[发明专利]一种超疏水注浆材料及其制备方法

说明书

一种超疏水注浆材料及其制备方法，属于土工建筑材料技术领域。该超疏水注浆材料是由粘土、水玻璃、溶剂以及附加剂按一定比例混合配制而成的浆液。在粘土浆材中加入水泥，水泥水化形成强度高的固结体，同时水玻璃的加入会大大加速水泥的凝结硬化，使凝结时间大幅度缩短，同时会在粘土颗粒表面形成超疏水层，显著提高浆液在流动水下的抗冲刷性能。此外，附加剂的加入能够提高结石体结晶度，防止崩解，从而提高粘土浆材结石体的耐久性。该超疏水注浆材料可广泛应用于地下工程防水、堵漏、补强和加固岩层或土层。

技术领域

本发明属于土工建筑材料技术领域，具体涉及一种超疏水注浆材料及其制备方法。

背景技术

地下工程主要是在山体岩石、江河湖泊下岩层或是平原城市土层中施工。因为地层的复杂性，多数情况需要对岩层或土层进行加固，提高岩层的强度，堵住地下水，确保施工的安全、顺利的进行。注浆技术利用注浆机产生的持续高压，将注浆材料注入岩层或土层中，使其扩散、凝固，达到防水堵漏、补强加固的目的。注浆技术由于其具有注浆材料品种多、耐化学腐蚀、不受季节和天气限制、施工工艺简单易行等特点，是目前地下工程最常用的加固岩体或土体加固最常用的施工技术。注浆材料的选择依赖于工程地质、水文地质条件、注浆目的以及注浆工艺等。尤其是隧道长、断面水压高、途径地段水文地质条件复杂的地下城市地铁，对注浆材料的抗水分散性、耐水稳定性提出了更高的要求。水泥基注浆材料来源丰富、价格低廉、结石强度高、抗渗性能好、注浆工艺简单，是地下工程中最常用的非化学注浆浆液，但由于其早期强度低、耐水稳定性差，在高压富水地层中流水的冲刷作用时，注浆材料极易被冲刷稀释而流失，导致材料结构被破坏，无法起到填充和加固地层的目的。粘土是由天然岩石经过长期自然风化作用形成的，相比于水泥基浆材具有结石率高、悬浮性好、不易沉淀析水、浆液扩散距离远、较好的吸水性和抗水分散性，能够在地下水流速较大的情况下进行注浆。并且，粘土可以就地取材来大大降低注浆材料的成本，据统计加上制浆费用，每立方米粘土浆液的成本约是水泥基浆液的四分之一。同时粘土浆材对裂隙有良好自我封闭作用，结石体塑性大，可以吸收震波，因而具有良好的抗震性能。此外，粘土浆材无毒，对环境无污染以及输送过程中不易凝固，不存在堵孔、堵管的问题。但是粘土注浆材料具有强度低，凝结时间长等缺点。本发明通过在粘土注浆材料中加入水泥、水玻璃和附加剂来提高结石体强度、缩短凝结时间。同时硅酸钠水玻璃能在黏土颗粒表面形成疏水层，使其在动水下不被冲稀而流失。制备的有超疏水性粘土注浆材料能够改善凝胶的吸水和强度，以解决现阶段粘土浆材结石体强度低和凝结时间长的问题。制得的超疏水注浆材料可广泛应用于地下工程防水、堵漏、补强和加固岩层或土层。

发明内容

本发明的目的是提供一种超疏水注浆及其制备方法。该超疏水注浆材料是由粘土、溶剂以及附加剂按一定比例混合配制而成的浆液。在粘土浆材中加入水泥，水泥水化形成强度高的固结体，同时水玻璃的加入会大大加速水泥的凝结硬化，使凝结时间大幅度缩短，而附加剂的加入能够提高结石体结晶度，防止崩解，从而提高粘土浆材结石体的耐久性。

本发明采用单液灌浆的一种超疏水注浆，主要成分包含有粘土、水泥、水、水玻璃以及附加剂，其中粘土、水泥、水、水玻璃以及附加剂的质量百分含量分别为35-60％，6-12％，30-56％，1.1-1.9％，0.25-0.45％。

粘土：粘土中含沙粒很少，是一种有黏性的土壤，具有较好的可塑性。粘土一般由硅酸盐矿物在地球表面风化后形成，有很好的物理吸附性和表面化学活性。

水泥：硬化后不但能提高粘土固结体的强度，而且还能抵抗淡水或含盐水的侵蚀，主要有普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥、快硬硅酸盐水泥和复合硅酸盐水泥等，任选一种或多种。

水玻璃：主要是硅酸钠的水溶液，其中波美度用来表示溶液的浓度。水玻璃的波美度可以为20-40。

附加剂：能与水玻璃发生化学反应，进而提高结石体结晶度，防止崩解，提高粘土浆材结石体的耐久性。可以是氯化铝、氯化钙、硫酸铜和矾类等，任意一种或多种。