抗上浮轻质同步注浆材料及应用

本发明属于土木工程材料，具体涉及一种抗上浮轻质同步注浆材料及应用。

背景技术：

1、公开该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，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。

2、在地铁隧道盾构施工中，同步注浆材料用于填充管片与围岩之间的空隙，防止管片上浮、地层沉降及地下水渗漏。传统同步注浆材料多采用水泥基浆液，存在以下问题：密度大，导致施工期管片上浮风险高，需额外配重或调整注浆工艺；凝结时间慢，初凝时间长，无法快速提供抗浮力，影响施工效率；抗裂性差，运营期受地铁车辆振动作用易开裂，导致注浆层与管片脱离，地下水渗入；耐久性不足，长期服役后材料性能劣化，难以满足地铁全生命周期需求。

3、现有改进方案多通过添加膨胀剂或纤维提升抗裂性，但未系统性解决轻质化、快速凝结与抗振动的协同问题。因此，亟需一种兼具轻质、抗浮、快凝、抗裂和耐久性的同步注浆材料。

技术实现思路

1、为了解决现有技术的不足，本发明的目的是提供一种抗上浮轻质同步注浆材料及应用。

2、为了实现上述目的，本发明的技术方案为：

3、第一方面，本发明提供了一种抗上浮轻质同步注浆材料，按照重量份数计，包括以下组分：硅酸盐水泥40~50份，磷酸盐水泥3~5份、粉煤灰空心微珠15~22份、膨胀珍珠岩8~12份、膨润土5~8份、聚丙烯纤维0.3~0.5份、减水剂0.5~1份、缓凝剂0.1~0.3份，水胶比0.45~0.55。

4、第二方面，本发明提供了上述抗上浮轻质同步注浆材料的制备方法，包括以下步骤：

5、将硅酸盐水泥、磷酸盐水泥、粉煤灰空心微珠、膨胀珍珠岩、膨润土、聚丙烯纤维、减水剂、缓凝剂和水按照一定比例进行混合，搅拌。

6、第三方面，本发明提供了上述抗上浮轻质同步注浆材料在盾构施工过程中的应用。

7、适用于地铁隧道管片同步注浆，施工期初凝时间≤60min，运营期渗透系数≤1×10-8cm/s。

8、上述技术方案中的一个或一些技术方案具有如下优点或有益效果：

9、本发明所述抗上浮轻质同步注浆材料，通过多组分协同作用实现施工期快速抗浮与运营期长期抗裂抗渗的双重目标，其核心在于轻质骨料体系设计、快凝-缓凝双调控机制、纤维增强网络构建及微膨胀-抗渗协同优化。其中，硅酸盐水泥和磷酸盐水泥构成了胶凝材料体系，以实现注浆材料的快凝与长期强度的平衡。粉煤灰空心微珠和膨胀珍珠岩构成了轻质骨料体系，以实现密度控制与微膨胀补偿。加入聚丙烯纤维，形成纤维增强网络，以实现抗裂与抗振动设计，还加入膨润土作为辅助抗裂组分。聚羧酸减水剂和葡萄糖酸钠缓凝剂构成了外加剂体系，可以实现注浆材料的流变性与凝结时间调控。

1.抗上浮轻质同步注浆材料，其特征在于，按照重量份数计，包括以下组分：硅酸盐水泥40~50份，磷酸盐水泥3~5份、粉煤灰空心微珠15~22份、膨胀珍珠岩8~12份、膨润土5~8份、聚丙烯纤维0.3~0.5份、减水剂0.5~1份、缓凝剂0.1~0.3份，水胶比0.45~0.55。

2.根据权利要求1所述的抗上浮轻质同步注浆材料，其特征在于，包括以下组分：硅酸盐水泥43~45份，磷酸盐水泥4~5份、粉煤灰空心微珠17~19份、膨胀珍珠岩9~11份、膨润土5~7份、聚丙烯纤维0.4~0.5份、减水剂0.7~0.9份、缓凝剂0.1~0.3份，水胶比0.45~0.55。

3.根据权利要求1所述的抗上浮轻质同步注浆材料，其特征在于，粉煤灰空心微珠的密度0.5~0.8g/cm3，粒径50~150μm，闭孔率≥90%，吸水率≤5%；粉煤灰空心微珠优选为电厂漂珠，其al2o3含量≥30%；

4.根据权利要求1所述的抗上浮轻质同步注浆材料，其特征在于，所述聚丙烯纤维的长度6~12mm，直径20~50μm，抗拉强度≥450mpa。

5.根据权利要求1所述的抗上浮轻质同步注浆材料，其特征在于，减水剂为聚羧酸减水剂，减水率≥25%；

6.一种权利要求1~5任一项所述抗上浮轻质同步注浆材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述制备方法具体包括：

8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述制备方法，具体包括：

9.一种权利要求1~5任一项所述抗上浮轻质同步注浆材料或权利要求6~8任一项所述制备方法制备的抗上浮轻质同步注浆材料在盾构施工过程中的应用。

10.根据权利要求9所述的应用，其特征在于，在地铁隧道管片同步注浆中，施工期初凝时间≤60min，运营期渗透系数≤1×10-8cm/s。