本发明专利技术公开了一种深基坑施工用锚杆注浆材料及其制备方法，先将掺合料、一部分外加剂与水泥混合均匀，得到固体物料，然后将另一部分外加剂加入水中，搅拌混匀，得到预混浆料，最后将固体物料加入预混浆料中，搅拌混匀即得所述的锚杆注浆材料；其中，所述掺合料是以粉煤灰和玉米秸秆粉末为原料制得；所述外加剂是先将硅酸铝‑磷酸钙纳米粒子进行改性处理，得到改性纳米粒子，再进行聚合反应，在聚合过程中加入硅酸铝‑磷酸钙纳米粒子，聚合反应结束得到聚合物，接着将聚合物与聚丙烯混合加热至熔融，喷丝制成纤维，粉碎即可。所得锚杆注浆材料流动性好，早强高，对锚杆进行注浆后锚固力高，满足深基坑施工要求。
【技术实现步骤摘要】
一种深基坑施工用锚杆注浆材料及其制备方法
本专利技术涉及一种注浆材料，具体涉及深基坑施工用锚杆注浆材料及其制备方法。属于建筑材料
技术介绍
随着城市化进程的不断渗入，深基坑项目日益增多，土钉和锚杆是基坑支护临时结构中最常用的两种锚固技术，因其施工速度快，安全可靠，施工难度低并且具有良好的经济性，因此被广泛应用于边坡、基坑支护等工程建设中。经调查，我国用于土钉、锚杆的注浆材料主要是普通硅酸盐水泥，为确保注浆作业所要求的流动度，经常采用的水灰质量比为0.5～0.55，这种注浆方式的纯水泥浆液凝结时间较长，注浆形成的结实体早期强度对于工程的要求偏低，注浆完成后往往需要七天多的养护周期，其注浆体的抗压强度才能到达工程的要求，使整个锚固工程的工期过长，特别是对于高地应力、深部或者节理裂隙很发育的地带注浆体更容易失效，进而可能导致整个支护系统失稳。注浆材料经过了迅速的发展，目前实际施工中使用的注浆材料可以系统地概括为两大类，一类是化学浆液，另外一类是水泥浆液。化学浆液不仅仅拥有可注性能好、凝结时间易于控制、稳定性高和粘度较低等一系列的优点，而且化学浆液容易注入周围围岩里的微小裂隙。常用的化学注浆材料有木质素类、聚氨树脂类、丙烯酞胺类、环氧树脂浆液以及脉醛树脂类。但化学注浆的缺点是注入的浆体形成的结实体强度不高和浆体容易产生污染。除此之外，化学浆材其价格相对水泥材料较高。这种注浆材料在加固工程中很少使用。化学注浆材料运用的主要种类为酸性水玻璃浆材、丙烯酸盐浆材、水下快速固化的PBM混凝土以及木素浆材等。<br>另外一类注浆材料为水泥浆液，目前使用最广泛的是纯水泥净浆浆液。另外水泥和粘土混合浆液、水泥粉煤灰混合浆液和水泥水玻璃混合双液等也使用较广。水泥类浆液的优点是原材料来源普遍、价格低廉且形成的固结体强度高，其不足之处在于凝结时间很长且不能够准确的操控时间、稳定性低、析水率大以及固结体强度增长速率偏慢，且在孔隙较大的周围岩层中容易引发漏浆现象和在微裂隙的周围岩层中可注性差、注浆质量不好保证等一系列的问题，基于此，最近几年国内专家学者在改良水泥类浆液机能之处做了颇多的科研工作，如应用各类化学和物理添加剂来控制水泥类浆的凝结时间、提升水泥浆的稳定性和易注性等。浆材朝着超细水泥、高水速凝材料、硅粉水泥浆材和纳米水泥浆材方向应用和发展。总体来说，现有的锚杆注浆材料流动性较差，早强低，并且对锚杆进行注浆后锚固力低，无法满足深基坑施工要求。
技术实现思路
本专利技术的目的是为克服上述现有技术的不足，提供一种深基坑施工用锚杆注浆材料及其制备方法，流动性好，早强高，对锚杆进行注浆后锚固力高，满足深基坑施工要求。为实现上述目的，本专利技术采用下述技术方案：一种深基坑施工用锚杆注浆材料的制备方法，以重量份计，先将30～40份掺合料、1～2份外加剂与100份水泥混合均匀，得到固体物料，然后将2～3份外加剂加入55～65份水中，搅拌混匀，得到预混浆料，最后将固体物料加入预混浆料中，搅拌混匀即得所述的锚杆注浆材料；其中，所述掺合料是先将粉煤灰和玉米秸秆粉末加水搅拌混匀配制成固含量20～30w.t.％的浆料，再经微波处理，固液分离，干燥，煅烧，粉碎而得；所述外加剂是先将硅酸铝-磷酸钙纳米粒子利用N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基三乙氧基硅烷进行改性处理，得到改性纳米粒子，再以丙烯酰胺、N-(4-氨基苯基)丙烯酰胺为原料进行聚合反应，在聚合过程中加入硅酸铝-磷酸钙纳米粒子，聚合反应结束得到聚合物，接着将聚合物与聚丙烯混合加热至熔融，喷丝制成纤维，粉碎即可。优选的，所述水泥为标号P.052.5的普通硅酸盐水泥，所述粉煤灰为二级粉煤灰，玉米秸秆粉末的粒径为100～150目。优选的，在制备掺合料时，粉煤灰、玉米秸秆粉末的质量比为1：0.2～0.3。优选的，在制备掺合料时，微波处理的工艺条件为：500～700W微波处理10～15分钟；煅烧的工艺条件为：500～600℃煅烧2～3小时。优选的，掺合料粉碎至粒径100～150目。优选的，以重量份计，所述硅酸铝-磷酸钙纳米粒子的制备方法如下：先将3～5份十六烷基三甲基溴化铵加入100份水中搅拌混匀，边搅拌边同时滴加质量浓度15～20％硝酸钙水溶液和质量浓度15～20％磷酸氢二钠水溶液，第一次搅拌反应，得到纳米磷酸钙悬浊液，控制温度为35～45℃，向纳米磷酸钙悬浊液中加入环己烷，超声波振荡均匀得混合液，接着将混合液与正硅酸四乙酯同时滴入含有硝酸铝和氨水的预混液中，第二次搅拌反应，在氨水的作用下，正硅酸四乙酯与硝酸铝反应并沉积在纳米磷酸钙表面，得到硅酸铝-磷酸钙纳米粒子。进一步优选的，硝酸钙水溶液中所含硝酸钙、磷酸氢二钠水溶液中所含磷酸氢二钠、正硅酸四乙酯、预混液中所含硝酸铝的摩尔比为1：1：1：1，所述预混液是将1重量份硝酸铝、0.01重量份质量浓度22～25％氨水加入5重量份水中，搅拌混匀而得。进一步优选的，环己烷的用量为纳米磷酸钙悬浊液重量的1～2倍，超声波振荡的工艺条件为：400～600W超声波振荡40～50分钟。进一步优选的，硝酸钙水溶液和硅酸钠水溶液匀速缓慢滴加，滴加时间为30～40分钟；混合液与正硅酸四乙酯匀速缓慢滴加，滴加时间为5～6小时。进一步优选的，第一次搅拌反应的工艺条件为：50～60℃搅拌反应5～7小时；第二次搅拌反应的工艺条件为：保温搅拌反应18～20小时。进一步优选的，第二次搅拌反应结束后加热至80～90℃破乳，取水相，干燥，即得硅酸铝-磷酸钙纳米粒子。优选的，以重量份计，改性纳米粒子的制备方法如下：先将1份N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基三乙氧基硅烷超声波分散于5～7份甲苯中，然后加入0.4～0.6份硅酸铝-磷酸钙纳米粒子，80～90℃搅拌反应6～8小时，离心，干燥，即得所述的改性纳米粒子。优选的，以重量份计，聚合物的制备方法如下：先将1份丙烯酰胺和0.05～0.06份N-(4-氨基苯基)丙烯酰胺加入3～5份水中，搅拌至完全溶解，转移至钴源室内，以68.34Gy/min辐照3～4小时，加入0.5～0.6份改性纳米粒子，搅拌混匀，继续以108.93Gy/min辐照6～8小时，得到水凝胶，后处理，即得所述的聚合物。进一步优选的，后处理的具体方法为：先用正己烷充分置换水凝胶中的水，然后经二氧化碳超临界流体干燥得到干凝胶，粉碎即可。更进一步优选的，二氧化碳超临界流体干燥的工艺条件为：压力6～8MPa，温度45～48℃，时间7～9小时。优选的，聚合物与聚丙烯的质量比为1：5～7，两者混合加热至熔融，并在熔融温度下超声波分散2～3小时，然后经循环管道送至纺丝机，通过计量泵计量，再经过滤器、连接管进入喷丝头，经喷丝板孔眼压出形成原液细流，压力为5～10MPa，最后凝固浴得到纤维。更进一步优选的，所述原液细流中的溶剂向凝固浴扩散，凝固浴中的凝固剂向原液细流渗透，使得原液细流达到临界浓度，在凝固浴中析出得到纤维，粉碎至100～120目即可。更进一步优选的，所述凝固本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种深基坑施工用锚杆注浆材料的制备方法，其特征在于，以重量份计，先将30～40份掺合料、1～2份外加剂与100份水泥混合均匀，得到固体物料，然后将2～3份外加剂加入55～65份水中，搅拌混匀，得到预混浆料，最后将固体物料加入预混浆料中，搅拌混匀即得所述的锚杆注浆材料；其中，所述掺合料是先将粉煤灰和玉米秸秆粉末加水搅拌混匀配制成固含量20～30w.t.％的浆料，再经微波处理，固液分离，干燥，煅烧，粉碎而得；所述外加剂是先将硅酸铝-磷酸钙纳米粒子利用N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基三乙氧基硅烷进行改性处理，得到改性纳米粒子，再以丙烯酰胺、N-(4-氨基苯基)丙烯酰胺为原料进行聚合反应，在聚合过程中加入硅酸铝-磷酸钙纳米粒子，聚合反应结束得到聚合物，接着将聚合物与聚丙烯混合加热至熔融，喷丝制成纤维，粉碎即可。/n
【技术特征摘要】
1.一种深基坑施工用锚杆注浆材料的制备方法，其特征在于，以重量份计，先将30～40份掺合料、1～2份外加剂与100份水泥混合均匀，得到固体物料，然后将2～3份外加剂加入55～65份水中，搅拌混匀，得到预混浆料，最后将固体物料加入预混浆料中，搅拌混匀即得所述的锚杆注浆材料；其中，所述掺合料是先将粉煤灰和玉米秸秆粉末加水搅拌混匀配制成固含量20～30w.t.％的浆料，再经微波处理，固液分离，干燥，煅烧，粉碎而得；所述外加剂是先将硅酸铝-磷酸钙纳米粒子利用N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基三乙氧基硅烷进行改性处理，得到改性纳米粒子，再以丙烯酰胺、N-(4-氨基苯基)丙烯酰胺为原料进行聚合反应，在聚合过程中加入硅酸铝-磷酸钙纳米粒子，聚合反应结束得到聚合物，接着将聚合物与聚丙烯混合加热至熔融，喷丝制成纤维，粉碎即可。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述水泥为标号P.052.5的普通硅酸盐水泥，所述粉煤灰为二级粉煤灰，玉米秸秆粉末的粒径为100～150目。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在制备掺合料时，粉煤灰、玉米秸秆粉末的质量比为1：0.2～0.3。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在制备掺合料时，微波处理的工艺条件为：500～700W微波处理10～15分钟；煅烧的工艺条件为：500～600℃煅烧2～3小时。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，以重量份计，所述硅酸铝-磷酸钙纳米粒子的制备方法如下：先将3～5份十六烷基三甲基溴化铵加入100份水中搅拌混匀，边搅拌边同时滴加质量浓度15～20％硝酸钙水溶液和质量浓度15～20％磷酸氢二钠水溶液，第一次搅拌反应，得到纳米磷酸钙悬浊液，控制温度为35～45℃...
【专利技术属性】
技术研发人员：江海，谢孔金，王金玉，孙代聚，刘兴隆，厉梅，韩刚，王碧青，董海强，薛骏，
申请(专利权)人：山东正元地质资源勘查有限责任公司，
类型：发明
国别省市：山东;37
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