[发明专利]一种盾构单液同步注浆用外掺剂

说明书

本发明公开了一种盾构单液同步注浆用外掺剂，该外掺剂包括下述组分且以重量百分比计：聚丙烯酸盐30~50%，聚羧酸超塑化剂0.5~10%，超强晶核早强剂1.0~5.0%，气泡调节剂为0.01~1.5%，流变调节剂0.01~1.5%，缓凝剂0.01~5%，余量为水。本发明可适用于不同的等级粉煤灰材料（如F类(低钙灰)、C类（高钙灰）或复合灰）、不同类型砂（如河砂、海砂或是机制砂），得到的同步注浆浆液比重大、初始抗剪强度高、良好的长期流动性，其填充性能好，能更好的防止盾构施工的沉降。

技术领域

本发明涉及一种盾构施工壁后同步注浆材料用外掺剂，属于盾构施工间隙的填充材料领域。

背景技术

采用盾构法施工时，由于盾构外径比隧道外径大，在盾构机尾部脱出管片后，管片与地层之间存在环形的间隙，因此管片拼装完成后，需要在一定的注浆压力下，将适量的有一定早期强度和最终强度的注浆材料填入该空隙内，支撑周围土体，减少地层损失，控制地面沉降，以确保隧道结构及周边环境的安全。

上海地区盾构施工浆液一般采用单液同步注浆体系，单液同步注浆材料主要由：水泥(石灰或石膏)、粉煤灰、膨润土、中细砂和外掺剂等组成，根据材料中是否含有水泥又可分为惰性浆液和可硬性浆液。

同步注浆中消石灰、粉煤灰、砂子及膨润土为大宗材料，目前低钙灰货源比较紧张，可以考虑高钙灰替代低钙灰使用。而且，环保要求越来越严格，多地对采砂要求也越来越严格，河砂量越来越少且质量越来越差，含泥量越来越高，而海砂资源较为丰富，但工程上对海砂的利用率相对较低，使用高钙灰和海砂分别替代低钙灰和河砂，在不影响浆液性能的前提下，可以降低浆液成本。而当高钙灰替代低钙灰时，会出现初始抗剪切强度达不到，出现严重的问题；海砂替代河砂时出现流动性明显降低的问题，不能满足泵送要求。而且由于单液型浆液中添加了膨润土、石膏或石灰等材料，市售的同步注浆外掺剂主要由聚羧酸构成，其在材料变化时，流动性不好，泌水严重，也不能满足浆液初始抗剪切强度和长期流动性的要求。目前，高钙灰替代低钙灰或是海砂替代河砂在盾构施工工程中尚且缺乏成熟的技术方案。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的问题而提供的一种盾构单液同步注浆用外掺剂，该外掺剂加入了超强晶核早强剂来提高同步注浆浆液的初始抗剪强度，加入流变调节剂来改善浆液的泌水问题，并加入良好的气泡调节剂和缓凝剂，使得惰性浆液20h还具有施工性能，在使用高钙灰替代低钙灰或是海砂替代河砂的盾构施工过程中，使浆液的初始抗剪强度和流动性满足施工的要求，施工方便，也可降低施工成本，用于不同等级的材料时，得到的浆液的泵送性和浆液稳定性良好。

实现本发明目的的具体技术方案是：

一种盾构单液同步注浆用外掺剂，该外掺剂由下述组分经混合、搅拌而得，以重量百分比计，具体包括：

其中，所述的超强晶核早强剂为沉淀法制备得到的半透明状硅酸钙凝胶溶液，以可溶性钙盐和硅酸钠为原料，钙硅比在0.8～2.0之间，粒径为50～350nm。

所述的同步注浆用外掺剂，聚丙烯酸盐为丙烯酸的均聚物，或者为丙烯酸与丙烯酰胺、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸的二元或三元共聚物，其重均分子量为10000～1000000。

所述的单液同步注浆用外掺剂，所述的聚羧酸超塑化剂的减水率为20～30％，聚羧酸超塑化剂重均分子量在10000～80000。

所述的单液同步注浆用外掺剂，所述的流变调节剂为羟丙基黄原胶、麦芽糊精、羟乙基纤维素、瓜尔胶的一种或多种混合。

所述的单液同步注浆用外掺剂，所述的气泡调节剂为引气剂和消泡剂复配得到的，引气剂为十二烷基磺酸钠、椰油酰基丙氨酸钠、椰油酰胺丙基羟磺基甜菜碱、月桂酰基肌氨酸钠的一种或多种混合；消泡剂为有机硅类消泡剂、改性聚醚类消泡剂的一种或多种混合。