[发明专利]一种水泥膏浆及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及灌浆技术领域，具体涉及一种用于宽大裂隙注浆的水泥膏浆及其制备方法。

背景技术

宽大裂隙注浆是灌浆施工中最常见的技术难题之一。工程实践中，宽大裂隙常伴随着动水，对灌浆效果和成本影响很大。为解决这一问题，以往多采用普通水泥膏浆进行处理，即在水泥浆中掺入大量的粘土、膨润土、粉煤灰等掺合料及少量外加剂而构成的低水灰比的膏状浆液，其基本特征是膏浆的剪切屈服强度值大于其本身重力的影响。但普通水泥膏浆的塑性较大，且不具有抗水能力，在水下尤其是动水条件下，普通膏浆易被水流冲释，难以达到堵漏目的。在实际运用中，水泥膏浆还存在其他不足，即速凝膏浆较大的剪切屈服强度依靠掺入较多的粘土、膨润土、粉煤灰等掺合料来实现，因此膏浆的膨润土用量很大，膨润土存在润胀和高速搅拌的过程，在实际施工中膨润土浆的制浆过程存在较大压力，同时增加了施工工序和施工的复杂度；此外，铝酸盐水泥与普硅水泥混合，凝结时间对温度、搅拌均匀度、掺入量等因素都比较敏感，反应时间难以精确控制，不利于大漏量动水地层的堵漏。因此现有技术中水泥膏浆的可操作性和灌浆效果都有待改善。

发明内容

为克服上述现有技术中存在的不足，本发明提供了一种水泥膏浆，其以生物胶增粘剂和聚羧酸减水剂为组成核心，辅之以早强剂、促凝剂和保水剂等共同组成水泥膏浆外加剂，通过和普通水泥浆混合、搅拌、混匀制得，该水泥膏浆兼具高触变和抗水两种优异性能，适用于大孔隙地层（如岩溶空洞、岩体宽大裂隙、堆石体等）中的灌浆；此外，本发明还公开了制备上述水泥膏浆的方法。

为实现本发明的上述目的，本发明的水泥膏浆包括：水泥、水和外加剂；其中所述外加剂包括生物胶增粘剂和聚羧酸减水剂。

本发明水泥膏浆的制备方法包括如下工艺步骤：

1）将包含生物胶增粘剂和聚羧酸减水剂的外加剂加入到第一批水中，溶解，形成外加剂溶液；

2）将水泥和第二批水混合、搅拌，制备水泥浆；

3）将水泥浆与外加剂溶液混合、搅拌，混匀，即得。

其中，步骤1）中所述外加剂的重量与第一批水的体积之比为0.02:1～0.08:1，优选为0.04:1；步骤2）中所述水与水泥的重量份配比为0.45:1～0.5:1。

进一步，步骤1）中所述生物胶增粘剂包括黄原胶和/或维兰胶，所述生物胶增粘剂和所述聚羧酸减水剂的重量份配比优选为0.5:1～2.0:1；

进一步，步骤3）中所述外加剂溶液与水泥浆的体积之比为1:10～1:20，优选为1:17～1:19，进一步优选为1:18。

优选地，步骤1）中所述外加剂还包括促凝剂和保水剂；所述促凝剂包括硅酸钠、硅酸钾、硫酸铝、硝酸钠、硝酸钙或硫酸钠中的一种或多种；所述保水剂包括聚丙烯酸盐。

与现有技术相比，本发明的水泥膏浆及其制备方法具有如下优点：

1）本发明的水泥膏浆通过添加包括以生物胶增粘剂和聚羧酸减水剂为核心，辅之以早强剂、促凝剂和保水剂等组成的外加剂，使得水泥膏浆兼具高触变和抗水两种优异性能；

2）本发明的水泥膏浆避免了粘土、膨润土、粉煤灰等的掺入，避免了传统施工中因膨润土用量大，在施工中带来较大压力，同时使施工工序简便且复杂度降低；

3）本发明的水泥膏浆具有优良的理化性能指标：初凝时间10～12h，终凝时间13～15h，3d抗压强度不小于5MPa，28d抗压强度不小于10MPa；

4）本发明水泥膏浆的制备方法采用先将外加剂溶解，再制备普通水泥浆，最后将水泥浆与外加剂溶液混合、搅拌，混匀后制得最终产物的制备工序，简单方便，实用且易操作；

5）本发明水泥膏浆的灌注不需要特殊设备，常规的双桶搅拌机和3SNS泵完全可以满足制浆，灌浆工艺亦不需要调整，纯压式或孔口循环式均可满足要求。

下面结合附图对本发明的水泥膏浆及其制备方法作进一步详细的说明。

附图说明

图1是本发明水泥膏浆的制备工艺流程图。

具体实施方式

本发明的水泥膏浆包括水泥、水和外加剂，其中外加剂包括生物胶增粘剂和聚羧酸减水剂，两者构成外加剂的核心组分且比例在一定范围内可调节，得到不同流动性和抗水能力的系列浆材。

下面结合实施例对本发明水泥膏浆及其制备方法作进一步详细的说明。

实施例一

1、设备、原料和工艺

设备：常规的双桶搅拌机和3SNS泵；

原料：外加剂（由黄原胶增粘剂和聚羧酸减水剂组成）；水；水泥；