基于盾构渣土的同步注浆材料及其制备方法与应用技术

本发明专利技术公开了一种基于盾构渣土的同步注浆材料及其制备方法与应用，包括以下重量份的组分：盾构渣土47

【技术实现步骤摘要】
基于盾构渣土的同步注浆材料及其制备方法与应用


[0001]本专利技术属于注浆材料制备
，具体涉及一种基于盾构渣土的同步注浆材料及其制备方法与应用。

技术介绍

[0002]这里的陈述仅提供与本专利技术相关的
技术介绍
，而不必然地构成现有技术。
[0003]盾构施工技术是城市地下和水下隧道施工的主要方法。地铁盾构为了方便施工，通常在盾构刀盘上涂抹发泡剂等作为润滑剂，便于盾构机的掘进，但是这种施工方法造成润滑剂掺杂在盾构出的土体中，导致盾构土体因不易固结又难以回收再利用，成为一种泥态废弃物。大量地铁盾构渣土的堆积会污染环境、占用土地，成为制约城市发展的瓶颈。
[0004]地铁隧道常出现衬砌结构渗漏水问题，通常采取注浆法解决。注浆是一种用来防治地下工程不良地质灾害的常用方法。在长期的实践中发现，注浆技术不仅能提高地下工程施工过程的安全性，而且对节约能源以及环境保护也有很大的帮助。
[0005]目前，我国已投入运营地铁里程近7000km，随着地下能源开发以及地铁隧道等地下建设工程的快速发展，注浆材料的使用越来越多，对注浆材料有了更高的要求。专利技术人发现，传统的注浆材料不仅存在凝结时间长、水胶比高、机械强度低、用量大、成本高以及生产过程中排放二氧化碳等缺点，而且普遍存在充填性能、流动性和固结强度不匹配的问题，导致地铁隧道衬砌结构壁后注浆效果达不到理想状态。

技术实现思路

[0006]针对现有技术存在的不足，本专利技术的目的是提供一种基于盾构渣土的同步注浆材料及其制备方法与应用。基于盾构渣土的资源化利用，添加膨润土、超细赤泥作为颗粒型外加增强剂，选取焦磷酸钠作为基体材料的辅助外加剂，制备出一种应用地下工程高性能同步注浆材料。在最大限度地利用固体废弃物的同时，实现了地铁工程建设的经济环保性。
[0007]为了实现上述目的，本专利技术是通过如下的技术方案来实现：
[0008]第一方面，本专利技术提供了一种基于盾构渣土的同步注浆材料，包括以下组分：盾构渣土、膨润土、赤泥和焦磷酸钠。
[0009]盾构渣土，作为基础凝胶材料，对注浆材料的流动性和强度都有影响。
[0010]对流动性的影响：固体材料与水混合搅拌后会发生很多物理化学反应，盾构渣土与其它材料不同的粒径分布和吸水能力对自由水含量的影响使得浆液流动性发生了变化，影响注浆材料的流动性。
[0011]对强度的影响：盾构渣土与其他粒径材料可以紧密的结合使断面的不平整度较小(断面不平整度就是对材料密闭程度的最好反映。不紧密的材料会由于空气的进入和水的流失而在内部产生微小的空隙，而空隙的存在就降低了浆材的强度)。
[0012]膨润土，其颗粒具有很大的比表面积，因而具有很强的吸附能力和离子交换能力，这种特殊的微细晶体决定蒙脱石具有高分散性、悬浮性、膨润性、粘结性、吸附性、阳离子交
换性等许多优良特性。膨润土遇水后会大幅度分散并形成网络结构，在该结构中会把周围的自由水束缚住，变成网络结构中的束缚水，即会变为触变性凝胶而导致非牛顿流体的形成。该类触变性凝胶很大程度上影响了悬浊液系统的稳定性，并同时影响剪切速度的变化。在搅动过程中，致使网络结构受到破坏，凝胶转变为粘滞性较低的悬浊液；静止以后，再度恢复到初始凝胶网络结构的均相塑性状态，同时会使凝胶网络的粘度增加。基于以上过程，从而使浆液在加入膨润土以后触变性变得更加良好。
[0013]赤泥，进行超细研磨能够提高浆液的可注性同时增加赤泥的反应活性。通过超细研磨极大地提高了赤泥的反应活性，通过对赤泥进行优化，使优化后的赤泥潜在胶凝活性能够更易被激发，能够改善浆液流动性。
[0014]焦磷酸钠，作为无机缓凝剂，起到缓凝的作用。
[0015]在一些实施例中，所述同步注浆材料，包括以下重量份的组分：盾构渣土47
‑
74.5份，膨润土5
‑
10份，赤泥20
‑
40份，焦磷酸钠0.5
‑
3份。
[0016]进一步的，所述同步注浆材料，包括以下重量份的组分：盾构渣土50
‑
60份，膨润土5
‑
10份，赤泥20
‑
40份，焦磷酸钠0.5
‑
3份。
[0017]更进一步的，所述同步注浆材料，包括以下重量份的组分：盾构渣土50
‑
60份，膨润土5
‑
10份，赤泥25
‑
35份，焦磷酸钠1
‑
3份。
[0018]在一些实施例中，所述盾构渣土中，骨料含量低于10％。
[0019]进一步的，所述盾构渣土中，粉土含量为30％
‑
50％，砂土含量为30％
‑
50％。
[0020]更进一步的，所述盾构渣土过4目筛。
[0021]所述盾构渣土需经过脱水预处理，经脱水后的盾构渣土含水率在40％
‑
60％之间即可。
[0022]在一些实施方式中，所述膨润土为锂基膨润土。锂基膨润土可以使浆液稳定性更好、结石体抗压强度更大、抗渗性更优、凝胶时间更短。
[0023]在一些实施例中，所述赤泥为粉碎后过900目筛而得的超细赤泥。
[0024]进一步的，所述超细赤泥的比表面积为900
‑
1000m2/kg。如，比表面积为920m2/kg。
[0025]在一些实施例中，所述焦磷酸钠的纯度大于95％。焦磷酸钠，为白色、无嗅、结晶性材料，纯度大于95％。在20℃下的溶解度为63g/L。焦磷酸钠的比重和分子量分别为1.82和446.06，十水焦磷酸钠为无色或白色结晶，易溶于水，不溶于乙醇和其他有机溶剂。
[0026]第二方面，本专利技术提供所述基于盾构渣土的同步注浆材料的制备方法，包括如下步骤：
[0027]将膨润土加入水中静置设定时间，然后搅拌，制备膨润土原浆；
[0028]按比例将盾构渣土和赤泥加入膨润土原浆中，搅拌，形成混合浆液；
[0029]将焦磷酸钠加入混合浆液中，混匀，形成注浆材料。
[0030]在一些实施例中，膨润土在水中静置20
‑
30h。静置以后，会使凝胶网络的粘度增加，从而使浆液在加入膨润土以后触变性变得更加良好，一般20h以后，性能变化范围较小。
[0031]在一些实施例中，膨润土与水的质量比为5％
‑
10％。
[0032]进一步的，盾构渣土和赤泥缓慢加入至膨润土原浆中。缓慢无法量化，越慢越匀速加入越好，目的是为了更好的混匀是物质间更充分反应。
[0033]第三方面，本专利技术提供所述基于盾构渣土的同步注浆材料在地铁盾构同步注浆中
的应用。
[0034]具体应用方法为：
[0035]地铁盾构同步注浆技术作为一种先进施工技术，所采用的机械主要为掘进机，保证整个施工过程处在全机械化的水平层面上，具体可按照掘进、注浆等各个流程进行科学设置，减少对地面交本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于盾构渣土的同步注浆材料，其特征在于：包括以下组分：盾构渣土、膨润土、赤泥和焦磷酸钠。2.根据权利要求1所述的基于盾构渣土的同步注浆材料，其特征在于：包括以下重量份的组分：盾构渣土47
‑
74.5份，膨润土5
‑
10份，赤泥20
‑
40份，焦磷酸钠0.5
‑
3份；进一步的，所述同步注浆材料，包括以下重量份的组分：盾构渣土50
‑
60份，膨润土5
‑
10份，赤泥20
‑
40份，焦磷酸钠0.5
‑
3份；更进一步的，所述同步注浆材料，包括以下重量份的组分：盾构渣土50
‑
60份，膨润土5
‑
10份，赤泥25
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35份，焦磷酸钠1
‑
3份。3.根据权利要求1或2所述的基于盾构渣土的同步注浆材料，其特征在于：所述盾构渣土中，骨料含量低于10％；进一步的，所述盾构渣土中，粉土含量为30％
‑
50％，砂土含量为30％
‑
50...

【专利技术属性】
技术研发人员：田超，朱英，李静，马近伟，张伟屹，
申请(专利权)人：山东山科生态环境研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：