[发明专利]用于岩溶地基注浆的双控水泥浆的配制方法

说明书

本发明涉及一种用于岩溶地基注浆的双控水泥浆的配制方法，以凝胶时间5‑10min、析水率≤5%为技术指标，在水泥浆中掺入促凝剂、保水剂、减水剂、缓凝剂，配制双控水泥浆。双控水泥浆中各组分尤其是添加剂的掺量是基于水泥浆凝胶时间和析水率为技术指标确定的，双控水泥浆适用于岩溶地基强烈发育、连通性好，浆液易大量流失的地段，在岩溶地基处理具有广阔的应用前景。

技术领域

本发明涉及水泥基注浆材料领域，具体涉及一种用于岩溶地基注浆的双控水泥浆的配制方法。

背景技术

在岩溶地基发育地段，为防止地基塌陷，地基一般采用注水泥浆处理，目前主要采用以下三种性能不同的水泥浆。

1、普通水泥浆

普通水泥浆采用普通硅酸盐水泥和水，通过机械搅拌而成，岩溶地基注浆处理工程常用水灰比一般为0.8:1~1:1。普通水泥浆凝胶时间长，如1:1水灰比水泥浆液的的凝胶时间在10h左右。如图1所示，在岩溶地基强烈发育、连通性好的地段，浆液顺岩溶溶隙、管道流失至处理范围以外数十至数百米以外，造成工程材料的浪费。普通水泥浆析水率高，如普通1:1水灰比水泥浆液的析水率约35%，析水呈强碱性且携带六价铬，析水污染当地的水环境。水泥浆的结石率为1减析水率，析水率高则结石率低，如普通1:1水灰比水泥浆液的析水率约35%，则其结石率约65%，意味着灌注1m³水泥浆，结石体积为0.65m³，析水为0.35m³。普通水泥浆凝胶时间长、析水率高，这两方面的性能缺陷使得普通水泥注浆处理岩溶地基效果差、不环保。

普通水泥浆注浆工艺流程图如图2所示，需配置2个搅拌机（快搅池和慢搅池各一个），1个普通注浆泵和1套吸浆管和1套注浆管。注普通水泥浆具有配置设备少，施工工艺简单，便于控制等优点。

2、普通水泥—水玻璃双液浆

为解决普通水泥浆存在凝胶时间长的问题，采用了普通水泥浆与水玻璃溶液按一定比例混合，形成普通水泥—水玻璃双液浆。普通水泥—水玻璃双液浆的优点是凝胶时间可控（从几秒钟到几十分钟可调），析水率低（≤5%），结石率高（≥95%）。

水玻璃溶液出厂浓度一般为50~60Be′，现场注浆适用的范围一般为35~45Be′。为降低工程造价，一般先购置高浓度的的水玻璃，在现场施工前进行稀释。普通水泥浆与水玻璃溶液体积比一般为1:0.3~1:1，作为双液浆的主材之一，需现场制备大量符合设计要求的水玻璃溶液。为了提高施工效率，水玻璃溶液稀释到设计浓度后，放入储存桶待用，储存桶还应加强密封和温度控制，以防止桶内水分蒸发。

双液浆注浆工艺流程如图3所示。普通水泥—水玻璃双液浆注浆需要同时制备水泥浆和水玻璃溶液，同时制备水泥浆池和水玻璃桶，同时设两套吸浆管。注浆机械采用专用的双液泵双缸。设置与双液泵双缸相连的两条输浆管路，将水泥浆和水玻璃溶液输送至混合器。在双液泵与混合器之间安装调控阀门，调控阀门控制两种浆液的流量，在混合器内使水泥浆和水玻璃溶液按设计比例混合均匀，然后通过混合胶管和注浆孔泵入地基。

普通水泥—水玻璃双液浆相对于普通水泥浆而言，优点是凝胶时间可控（从几秒钟到几十分钟可调），析水率低，结石率高。缺点是注浆工艺复杂，不宜准确控制两种浆液的混合比例，高速流动的两种浆液，在混合器内未经充分搅拌，混合不宜均匀，影响其性能发挥。由于普通水泥—水玻璃双液浆施工工艺复杂，技术指标现场控制难度大，限制了其应用范围。

3、改进型普通水泥浆

注普通水泥浆具有施工工艺简单，便于控制等优点，为了改善普通水泥浆的凝胶和析水性能，采用了以下改进措施：

在普通水泥浆中加入悬浮剂（如膨润土）以减少浆液的析水率。加入悬浮剂膨润土后，膨润土的吸水膨胀特性能减少水泥浆中的水，减少析水率，达到提高结石率的目的。但是膨润土的高分散性会使其再水泥颗粒周围形成一层膨润土薄膜，阻止水分子的渗透，进而影响水泥的水化进程，从而降低了水泥浆的结石强度。