[发明专利]一种早强且抗冲蚀的粘土水泥膏浆

说明书

技术领域

本发明涉及岩土工程基础处理材料领域中的灌浆材料，具体为一种早强且抗冲蚀的粘土水泥膏浆。

背景技术

在水利、水电、矿山、交通、地下空间等岩土工程地基内的透水地层以及工程应急加固处理的第四系强透水性地层的防渗、堵漏灌浆工程中，经常需要采用高压旋喷灌浆、水泥灌浆、灌注砂浆或碎石、化学灌浆等多种灌浆工艺进行防渗和堵漏。但这些传统的灌浆工艺进行灌浆操作时经常会因为水头压力高，地下水流速快，渗流量大，浆液的扩散半径较大等原因而导致灌浆材料流失，浪费较大且防渗堵漏效果差。

也有采用速凝水泥膏浆和/或水泥水玻璃双液灌浆的方法进行堵漏、防渗的作业方式，速凝水泥膏浆和/或水泥水玻璃浆液的初始剪切屈服强度较大，可以阻挡高速水流或高压水头对浆材的剪切冲蚀破坏；且浆液的初凝时间短，可以控制浆液的扩散半径，从而形成较好的堵体，以保证灌浆效果。但是也存在着造价过高，制浆过程复杂，浆液的凝结时间对温度、搅拌均匀度、掺入量等因素难以精确控制导致浆液在制浆桶内过早凝固等缺陷；同时，由于形成的灌浆层由于早期强度过高，易造成在连续灌浆时发生固管、埋管现象，不利于大面积、大漏量或动水条件下的堵漏。

而在以往的专利申请材料中，中国专利CN96117823.X中要求保护一种粘土固化浆液固化剂，这种固化剂主要用于在流动的地下水条件下注浆止水，采用成本较低的粘土水泥浆进行灌浆，为控制凝胶速度，而加入水玻璃，但常因浆材中含有大量的水和粘土，阻碍浆材的固化速度。在进行大规模的堵漏、防渗工程应用中，易因浆材结石体早期强度过低，而被水冲释、破坏；或者是浆液的扩散半径得不到有效控制，造成大量浆材浪费，达不到应有的灌浆堵漏效果。

另外，在中国专利201210113973.7中要求保护一种可控性粘土水泥防渗加固膏浆，这种加固膏浆也可作为灌浆固化填料进行使用，它采用矿物类添加剂、硫酸盐和膨润土作为改性剂，具有稳定性强、抗水流冲释性强的特点，但在实际施工过程中发现，此类改性剂价格较贵，所形成的粘土水泥防渗膏浆在动水中的抗冲蚀性不好；为降低材料的流动度，改性剂添加量较多，造成使用成本相当高，改性剂的成本超过了水泥的成本，导致应用受限；在应用过程中也发现，加入改性剂的粘土水泥膏浆早期强度上升慢，浆液灌注到地层中后，容易被水冲释掉，难以形成完整的帷幕，因而不适合大范围、大工程量的情况使用。

发明内容

本发明所解决的技术问题在于提供一种抗冲蚀粘土水泥膏浆，这种水泥膏浆初始流动度低、可控性好、抗冲蚀性能好、早期强度上升快、防渗性能优越，同时价格成本低且绿色环保，可以解决上述背景技术中的缺点。

本发明所解决的技术问题采用以下技术方案来实现：

一种早强且抗冲蚀的粘土水泥膏浆，包括粘土水泥浆以及配套使用的改性剂，其中，所述粘土水泥浆通过粘土原浆、水泥以及余量的水配制而成，所述粘土原浆由粘土和水搅拌而成，其制成后的比重为1.15～1.40g/cm³，该粘土原浆中的粘土与水泥的总质量与所用的所有水的总质量之比的范围为10:7～10:14，同时，在粘土水泥浆中还加有占水泥用量0～200%的粉煤灰或矿渣粉；而所述改性剂由偏铝酸钠、可溶性偏硅酸钠粉末、硫酸铝以及聚丙烯酰胺物理混合制成，且聚丙烯酰胺的含量为硫酸铝、偏铝酸钠与可溶性偏硅酸钠粉末质量之和的0.8~10%。

在本发明中，所述粘土原浆中的粘土与水泥的总质量与水的质量之比优选10:8～10:12。且可以通过提高粘土原浆用量，降低材料成本，强度也降低；通过增加水泥、粉煤灰或矿粉用量，提高结石体强度，具体表现为：当粘土原浆与水泥、粉煤灰或矿粉的总质量之比大于1:1时，结石体28天无侧限抗压强度可达0.8MPa～3.0MPa；当粘土原浆与水泥、粉煤灰或矿粉的总质量之比小于1:1时，结石体28天无侧限抗压强度可达1.5MPa～15MPa。

在本发明中，所述改性剂的加入在粘土水泥浆搅拌均匀后再加入，用以控制粘土水泥浆灌浆后的流动度，提高其浆材结石体的早期强度，其添加的质量掺量为粘土水泥浆中水泥用量的0.5%~4%，在改性剂加入之前，粘土水泥浆为稳定浆液，流动度在200～280mm，在其改性剂加入搅拌均匀后的3min内流动度降低至60mm～130mm。且由添加改性剂后的粘土水泥浆形成的结石体，2小时后的无侧限抗压强度可达0.2MPa，1天后可超过0.6MPa，28天无侧限抗压强度可达0.8MPa～15MPa。