同，制备过程简单。在盾构等施工过程中，利用本发明专利技术泥浆进行注浆，可以通过施加外磁场，调整泥浆的粘稠度，可以实现对不同土质条件浆液的稳定，适于大规模推广使用。

【技术实现步骤摘要】
一种磁流变智能盾构注浆材料、制备方法及其应用
本专利技术属于建筑施工材料
，涉及一种磁流变智能盾构注浆材料、制备方法及其应用。
技术介绍
目前，盾构法施工广泛地应用于城市地铁、铁路、水工隧洞等，盾构法施工具有对地层适应性好、安全性高、施工速度快等特点，但在盾构快速施工中也暴露出了一些问题，如管片上浮量大、管片成型质量差等。同步注浆材料的性能对管片成型质量有着重要的影响，相关领域对注浆材料的研究也没有停止过。然而注浆时因为浆液初凝时间较长，也会引起管片不牢固，进而引起上部土体下沉，最终导致地面坍塌。如何在施工过程中根据地质条件、施工状态合理地、及时地调节、改变泥浆的粘稠度，减短浆液初凝时间，提高浆液稳定性，是一个亟待解决的难题。
技术实现思路
为解决上述技术问题，本专利技术的目的是提供一种磁流变智能盾构注浆材料、制备方法及其应用，此种注浆材料性能稳定，在注浆过程中，吸附力好，流动性强，能够有效提升泥浆早期强度，有效控制浆液固结硬化时间。本专利技术的一种磁流变智能盾构注浆材料，按照重量比包括以下组份：磁性颗粒400-1000份、水200-400份、具有膨胀性的黏土50-100份、砂土600-1200份、粉煤灰400-800份、水泥100-200份、水玻璃100-200份、外加剂30-100份；所述磁性颗粒为粒径为微米级的铁、钴、镍或其合金多磁畴材料颗粒，其粒径在1-10微米之间。在本专利技术的磁流变智能盾构注浆材料中，所述具有膨胀性的黏土为浸水后可以发生膨胀的有机粘土或有机膨润土；所述具有膨胀性的黏土的塑性指数大于25，所述膨润土为钠质膨润土或钙质膨润土。在本专利技术的磁流变智能盾构注浆材料中，所述砂土细度模数<2.0、含泥量及有机物含量<3％。在本专利技术的磁流变智能盾构注浆材料中，所述粉煤灰不含团块、腐植，比面积量大于2500cm2/g，为二级。在本专利技术的磁流变智能盾构注浆材料中，所述水泥采用硅酸盐42.5R水泥。在本专利技术的磁流变智能盾构注浆材料中，所述水玻璃模数为2.4～3.3，施工稀释后水玻璃浓度范围为30～45。在本专利技术的磁流变智能盾构注浆材料中，所述外加剂为磷酸氢二钠、氯化铝、萘系减水剂和分散剂中的至少一种。在本专利技术的磁流变智能盾构注浆材料中，所述分散剂为羟乙基纤维素、矿粉和聚丙烯酰胺中的一种或几种组成。本专利技术还提供一种磁流变智能盾构注浆材料的制备方法，包括以下步骤：步骤1：按如下组分配比称重：磁性颗粒400-1000份、水200-400份、具有膨胀性的黏土50-100份、砂土600-1200份、粉煤灰400-800份、水泥100-200份、水玻璃100-200份、外加剂30-100份；步骤2：将磁性颗粒、砂土、粉煤灰、水泥与适量的水相互混合，搅拌均匀，备用；步骤3：将具有膨胀性的黏土加入不同质量份的水中，用搅拌机进行搅拌，在此过程中掺入外加剂以及步骤2中制备好的混合液，相互混合，搅拌均匀，制得注浆A液；步骤4：将注浆B液水玻璃与注浆A液混合，一直搅拌至泥浆均匀，最终得到磁流变智能盾构的注浆材料，此注浆材料在静置24h后可以用于盾构注浆。本专利技术的一种磁流变智能盾构注浆材料应用于地下盾构施工过程中。本专利技术一种磁流变智能盾构注浆材料、制备方法及其应用，该注浆材料配方设计合理，成本低、制备过程简单，获得的泥浆性能稳定，吸附力好，在同步注浆过程中，流动性强，泵送容易，能够有效提升泥浆早期强度，有效控制浆液固结硬化时间。同时，此种泥浆的粘稠度可根据土层地质条件的不同，通过外加磁场强度不同进行调节和改变，确保盾尾孔隙稳定、防止上部土体下沉引起的地面塌陷。具体实施方式下面结合实施例对本专利技术做进一步的解释说明。实施例1一种具有磁流变智能盾构注浆材料，按照重量比包括以下组份：磁性颗粒400份、水200份、具有膨胀性的黏土50份、砂土600份、粉煤灰400份、水泥150份、水玻璃100份、外加剂30。所述前述组份混合后制备的泥浆相对密度为1.80。其中，磁性颗粒为羟基铁粉，粒径为5-8微米。具有膨胀性的黏土为膨胀有机粘土，其塑性指数为26。砂土为细砂土，细度模数<2.0、含泥量及有机物含量<3％。粉煤灰为一级粉煤灰，密度为2.6g/cm3。水泥为硅酸盐42.5R水泥。水玻璃模数为2.4。外加剂由10重量份的磷酸氢二钠、10重量份的减水剂FDN-900、10重量份的分散剂羟乙基纤维素(HEC)组成。上述具有磁敏增稠作用的护壁泥浆的制备方法，包括以下步骤：步骤1：按上述组份配比称重；步骤2：将磁性颗粒、砂土、粉煤灰、水泥与适量的水相互混合，搅拌均匀，备用；步骤3：将具有膨胀性的黏土加入不同质量份的水中，用搅拌机进行搅拌，在此过程中掺入外加剂以及步骤2中制备好的混合液，相互混合，搅拌均匀，制得注浆A液；步骤4：将注浆B液水玻璃与注浆A液混合，一直搅拌至泥浆均匀，最终得到磁流变智能盾构的注浆材料，此注浆材料在静置24h后可以用于盾构注浆。上述磁流变注浆材料可应用于地铁盾构施工。实施例2一种具有磁流变智能盾构注浆材料，按照重量比包括以下组份：磁性颗粒500份、水240份、具有膨胀性的黏土60份、砂土700份、粉煤灰500份、水泥140份、水玻璃130份、外加剂45份。所述前述组份混合后制备的泥浆相对密度为1.74。其中，磁性颗粒为Fe3O4粉末，粒径为5-8微米。具有膨胀性的黏土为膨胀有机粘土，其塑性指数为28。砂土为细砂土，细度模数<2.0、含泥量及有机物含量<3％。粉煤灰为一级粉煤灰，密度为2.6g/cm3。水泥为硅酸盐42.5R水泥。水玻璃模数为2.5。外加剂由15重量份的磷酸氢二钠、15重量份的减水剂FDN-900、15重量份的分散剂聚丙烯酰胺(PAM)组成。上述磁流变智能盾构注浆材料的制备用方法及应用与实施例1相同。实施例3一种具有磁流变智能盾构注浆材料，按照重量比包括以下组份：磁性颗粒600份、水300份、具有膨胀性的黏土70份、砂土800份、粉煤灰550份、水泥150份、水玻璃150份、外加剂50份。所述前述组份混合后制备的泥浆相对密度为1.71。其中，磁性颗粒为Fe3N粉末，粒径为5-8微米。具有膨胀性的黏土为钠质膨润土，其塑性指数为28。砂土为细砂土，细度模数<2.0、含泥量及有机物含量<3％。粉煤灰为一级粉煤灰，密度为2.6g/cm3。水泥为硅酸盐42.5R水泥。水玻璃模数为2.7。外加剂由为15重量份的氯化铝、15重量份的减水剂FDN-900、10重量份的分散剂HEC和10重量份的分散剂PAM组成。上述磁流变智能盾构注浆材料的制备用方法及应用与实施例1相同。实施例4一种具有磁流变智能盾构注浆材料，按照重量比包括以下组份：磁性颗粒650份、水300份、具有膨胀性的黏土80份、砂土900份、粉煤灰650份、水泥170份、水玻璃160份、外加剂60份。所述前述组份混合后制备的泥浆相对密度为1.82。其中，磁性颗粒为纯铁粉，粒径为5-8微米。具有膨胀性的黏土为钠质膨润土，其塑性指数为30。砂土为细砂土，细度模数<2.0、含泥量及有机物含量<3％。粉煤灰为一级粉煤灰，密度为2.6g/cm3。水泥为硅酸盐42.5R水泥。水玻璃模数为3.0。外加剂由15重量份的氯本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种磁流变智能盾构注浆材料，其特征在于，按照重量比包括以下组份：磁性颗粒400‑1000份、水200‑400份、具有膨胀性的黏土50‑100份、砂土600‑1200份、粉煤灰400‑800份、水泥100‑200份、水玻璃100‑200份、外加剂30‑100份；所述磁性颗粒为粒径为微米级的铁、钴、镍或其合金多磁畴材料颗粒，其粒径在1‑10微米之间。

【技术特征摘要】
1.一种磁流变智能盾构注浆材料，其特征在于，按照重量比包括以下组份：磁性颗粒400-1000份、水200-400份、具有膨胀性的黏土50-100份、砂土600-1200份、粉煤灰400-800份、水泥100-200份、水玻璃100-200份、外加剂30-100份；所述磁性颗粒为粒径为微米级的铁、钴、镍或其合金多磁畴材料颗粒，其粒径在1-10微米之间。2.如权利要求1所述的磁流变智能盾构注浆材料，其特征在于，所述具有膨胀性的黏土为浸水后可以发生膨胀的有机粘土或有机膨润土；所述具有膨胀性的黏土的塑性指数大于25，所述膨润土为钠质膨润土或钙质膨润土。3.如权利要求1所述的磁流变智能盾构注浆材料，其特征在于，所述砂土细度模数<2.0、含泥量及有机物含量<3％。4.如权利要求1所述磁流变智能盾构的注浆材料，其特征在于，所述粉煤灰不含团块、腐植，比面积量大于2500cm2/g，为二级。5.如权利要求1所述的磁流变智能盾构注浆材料，其特征在于，所述水泥采用硅酸盐42.5R水泥。6.如权利要求1所述的磁流变智能盾构注浆材料，其特征在于，所述水玻璃模数为2.4～3.3，施工稀释后水玻璃浓度范围为30...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭超，陆征然，朱璧禾，惠志婷，于红梅，张茂胜，王倩倩，赵明歌，
申请(专利权)人：沈阳建筑大学，
类型：发明
国别省市：辽宁,21