[发明专利]一种无水泥抗水分散抗水溶蚀的同步注浆材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于无机非金属建筑材料类，具体涉及到一种盾构隧道同步注浆材料及其制备方法。 

技术背景

地铁、隧道等地下工程正随着国家经济的飞速发展日益增多，盾构隧道施工技术的发展也异常迅猛，同步注浆材料作为盾构隧道施工中的一项关键技术，已经越来越受到重视。现行的同步注浆材料主要有以下缺点： 

一、注浆材料容易受水侵蚀，浆液受到水流的冲刷容易分层离析，抗水分散性能不好；浆液因孔洞、空隙导致Ca²⁺被水溶出，抗水溶蚀性能不好。 

二、注浆材料的施工性能难以控制，含水量大、流动度好的浆液容易分层离析，在泵送施工中的问题体现为堵管，需要消耗大量的人力财力，严重的还可能导致管片上浮，严重影响施工质量。 

三、可用时间短，一般的注浆材料的凝结时间在5h左右，遇隧道管线过长或其他特殊情况导致浆液不能马上灌注时，传统浆液在放置一段时间后就凝结、失去可用性，导致弃浆，造成材料浪费和工期延误。 

磷石膏为磷肥厂固体废弃物，我国是磷肥生产大国，年生产量达到世界第一，由生产磷肥产生的固体废弃物——磷石膏的数量是惊人的。普遍采取抛弃法，购地堆放、填埋，既增加企业负担，又造成第二次对水源、大气、土地的污染。 

粉煤灰和粒化高炉矿渣(简称矿渣)是两种大量排放的工业废渣。粉煤灰是一种具有火山灰活性的工业废渣，即在Ca(OH)₂等化学物质的作用下也具有水硬性。矿渣是一种具有“潜在水硬性”的材料，即单独存在时，基本无水硬性，但在某些激发剂的作用下，呈现出水硬性。钢渣粉为炼钢厂产生的工业废渣，我国是炼钢生产大国，年生产量一直处于世界第一，炼钢厂产生的固体废弃物——钢渣的数量也位于世界第一。这些工业废渣的处理问题一直是广大学着着力解决的重点问题。 

发明内容

本发明的目的在于提供一种无水泥抗水分散抗水溶蚀的同步注浆材料及其制备方法，该方法制备的同步注浆材料具有抗水分散、抗水溶蚀性能，流动度好的特点。 

为实现上述目的，本发明所采取的技术方案是：一种无水泥抗水分散抗水溶蚀的同步注浆材料，它主要由下述组分组成：磷石膏、粉煤灰、矿渣微粉、钢渣粉、凹凸棒粘土、聚丙烯酰胺、脂肪族高效减水剂、河砂和水，各组分的重量配比(kg/m³)为：磷石膏：250-350，粉煤灰+矿渣微粉+钢渣粉：250-400，凹凸棒粘土：25-40，聚丙烯酰胺1-1.4，脂肪族高效减水剂：2-2.8，河砂：800-1000，水200-400；其中粉煤灰、矿渣微粉、钢渣粉占三者之和的重量百分百数为：粉煤灰0.5-99％，矿渣微粉0.5-99％，钢渣粉0.5-99％；将磷石膏、粉煤灰、矿渣微粉、钢渣粉、凹凸棒粘土、聚丙烯酰胺、脂肪族高效减水剂、河砂和水混合搅拌， 得到所需的同步注浆材料。 

所述的磷石膏为：磷肥厂的固体废弃物，主要成分为原状二水磷石膏。 

所述的粉煤灰为：I级粉煤灰或II级粉煤灰，比表面积≥3500cm²/g，需水量比不大于95％。 

所述的矿渣微粉：S95级高炉矿粉(S95级矿粉)，比表面积≥4000cm²/g。 

所述的钢渣粉：碱度系数K_a(CaO/(SiO₂+P₂O₅))≥3.0，比表面积≥4500cm²/g。 

所述的凹凸棒粘土：江苏淮源矿业有限公司生产生产，凹凸棒石含量80wt％-85wt％。 

所述的聚丙烯酰胺：白色或类白色颗粒状粉末，无臭，易溶，分子量800-1600万。 

所述的脂肪族高效减水剂：棕褐色液体，减水率20％-25％。 

所述的河砂：细度模数1.5-2.6。 

上述一种无水泥抗水分散抗水溶蚀的同步注浆材料的制备方法，其特征要于它包括如下步骤： 

1)原材料选取：按各组分的重量配比(kg/m³)为：磷石膏：250-350，粉煤灰+矿渣微粉+钢渣粉：250-400，凹凸棒粘土：25-40，聚丙烯酰胺1-1.4，脂肪族高效减水剂：2-2.8，河砂：800-1000，水200-400；其中粉煤灰、矿渣微粉、钢渣粉占三者之和的重量百分百数为：粉煤灰0.5-99％，矿渣微粉0.5-99％，钢渣粉0.5-99％；选取磷石膏、粉煤灰、矿渣微粉、钢渣粉、凹凸棒粘土、聚丙烯酰胺、脂肪族高效减水剂、河砂和水；