一种用于盾构法隧道同步注浆的抗泥型单液浆料的制作方法

1.本发明属于建筑材料及隧道工程技术领域，具体涉及一种用于盾构法隧道同步注浆的抗泥型单液浆料。


背景技术：

2.现有的盾构隧道同步注浆多数仍以单液浆为主。单液浆主要为不同水灰比的水泥浆或水泥砂浆。单液浆存在凝结时间慢，流失量大，止水效果差，受砂子等原材料影响大等缺点。现有技术中，多数采用膨润土来调节单液水泥砂浆的性能，但是遇到含泥量超过5%的细砂时，膨润土基本不能保证砂浆的工作正常性，出现浆液前期搅拌难度大，浆液离析，固结超慢，不抗冲刷流失量大，填充率低，不能抑制管片上浮的同时后期补浆量甚至达50%，大大增加了施工难度。
3.现今社会，河沙资源越来越少，越来越难取得，运送到施工现场的河沙更难保证质量，级配差，含泥量和泥块含量没有把控。一旦砂子含泥量超过5%甚至需要停工，虽然可以通过外掺速凝剂来缩短胶凝时间，但其作用有限，浆料的物理胶凝时间通常不能缩短至隧道同步注浆的抗浮要求的时间(30分钟)内，且一味增加速凝剂掺量，还会引起胶凝形成的结石体后期强度不足的问题。


技术实现要素：

4.鉴于上述存在的问题，本发明提供一种用于盾构法隧道同步注浆的抗泥型单液浆料。本发明的抗泥型单液浆料使得含泥量≤20%砂子得以使用，大大降低了河沙的选购难度，是可靠的填充型同步单液水泥砂浆，保证填充饱满度和强度的同时保证了施工推进效率，节约了工期。
5.为实现上述目的，本发明采用以下技术方案。
6.一种用于盾构法隧道同步注浆的抗泥型单液浆料，包括以下重量份的组分：水泥130-160份、粉煤灰350-400份、细砂800-900份、抗泥型魔晶粉15-25份、水450-500份。
7.进一步地，所述水泥为42.5级普通硅酸盐水泥，不得有潮解或结块。
8.进一步地，所述粉煤灰为二级及以上，细度≤15μm，需水量比≤100%。
9.进一步地，所述细砂为河砂，粒径0.25mm-0.5mm之间，含泥量5%-20%，泥块含量≤1%。
10.进一步地，所述水应符合《混凝土拌合用水标准》jgj63标准的规定。
11.进一步地，所述的抗泥型魔晶粉包括以下重量份的组分：速溶硅酸钠25-35份、氢氧化钙15-25份、甲酸钙5-10份、钠基膨润土10-20份、聚羧酸减水剂3-5份、无水硫酸钠粉3-5份、微硅粉10-15份，抑碱剂3-5份，气相二氧化硅5-10份，无水硼砂10-15份。
12.进一步地，所述抑碱剂为水泥基抑碱剂。
13.进一步地，所述可气相二氧化硅是硅的卤化物在氢氧火焰中高温水解生成的纳米级白色粉末，它是一种无定形二氧化硅产品。
14.与现有技术相比，本发明的有益效果如下。
15.1、抗泥型魔晶粉是填补技术空白或者解决技术瓶颈的产品。在同步水泥砂浆中添加抗泥型魔晶粉使得水泥砂浆不再受细砂含泥量的限制，使得含泥量≤20%的细砂得以继续应用，减少了更换砂子的困难，大大提高了现有河沙的利用率，保证填充质量的同时保证了施工推进效率，节约工期，减少管理成本20%以上，给现有同步单液水泥砂浆创造了更大的应用空间。一些项目，因为砂子含泥量过高导致单液砂浆不能应用，改用双液水玻璃-水泥砂浆的双液浆，施工综合成本因此增加超30%。所以，抗泥型魔晶粉配制的水泥砂浆是现行经济有效的不受砂子含泥量限制的可靠的填充型同步单液浆。
16.2、抗泥魔晶粉中速溶硅酸钠和气相二氧化硅是中和型固化剂和增稠剂，既调整浆料的和易性，保证砂子不下沉，又能提高凝结时间和结实率。甲酸钙和无水硫酸钠是早强剂，提高砂浆凝结时间和早期强度。氢氧化钙和抑碱剂是提高终凝强度的成分。微硅粉、钠基膨润土和聚羧酸减水剂是综合型调整砂浆流动性和终凝强度的成分；硼砂是有效的结晶材料和抗泥成分，与其它成分相互作用，形成坚实可靠的结石体。
17.3、表面未处理的气相法二氧化硅聚集体是含有多个-oh的集合体，它们在液体体系中极易形成均匀的三维网状结构(氢键)。这种三维网状结构(氢键)有外力(剪切力、电场力等)时会破坏，介质变稀，粘度下降，外力一旦消失，三维结构(氢键)会自行恢复，粘度上升，即这种触变性是可逆的。气相二氧化硅具有体系增稠、防止沉淀和终凝补强的功能，是综合性能优良的轻质填料
具体实施方式
18.下面将结合具体实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
19.一种用于盾构法隧道同步注浆的抗泥型单液浆料，包括以下重量份的组分：水泥130-160份、粉煤灰350-400份、细砂800-900份、抗泥型魔晶粉15-25份、水450-500份。
20.进一步地，所述水泥为42.5级普通硅酸盐水泥，不得有潮解或结块。
21.进一步地，所述粉煤灰为二级及以上，细度≤15μm，需水量比≤100%。
22.进一步地，所述细砂为河砂，粒径0.25mm-0.5mm之间，含泥量5%-20%，泥块含量≤1%。
23.进一步地，所述水应符合《混凝土拌合用水标准》jgj63标准的规定。
24.进一步地，所述的抗泥型魔晶粉包括以下重量份的组分：速溶硅酸钠25-35份、氢氧化钙15-25份、甲酸钙5-10份、钠基膨润土10-20份、聚羧酸减水剂3-5份、无水硫酸钠粉3-5份、微硅粉10-15份，抑碱剂3-5份，气相二氧化硅5-10份，无水硼砂10-15份。
25.进一步地，所述抑碱剂为水泥基抑碱剂。
26.进一步地，所述可气相二氧化硅是硅的卤化物在氢氧火焰中高温水解生成的纳米级白色粉末，它是一种无定形二氧化硅产品。
27.实施例1。
28.一种用于盾构法隧道同步注浆的抗泥型单液浆料，制备步骤：
步骤1、按速溶硅酸钠30份、氢氧化钙15份、甲酸钙5份、钠基膨润土15份、聚羧酸减水剂4份、无水硫酸钠粉3份、微硅粉10份，水泥基抑碱剂3份，气相二氧化硅5，无水硼砂10份称量原料，混合制备抗泥魔晶粉。
29.步骤2、步骤1制得的抗泥魔晶粉与水泥130份、粉煤灰350份、细砂850份、抗泥型魔晶粉20份、水450份混合得到抗泥型魔晶粉水泥砂浆。
30.实施例2。
31.一种用于盾构法隧道同步注浆的抗泥型单液浆料，制备步骤：步骤1、按速溶硅酸钠35份、氢氧化钙15份、甲酸钙5份、钠基膨润土10份、聚羧酸减水剂4份、无水硫酸钠粉3份、微硅粉10份，水泥基抑碱剂3份，气相二氧化硅5，无水硼砂10份称量原料，混合制备抗泥魔晶粉。
32.步骤2、步骤1制得的抗泥魔晶粉与水泥130份、粉煤灰350份、细砂850份、抗泥型魔晶粉20份、水450份混合得到抗泥型魔晶粉水泥砂浆。
33.实施例3。
34.一种用于盾构法隧道同步注浆的抗泥型单液浆料，制备步骤：步骤1、按速溶硅酸钠25份、氢氧化钙20份、甲酸钙5份、钠基膨润土15份、聚羧酸减水剂4份、无水硫酸钠粉3份、微硅粉10份，水泥基抑碱剂3份，气相二氧化硅5，无水硼砂10份称量原料，混合制备抗泥魔晶粉。
35.步骤2、步骤1制得的抗泥魔晶粉与水泥130份、粉煤灰350份、细砂850份、抗泥型魔晶粉20份、水450份混合得到抗泥型魔晶粉水泥砂浆。
36.实施例4。
37.一种用于盾构法隧道同步注浆的抗泥型单液浆料，制备步骤：步骤1、按速溶硅酸钠30份、氢氧化钙15份、甲酸钙5份、钠基膨润土15份、聚羧酸减水剂4份、无水硫酸钠粉3份、微硅粉10份，水泥基抑碱剂3份，气相二氧化硅5，无水硼砂10份称量原料，混合制备抗泥魔晶粉。
38.步骤2、步骤1制得的抗泥魔晶粉与水泥130份、粉煤灰350份、细砂850份、抗泥型魔晶粉15份、水450份混合得到抗泥型魔晶粉水泥砂浆。
39.实施例5。
40.一种用于盾构法隧道同步注浆的抗泥型单液浆料，制备步骤：步骤1、按速溶硅酸钠30份、氢氧化钙15份、甲酸钙5份、钠基膨润土15份、聚羧酸减水剂4份、无水硫酸钠粉3份、微硅粉10份，水泥基抑碱剂3份，气相二氧化硅5，无水硼砂10份称量原料，混合制备抗泥魔晶粉。
41.步骤2、步骤1制得的抗泥魔晶粉与水泥130份、粉煤灰350份、细砂850份、抗泥型魔晶粉25份、水450份混合得到抗泥型魔晶粉水泥砂浆。
42.对比例1。
43.一种用于盾构法隧道同步注浆的抗泥型单液浆料，制备步骤：步骤1、按速溶硅酸钠20份、氢氧化钙15份、甲酸钙5份、钠基膨润土15份、聚羧酸减水剂4份、无水硫酸钠粉3份、微硅粉10份，水泥基抑碱剂3份，气相二氧化硅15，无水硼砂10份称量原料，混合制备抗泥魔晶粉。
44.步骤2、步骤1制得的抗泥魔晶粉与水泥130份、粉煤灰350份、细砂850份、抗泥型魔
晶粉20份、水450份混合得到抗泥型魔晶粉水泥砂浆。
45.对比例2。
46.一种用于盾构法隧道同步注浆的抗泥型单液浆料，制备步骤：步骤1、按速溶硅酸钠40份、氢氧化钙15份、甲酸钙5份、钠基膨润土15份、聚羧酸减水剂4份、无水硫酸钠粉3份、微硅粉10份，水泥基抑碱剂3份，气相二氧化硅2，无水硼砂10份称量原料，混合制备抗泥魔晶粉。
47.步骤2、步骤1制得的抗泥魔晶粉与水泥130份、粉煤灰350份、细砂850份、抗泥型魔晶粉20份、水450份混合得到抗泥型魔晶粉水泥砂浆。
48.对比例3。
49.一种用于盾构法隧道同步注浆的抗泥型单液浆料，制备步骤：步骤1、按速溶硅酸钠30份、氢氧化钙15份、甲酸钙5份、钠基膨润土15份、聚羧酸减水剂4份、无水硫酸钠粉3份、微硅粉10份，水泥基抑碱剂3份，气相二氧化硅5，无水硼砂10份称量原料，混合制备抗泥魔晶粉。
50.步骤2、步骤1制得的抗泥魔晶粉与水泥130份、粉煤灰350份、细砂850份、抗泥型魔晶粉10份、水450份混合得到抗泥型魔晶粉水泥砂浆。
51.对比例4。
52.一种用于盾构法隧道同步注浆的抗泥型单液浆料，制备步骤：步骤1、按速溶硅酸钠30份、氢氧化钙15份、甲酸钙5份、钠基膨润土15份、聚羧酸减水剂4份、无水硫酸钠粉3份、微硅粉10份，水泥基抑碱剂3份，气相二氧化硅5，无水硼砂10份称量原料，混合制备抗泥魔晶粉。
53.步骤2、步骤1制得的抗泥魔晶粉与水泥130份、粉煤灰350份、细砂850份、抗泥型魔晶粉30份、水450份混合得到抗泥型魔晶粉水泥砂浆。
54.表1 实施例与对比例的抗泥型单液浆料主要性能表。
55.表2实施例1与膨润土砂浆性能对照表。
56.通过材料配比和性能比较，并结合应用案例，抗泥型单液浆料相对于膨润土同步砂浆具有4大优势：1、抗泥固结：抗泥型单液浆料，攻克因砂子因含泥量高导致固结慢、强度低的难题，抗泥型单液浆料2小时失去流动性，5-8小时完全固结，固结强度远超出膨润土浆，抗泥型魔晶粉掺量越高，固结越快。
57.2、提质增效：用抗泥型魔晶粉调制同步砂浆，水泥用量小，砂子、粉煤灰等低成本的材料用量大，在保证性能的前提下，既降低了材料成本，又增加了体积。
58.3、抗泥型魔晶粉克服了膨润土调节砂浆工作性能的三大缺陷：
①
用量越大，固结越慢，抗浮性越差；
②
用量越大，用水越多，收缩越大，饱满填充性越差；
③
用量越大，强度越低，稳固性越差。
59.4、省二次注浆和渗漏维修成本：99%的结石率，一次性饱满填充的效果好，具有省补浆和降低渗漏率的效果。
60.表3 1m3抗泥型单液浆料成本分析。
61.表4 1m3膨润土砂浆成本分析。