[发明专利]一种改性水玻璃注浆材料

说明书

本发明公开了一种改性水玻璃注浆材料，包括A液和B液两种均匀混合的组分；所述A液为磷酸溶液，B液为水玻璃溶液和表面活性剂，具体配比如下：与酸水玻璃双液浆相比，加入阴离子表面活性剂较大程度上提高水玻璃溶液的湿润渗透能力以及降低其表面张力。添加阴离子表面活性剂后，其疏水烷基链吸附在砂土表面，带苯环的亲水基团翘向水相，降低水的表面张力及砂土的液－固界面张力，使水在砂土表面的接触角由大变小，砂土表面性质由疏水变为亲水，溶液润湿砂土的性能增强，从而可提高岩土灌浆加固时水玻璃浆材在土层中的渗透范围，缩短灌浆时间，降低灌浆压力。本发明在干性粉细砂地层中具有广阔的发展应用前景。

技术领域

本发明涉及一种改性水玻璃注浆材料，属于地层的加固和堵水防渗注浆材料领域。

背景技术

注浆理论是基于流体力学和固体力学发展而来，通过分析浆液的流动形式，建立起注浆压力、浆液流量、扩散半径和注浆时间之间的关系。利用注浆理论可以研究不同类型浆液在岩土孔隙中的流动规律，揭示地层特性、材料性质和注浆工艺参数间的相互关系，为注浆设计和施工提供科学依据和理论指导。针对不同的工程问题，目前发展的注浆理论主要有渗透注浆、劈裂注浆、压密注浆、电动化学注浆、低渗透介质注浆理论等。由于浆液在隐蔽的地层中运动，且地层情况复杂而难以模拟，注浆过程中浆液一般伴随着渗透、劈裂等流动形式，因而注浆理论方面的研究相对滞后于工程实践。

在干性粉细砂地层中注浆施工时，主要采用选喷法和静压渗透的方法，本章采用静压渗透方法，因此主要对渗透注浆理论进行详述。渗透注浆是指浆液在压力作用下排挤出土体孔隙中的气体和自由水，填充土体，在不改变原状土结构的情况改良土体性质，提高强度或降低渗透系数等。目前具有代表性的渗透注浆理论主要有球形扩散理论、柱形扩散理论和袖套管法理论。

北京地铁隧道工程常遇见干性粉细砂地层，该地层自稳性差，开挖成本和风险高，常发生漏砂、涌砂等灾害，严重影响施工进度，造成经济损失。注浆技术作为止水加固措施已在交通、水利、建筑等工程领域内普遍应用，其中，合理选择注浆材料是注浆技术封堵的关键因素，目前常采用酸-水玻璃双液注浆材料。

酸-水玻璃双液注浆材料具有凝胶时间短且可调、结石率高等特点，可以达到快速止水堵漏、加固等目的，被广泛应用于地铁隧道工程。但是传统的酸-水玻璃浆液还存在一些缺点，如在松散、稳定性差的干性粉细砂地层中注入性较差，导致加固效果不稳定，抗渗效果也不尽如意。以北京地下综合管廊工程为例，采用传统的酸水玻璃注浆材料，容易出现漏砂、涌砂、大量沉降的现象，会严重影响施工进度，造成经济损失。阴离子型表面活性剂，常用于石油工程中以提高采油量，其易溶于水，耐酸性好，而且资源丰富，价格低廉。针对现有技术存在的问题，在酸-水玻璃的浆液的基础上引入十二烷基苯磺酸钠、二异丁基萘磺酸钠、十二烷基硫酸钠作为表面活性剂，配制出了价格低廉、稳定性好、可注性优良的注浆材料。

发明内容

本发明的目的在于对改性水玻璃注浆材料的实验研究，确定最佳配合比，而且从理论上分析了改性水玻璃浆液注浆技术的可行性。

本发明采用的技术方案为一种改性水玻璃注浆材料，包括A液和B液两种均匀混合的组分；所述A液为磷酸溶液，B液为水玻璃溶液和表面活性剂，具体配比如下：

A液为800～1000ml水与30ml质量分数为85％的浓磷酸；

B液为300～600ml水与500ml40Be’水玻璃+2～8g十二烷基苯磺酸钠；将A液和B液按1：1的体积比均匀混合。

按质量份数计，包括以下组分：

稀磷酸45％～50％

水22％～27％

水玻璃28％～33％

阴离子表面活性剂：0.08％～0.4％

进一步的，所述水玻璃为钠水玻璃，波美度为20～25°Bé。