一种塑性早强型盾构隧道同步注浆材料及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种塑性早强型盾构隧道同步注浆材料及其制备方法。同步注浆材料，按重量份计，包括以下组分：基体材料260

【技术实现步骤摘要】
一种塑性早强型盾构隧道同步注浆材料及其制备方法


[0001]本专利技术属于盾构隧道同步注浆材料
，特别涉及一种塑性早强型盾构隧道同步注浆材料及其制备方法。

技术介绍

[0002]本专利技术
技术介绍
中公开的信息仅仅旨在增加对本专利技术的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
[0003]盾构法在隧道建设中得到了广泛应用。同步注浆是将同步注浆浆液通过盾尾预留注浆孔注入盾尾间隙的施工方式，同步注浆技术能够及时的充填管片与地层间的环形间隙，并能够有效控制地层变形及稳定管片结构。
[0004]常用的盾构隧道同步注浆材料为惰性水泥基砂浆，该注浆材料存在早期强度低、凝结时间长的问题。而通常浆液对管片的浮力远大于管片自身重力，进而导致管片上浮、错台、破损及隧道姿态变化等一系列问题，降低隧道的整体结构强度、防水性能及使用寿命。此外，惰性砂浆的稳定性较差，静置后易分层离析、结石率低，通常需要进行补充注浆，影响施工效率与注浆效果。因此，研发高稳定性的早强型同步注浆材料对控制管片上浮、提高注浆效果与保证施工安全具有重要意义。

技术实现思路

[0005]为了解决上述
技术介绍
的不足，进一步增强同步注浆材料的早期强度和稳定性，本专利技术提出了一种塑性早强型盾构隧道同步注浆材料及其制备方法。该注浆材料具有早期强度高、凝结时间短、稳定性好的特性，有利于控制管片上浮，实现富水条件下盾构安全高效施工。
[0006]为了实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
[0007]本专利技术的第一方面，提供一种塑性早强型盾构隧道同步注浆材料，由如下重量份的原料组成：基体材料260
‑
340份；早强稳定剂5.1
‑
8.2份；水150
‑
250 份；
[0008]所述基体材料由如下重量份的原料组成：普通硅酸盐水泥25
‑
50份，硫铝酸盐水泥20
‑
40份，矿粉50
‑
80份，硅灰10
‑
20份，粉煤灰100
‑
160份，机制砂50
‑
80份；
[0009]所述早强稳定剂包括：三乙醇胺、氯化钙、水玻璃和纤维素醚。
[0010]本专利技术的第二方面，提供了一种塑性早强型盾构隧道同步注浆材料的制备方法，包括：
[0011]按重量比例称取各种原料；
[0012]将三乙醇胺、氯化钙、水玻璃和纤维素醚搅拌均匀制备得到早强稳定剂；
[0013]将普通硅酸盐水泥、硫铝酸盐水泥、矿粉、硅灰、粉煤灰和机制砂按比例搅拌均匀，制得基体材料；
[0014]将基体材料、早强稳定剂和水按比例搅拌均匀，制得塑性早强型盾构隧道同步注
浆材料。
[0015]本专利技术研究了一种新型固废基同步注浆材料，应用于此类工程可实现浆液的快速硬化，避免管片的过量上浮。
[0016]本专利技术的有益效果在于：
[0017](1)本专利技术将大宗固体废弃资源高效回收利用，将其制备成盾构隧道同步注浆材料，用于地铁隧道壁后充填注浆，同时消纳大量固体废弃物，缓解环境污染问题。
[0018](2)本专利技术针对传统盾构隧道同步注浆材料早期强度低、稳定性差的问题，提供了一种早强稳定剂。通过早强稳定剂赋予基体材料早强特性，并提高注浆材料的均匀性与稳定性。有利于控制管片上浮，实现富水条件下盾构安全高效施工。
[0019](3)本专利技术的操作方法简单、具有经济性与普适性，易于规模化生产。
[0020]具体实施方式
[0021]应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本专利技术提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本专利技术所属
的普通技术人员通常理解的相同含义。
[0022]本专利技术的第一方面，提供一种塑性早强型盾构隧道同步注浆材料，由如下重量份的原料组成：基体材料260
‑
340份；早强稳定剂5.1
‑
8.2份；水150
‑
250 份；
[0023]所述基体材料由如下重量份的原料组成：普通硅酸盐水泥25
‑
50份，硫铝酸盐水泥20
‑
40份，矿粉50
‑
80份，硅灰10
‑
20份，粉煤灰100
‑
160份，机制砂50
‑
80份；
[0024]所述早强稳定剂包括：三乙醇胺、氯化钙、水玻璃和纤维素醚。
[0025]传统的盾构隧道同步注浆材料在实际工程应用中存在早期强度低、凝结时间长、稳定性差等问题，不利于实际工程应用。而本专利技术中的材料早强稳定剂可以很好的解决上述问题：三乙醇胺对水泥基体材料的早强性提升效果明显，低含量的三乙醇胺可作为催化剂加快铝酸三钙的水化作用，促进铝酸盐与石膏的反应，同时降低了混合液中的Ca
2+
浓度，进一步加快水化反应速度；CaCl2的掺杂可以增加水泥矿物的溶解度，同时与铝酸三钙反应，CaCl2又能与水化产物Ca(OH)2反应，进一步促进水化反应的进行，加速水泥浆体结构的形成，有利于水泥早期强度的发展；水玻璃溶液与Ca(OH)2反应生成C
‑
S
‑
H凝胶，随着其消耗促使硅酸三钙继续水化产生更多的凝胶，致使黏度迅速上升，C
‑
S
‑
H 凝胶的增多使浆液失去流动性，进而凝结成稳定固体，提高了基体材料的早强性；纤维素醚在水中溶解并均匀分散，进而导致浆液的黏度增大，浆体颗粒的沉积受阻，因此浆液的稳定性得到了提高。综上所述，该早强稳定剂能够使注浆材料早期强度显著提高、凝结时间缩短、稳定性提高，实现富水条件下盾构高效安全施工。
[0026]普通硅酸盐水泥由普通硅酸盐水泥熟料、5％
‑
20％的混合材料及适量石膏磨细制成，其具有强度高、抗冻性好、干缩小、耐磨性较好的特性。普通硅酸盐水泥的主要的化学成分是CaO、SiO2、Al2O3和Fe2O3，与水发生水化反应形成致密的空间网状结构，增强结构的抵抗强度。
[0027]硫铝酸盐水泥具有早强高强、高抗冻性、耐蚀性、高抗渗性、膨胀性能、低碱性等特点，其主要的化学成分是Al2O3、SiO2、CaO、Fe2O3和SO3。硫铝酸盐水泥熟料具有早强性和高强
性的显著优势，与普通硅酸盐水泥复配使用可发挥协同水化作用，提高材料体系的早期强度，对于盾构隧道的同步注浆来说有重大意义。
[0028]矿粉作为应用最普遍的矿物掺合料，含有大量活性SiO2和Al2O3。活性SiO2和Al2O3在CaO的激发作用下具有水硬性，在碱性环境激发下产生强烈的水化作用，提高体系结构的强度。同时矿粉中存在大量球形玻璃状颗粒，这些颗粒改善了拌和物的和易性，进一步使结构各成分相互耦合。
[0029]硅灰是工业电炉在高温熔炼工业硅及硅铁的过程中，随废本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种塑性早强型盾构隧道同步注浆材料，其特征在于，由如下重量份的原料组成：基体材料260
‑
340份；早强稳定剂5.1
‑
8.2份；水150
‑
250份；所述基体材料由如下重量份的原料组成：普通硅酸盐水泥25
‑
50份，硫铝酸盐水泥20
‑
40份，矿粉50
‑
80份，硅灰10
‑
20份，粉煤灰100
‑
160份，机制砂50
‑
80份；所述早强稳定剂包括：三乙醇胺、氯化钙、水玻璃和纤维素醚。2.根据权利要求1所述塑性早强型盾构隧道同步注浆材料，其特征在于，三乙醇胺、氯化钙、水玻璃和纤维素醚的质量比为：0.05
‑
0.4:1
‑
4:1.2
‑
3.6:0.2
‑
0.6。3.根据权利要求1所述塑性早强型盾构隧道同步注浆材料，其特征在于，早强稳定剂中的三乙醇胺在同步注浆材料中的质量百分数为0.02％
‑
0.1％。4.根据权利要求1所述塑性早强型盾构隧道同步注浆材料，其特征在于，早强稳定剂中的氯化钙在同步注浆材料中的质量百分数为0.2％
‑
1％。5.根据权利要求1所述塑性早强型盾构隧道同步注浆材料，其特征在于，早强稳定剂中的水玻璃在同步注浆材料中的质量百分数为0.2％
‑
0.9％。6.根据权利要求1所述塑性早强型盾构隧道同步注浆材料，其特征在于，早强稳定剂中的纤维素醚在同步注浆材料中的质量百分数为0.05％
‑
0.15％。7.根据权利要求1所述塑性早强型盾构隧道同步注浆材料...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘人太，朱志敬，苗世龙，邵长志，李术才，陈孟军，白继文，李琳，汪志恒，赵笃坤，张春雨，闫佳，
申请(专利权)人：山东大学，
类型：发明
国别省市：