[发明专利]一种用于微裂隙及粉细砂土注浆治理的高性能超细水泥基注浆材料及其应用

说明书

本发明公开了一种用于微裂隙及粉细砂土注浆治理的高性能超细水泥基注浆材料及其应用，由以下重量份的组分组成：硅酸盐水泥熟料50～79份，辅助胶凝材料19～48份，脱硫石膏2～7份；其中，所述辅助胶凝材料，由以下重量份的组分组成：矿渣25～57份，钢渣8～21份，粉煤灰18～36份，石灰石粉6～12份，硅灰1～8份，高性能复合调节剂2.5‑12.8份；所述高性能复合调节剂，由以下重量份的组分组成：氢氧化钠5～16份，硅酸钠4～12份，偏铝酸钾4～14份，氯化钙12～21份，氯化锂11～18份，三乙醇胺4～12份，明矾21～27份，硫酸铝18～29，羟丙基甲基纤维素0.2‑1.5份，粘性聚合物0.1～3.0份，聚丙烯纤维0～0.8份，超塑化剂0.5‑3.0份；所述粘性聚合物为丙烯酸酯聚合物或乙烯‑醋酸乙烯共聚物。

技术领域

本发明属于土木工程注浆加固技术领域，涉及一种高性能超细水泥基材料及其应用，特别涉及一种岩土工程注浆堵水加固治理的高性能超细水泥基复合注浆材料，以及该材料在微裂隙岩体及微孔隙粉细砂土注浆工程中的应用。

背景技术

“一带一路”战略方针指引下，在不同国家及不同区域，我国将大规模地进行隧道、水利水电、地铁、矿井及交通基础设施等大型工程建设，工程修建期所面临的地质条件越来越复杂。其中，微裂隙岩体、微缝隙混凝土结构及微孔隙粉细砂土具有可注性差、承载力差及结构脆弱等缺点，难以进行有效治理，极易引发突涌水、结构失稳及塌方等严重灾害，不仅耽误工期，影响工程效益及经济效益，而且还将造成严重人员伤亡，严重威胁人民的生命与财产安全，对社会效益及环境效益产生恶劣影响。

注浆作为隧道及地下工程突涌水灾害治理的有效手段，越来越广泛应用于隧道及地下工程堵水及加固治理。注浆堵水与加固工程中，岩体微裂隙、深孔微裂纹、结构微缝隙及粉细砂土是注浆堵水及加固重点及难点，且占相当大比例，属于世界性难题。一般认为，当裂隙、裂缝及孔隙尺寸至少大于悬浮液颗粒三倍时，才能考虑该悬浮液注浆，否则可注性达不到要求，注浆效果极差。针对岩土工程中宽度＜0.5mm微裂隙与微裂缝及粒径＜0.6mm粉细砂土，化学注浆材料虽然可注性较高，但其价格高、污染环境、配方复杂、抗腐蚀性差及耐久性差，而且大多数化学注浆材料对地下水具有一定毒性，所以此类注浆材料的应用受到极大限制。普通水泥材料虽然成本低、来源丰富、耐久性较好及使用方便，但同时存在着不能有效注入、不能有效扩散、不能有效填充与加固、浆液泵送稳定性差及结石体体积倒缩等缺点，不能保证较好的注浆效果。超细水泥的抗水溶蚀性差、抗腐蚀性差、流变性较差、后期强度低、耐久性差及成本较高，不能符合微裂隙岩体及微孔隙粉细砂土注浆工程要求。上述材料在岩土工程中宽度＜0.5mm微裂隙以及粒径＜0.6mm粉细砂土注浆过程中，综合考虑，应用效果均达不到满意状态。

针对岩土工程中宽度＜0.2mm、0.2～0.5mm及0.5～1.0mm岩体微裂隙，以及粒径＜0.075mm、0.075～0.15mm、0.15～0.30mm及0.3～0.6mm的微孔隙粉细砂土注浆治理，亟需一种可注性高、胶凝时间可控、早期后期强度高、体积不倒缩、致密度高、抗渗性好、耐久性高、环境友好及成本较低的新型高性能超细水泥基复合注浆材料。

发明内容

为了解决现有技术中存在的技术问题，本发明的目的是提供一种用于微裂隙岩体及粉细砂土注浆治理的超细水泥基注浆材料，该种材料可注性高、扩散能力强、泵送稳定性好、胶凝时间可控、结石体早期后期强度高、体积不倒缩、抗裂效果好、致密度高、抗渗性好、耐久性高、环境友好及成本较低，可确保微裂隙岩体及微孔隙粉细砂土优良的注浆效果。可将该超细水泥基注浆材料命名为CG-1或HPMCG或HPUCG或HPSCG或MHPCG或UHPCG或SHPCG或MCG或UCG或SCG或MCCG或HPMCCG或MHPCCG或HPUCCG或UHPCCG或HPSCCG或SHPCCG。

本发明另一目的是提供该种超细水泥基注浆材料在微裂隙岩体及粉细砂土注浆治理中的应用。

为了解决以上技术问题，本发明的技术方案为：