【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及隧道建设工程技术，尤其涉及一种绿色无机韧性tbm壁后注浆材料及应用。
技术介绍
1、盾构工程是一种广泛应用于地下隧道建设的工程技术。它采用盾构机作为施工设备，通过推进刀具切割土体，并在盾构机后部立即安装预制管片，形成隧道衬砌。盾构工程具有施工速度快、对地面影响小、适应性强等优点，因此在城市地铁、水利隧道、公路隧道等领域得到了广泛应用。在盾构施工中，开挖面与衬砌管片之间会形成厚度约10-20cm的环形空隙，可能造成地层变形，使相邻地表建筑物、构筑物沉降，并可能导致隧道偏移，为减少以上的可能产生的情况，通常采用壁后同步注浆技术充填此空隙，即在盾构机推进过程中，保持一定压力并综合考虑注入量不间断地从盾尾直接向壁后注浆，当盾构机推进结束时，停止注浆。
2、盾构同步注浆能有效提高盾构隧道的稳定性和安全性，确保施工顺利进行，其质量和效率决定着盾构机的推进速度和隧道建设的质量。目前，常用的同步注浆材料主要分为单液型与双液型，其中，单组分同步注浆材料多水泥、河砂、粉煤灰、膨润土、其他外加剂和水的非均质混合物组成，具有一定的早期强度和后期强度。双液型浆液是活性浆液，根据a液和b液的不同配比可以控制混合后浆液的硬化时间，具有初凝时间短，早期强度以及长期强度均比较大，固结后体积无变化，在地下水作用下无稀释性，泵送时没有材料分离现象，可以限定注入范围，无泄漏，充填性好，注入率高等优点。
3、虽然对于盾构同步注浆材料的研究已较为成熟，但是目前同步注浆料仍存在一些问题。盾构同步注浆料通常使用水泥作为胶凝材料，而水泥的生
4、cn115304333b公开了一种盾构同步注浆料及其制备方法，按重量份计包括的如下原料组分：150-200份的水泥，100-150份的粉煤灰，150-200份的生态烧结料，450-550份的铁尾矿细砂，0.3-0.4份的纤维素醚，1.5-1.7份的减水剂，560-610份的拌合水。该专利技术利用铁矿工业的废弃物作为湿拌盾构同步注浆料的主要成分，无需破碎和干燥等工艺；采用生态烧结料取代膨润土，充分利用了固体废弃物的同时降低对天然资源依赖。该专利技术所提供的盾构同步注浆料具有流动性好、泌水率低、固结率高、凝结时间可控、强度高的特点，但其韧性较低会导致注浆料的抗裂性能较差，从而降低结构的整体性和稳定性。
5、cn113716922b公开了一种盾构同步注浆料及其制备方法，所述盾构同步注浆料包括以下重量份数的组分：特种水泥12-22％、冶金渣微粉26-34％、尾矿砂45-52％、流变稳定剂1.6-4％、悬浮分散剂0.4-2％、保水增塑剂0.5-1.5％、减水剂0.8-1.6％、消泡剂0.04-0.09％、增强组分3-11％。该专利技术通过采用胶凝效率高的特种水泥，将冶金渣微粉和尾矿砂作为主要原材料，并采用多功能添加剂代替传统的注浆料外加剂，制得的盾构同步注浆料具有高流动性、良好的粘接性和微膨胀性，但是该专利技术将是尾矿砂经过筛分、水洗、烘干工艺处理后，再用来制备盾构同步注浆料，不仅没有合理利用铁尾矿细砂本身高含水率的特点，而且增加了产品的生产成本。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种绿色无机韧性tbm壁后注浆材料及应用，将粉煤灰、脱硫石膏和膨润土与其他组分协同使用作为原料组分应用于注浆材料的制备中，不仅实现了废弃物的资源化利用，降低了生产成本，减少了环境污染，同时提高了注浆材料的整体性能和耐久性，为盾构工程提供了更可靠的材料基础。同时引入水性聚氨酯乳液和玻璃纤维，使得所制备的注浆材料具有良好的防水性能、抗折强度和抗压强度。
2、本专利技术提供了一种绿色无机韧性tbm壁后注浆材料，按重量份计，包括如下组分：
3、水泥50-70份、粉煤灰30-50份、脱硫石膏5-10份、膨润土5-10份、减水剂0.1-0.5份、消泡剂0.05-0.1份、增稠剂0.05-0.1份、水40-60份；
4、或，水泥50-70份、粉煤灰30-50份、脱硫石膏5-10份、膨润土5-10份、减水剂0.1-0.5份、消泡剂0.05-0.1份、增稠剂0.05-0.1份、水性聚氨酯乳液5-20份、改性玻璃纤维0.1-2份、水40-60份。
5、优选的，所述减水剂选自聚羧酸减水剂、萘系高效减水剂、木质素磺酸盐类减水剂、三聚氰胺减水剂、氨基磺酸盐减水剂、脂肪酸减水剂中的一种或多种。
6、优选的，所述消泡剂选自磷酸三丁酯、有机硅类消泡剂、聚醚类消泡剂、聚醚改性硅类中的一种或多种。
7、优选的，所述增稠剂选自羟丙基甲基纤维素醚、聚乙烯吡咯烷酮、聚丙烯酰胺中的一种或多种。
8、优选的，所述水性聚氨酯乳液为单硬脂酸甘油酯改性蓖麻油基水性聚氨酯乳液，其制备方法包括如下步骤，以重量份计：
9、将4-4.1份异佛尔酮二异氰酸酯、4.2-4.3份蓖麻油和0.7-0.8份单硬脂酸甘油酯混合，滴入0.065-0.070份二丁基二月桂酸锡，混合均匀后加热至50-60℃，反应30-40min；待反应完后降至常温，加入0.8-0.9份二羟甲基丙酸，加热至50-60℃，持续滴加丙酮反应2-2.5h；待反应完后降至常温，加入0.9-1份三乙胺，在50-100r/min转速下搅拌5-6min，调至转速为300-500r/min，同时加入20-30份水，然后搅拌30-40min，得混合物；混合物旋蒸，得到单硬脂酸甘油酯改性蓖麻油基水性聚氨酯乳液。
10、优选的，所述改性玻璃纤维的制备方法包括如下步骤，以重量份计：
11、将2-2.2份3-氨基丙基三乙氧基硅烷溶解在乙醇水溶液中，混合搅拌1-1.2h，得混合液；将3-5份玻璃纤维倒入混合液中，在室温、超声频率为30-50khz、超声功率为450-600w的条件下超声处理1-1.5h，得混合物；乙醇洗涤混合物，于120-150℃下干燥2-2.5h，得改性玻璃纤维。
12、本专利技术还提供了上述绿色无机韧性tbm壁后注浆材料的制备方法，包括以下步骤：
13、将水泥和水在水泥砂浆搅拌机中充分搅拌30-40s，然后加入粉煤灰、脱硫石膏、膨润土充分搅拌2-3min，使其混合均匀，得到预混体系；将减水剂、消泡剂、增稠剂加入到预混体系中，继续在水泥砂浆搅拌机中搅拌1-2min，使其混合均匀，即可制备出所述绿色无机韧性tbm壁后注浆材料；
14、或，将水泥和水在水泥砂浆搅拌机中充分搅拌30-40s；然后加入水性聚氨酯乳液和改性玻璃纤维，快速搅拌180-200s；之后加入粉煤灰、脱硫石膏、膨润土充分搅拌2-3min，使其混合均匀，得到预混体系；将减水剂、本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.绿色无机韧性TBM壁后注浆材料，其特征在于，按重量份计，包括如下组分：
2.如权利要求1所述的绿色无机韧性TBM壁后注浆材料，其特征在于，所述减水剂选自聚羧酸减水剂、萘系高效减水剂、木质素磺酸盐类减水剂、三聚氰胺减水剂、氨基磺酸盐减水剂、脂肪酸减水剂中的一种或多种。
3.如权利要求1所述的绿色无机韧性TBM壁后注浆材料，其特征在于，所述消泡剂选自磷酸三丁酯、有机硅类消泡剂、聚醚类消泡剂、聚醚改性硅类中的一种或多种。
4.如权利要求1所述的绿色无机韧性TBM壁后注浆材料，其特征在于，所述增稠剂选自羟丙基甲基纤维素醚、聚乙烯吡咯烷酮、聚丙烯酰胺中的一种或多种。
5.如权利要求1所述的绿色无机韧性TBM壁后注浆材料，其特征在于，所述水性聚氨酯乳液为单硬脂酸甘油酯改性蓖麻油基水性聚氨酯乳液，其制备方法包括如下步骤：
6.如权利要求1所述的绿色无机韧性TBM壁后注浆材料，其特征在于，所述改性玻璃纤维的制备方法包括如下步骤：
7.如权利要求1-6中任一项所述的绿色无机韧性TBM壁后注浆材料的制备方法，其特征在于，包括
8.如权利要求1-6中任一项所述的绿色无机韧性TBM壁后注浆材料在盾构施工过程中的应用。
...【技术特征摘要】
1.绿色无机韧性tbm壁后注浆材料，其特征在于，按重量份计，包括如下组分：
2.如权利要求1所述的绿色无机韧性tbm壁后注浆材料，其特征在于，所述减水剂选自聚羧酸减水剂、萘系高效减水剂、木质素磺酸盐类减水剂、三聚氰胺减水剂、氨基磺酸盐减水剂、脂肪酸减水剂中的一种或多种。
3.如权利要求1所述的绿色无机韧性tbm壁后注浆材料，其特征在于，所述消泡剂选自磷酸三丁酯、有机硅类消泡剂、聚醚类消泡剂、聚醚改性硅类中的一种或多种。
4.如权利要求1所述的绿色无机韧性tbm壁后注浆材料，其特征在于，所述增稠剂选自羟丙基甲基纤维...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘学峰，
申请(专利权)人：青岛德辰新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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