專利名稱：特種粘土固化漿液的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種對(duì)工程地基和土工構(gòu)筑物及邊坡等實(shí)施注漿加固和建造防滲帷幕工程中所采用的新型粘土固化漿液。屬建筑材料。
建筑工程中的礦山建筑與采礦工程、交通隧道工程、邊坡整治工程、城市地鐵工程、地下人防與國防工程、基坑工程、堤壩防滲加固工程及其它地下巖土工程等大多均需要采用注漿的辦法實(shí)施防滲堵水與加固處理，以確保工程順利施工與日后安全運(yùn)營。目前，國內(nèi)外廣泛應(yīng)用的水泥固化漿液及粘土固化漿液等尚存在初凝時(shí)間和終凝時(shí)間難以控制與調(diào)整、抗震與抗?jié)B性能低、耐動(dòng)水壓力性能差、抗地下(礦化)水及酸、堿根離子侵蝕能力不足等缺欠，致使地基加固、止水堵漏、防塌防沉等的工程質(zhì)量與可靠性成為有待解決的難題。堤壩防滲加固處理尤其如此。據(jù)中國國家圖書館、中國學(xué)術(shù)期刊文摘、中國科學(xué)引文數(shù)據(jù)庫、中國科技論文統(tǒng)計(jì)與分析數(shù)據(jù)庫、中國期刊網(wǎng)、歐州網(wǎng)站及美國加州大學(xué)伯克利分校圖書館等國內(nèi)外數(shù)十個(gè)網(wǎng)站數(shù)據(jù)庫的國際互聯(lián)網(wǎng)查尋結(jié)果，國內(nèi)外均未見有與本發(fā)明相似的文獻(xiàn)報(bào)導(dǎo)。
本發(fā)明的目的在于提供一種具有早凝與早強(qiáng)(時(shí)間可控)、抗震、抗稀釋、抗地下水動(dòng)水壓力及抗凍等特性且施工簡單而廉價(jià)的粘土固化漿液，解決土木工程中存在的地基加固、止水堵漏、防塌防沉的工程質(zhì)量與可靠性等難題。
本發(fā)明是以如下方式實(shí)現(xiàn)的通過對(duì)特種固化漿液所用原材料的礦物成分、化學(xué)成分及混合后化學(xué)反應(yīng)的理論分析與試驗(yàn)研究，采用數(shù)學(xué)優(yōu)化分析技術(shù)對(duì)影響漿液性能及其在土層中擴(kuò)散規(guī)律與作用效應(yīng)的關(guān)鍵因子進(jìn)行鱗選，從而為特種粘土固化漿液及其相應(yīng)特種結(jié)構(gòu)劑配制提供符合于各種實(shí)際情況的必要參數(shù)，以此確定特種粘土固化漿液及其相應(yīng)的特種結(jié)構(gòu)劑制作的材料配比指標(biāo)與工藝流程。再根據(jù)現(xiàn)場注漿試驗(yàn)，研究與總結(jié)特種粘土固化漿液注漿的施工工藝及其使用條件等。確定漿液配制方法如下漿液由特種結(jié)構(gòu)劑與主料和水組成。特種結(jié)構(gòu)劑是由原料粒徑皆為0.04～0.20mm，原料重量比為二氧化硅10～37％、氧化鈣12～43％、鋁酸鈣15～40％、硫酸鉀鋁6～54％物理混合配制成的固態(tài)粉末。主料是由粒徑為0.05～0.10mm的普通硅酸鹽水泥或礦渣水泥、粒徑小于0.05mm的粘土為原料，按重量比為水泥20～50％、粘土50～80％配制成固態(tài)混合物。再按！重量比為特種結(jié)構(gòu)劑2～20％、主料37～50％、水40～60％拌合均勻配制成的漿液。施工使用時(shí)，根據(jù)具體工程設(shè)計(jì)技術(shù)指標(biāo)的要求，取施工現(xiàn)場粘土調(diào)配漿液試樣，經(jīng)養(yǎng)護(hù)并檢測其性能達(dá)標(biāo)后，確定適用的準(zhǔn)確配比。
本發(fā)明的特點(diǎn)在于特種粘土固化漿液具有吸水率高、流動(dòng)與可泵性好、早期強(qiáng)渡高且可控、初凝時(shí)間與終凝時(shí)間可調(diào)，以及強(qiáng)抗水稀釋等特性。施工簡單而廉價(jià)。能在地下水流動(dòng)狀態(tài)下(甚至在較大的地下水流速與較高的動(dòng)水壓力情況下)及大溶洞與大裂隙條件下進(jìn)行注漿。主要用料—粘土能就地取材，降低了漿液材料的成本。漿液的初凝時(shí)間可幾秒至幾十分鐘、終凝時(shí)間及早期強(qiáng)度等均能視具體情況可大范圍調(diào)整，從而可以進(jìn)行間隙注漿、重復(fù)注漿以提高注漿效果。漿液固化后所形成的結(jié)石體因塑性大而具有良好的抗震性能。因漿液凝成的結(jié)石體具有膨脹性好、滲透系數(shù)小、密封性好特點(diǎn)而使其注漿帷幕的整體堵水效果好。由較強(qiáng)化學(xué)惰性的粘土礦物組成的結(jié)石體具有良好的抗地下(礦化)水及酸、堿根離子侵蝕的能力。漿液的可靠性超過95％。地基及堤壩等采用特種粘土固化漿液注漿處理后的滲透系數(shù)降低2～3個(gè)數(shù)量級(jí)。漿液的結(jié)石體抗壓強(qiáng)度(28天養(yǎng)護(hù))達(dá)到2Mpa～5Mpa。與現(xiàn)有傳統(tǒng)注漿的漿液(如水灰比為0.5∶1的水泥漿液)相比，特種粘土固化漿液的單位造價(jià)降低了30％以上。
本發(fā)明的最佳實(shí)施例如下以中國長江湖南省黃石段江岸粘土土質(zhì)為例。在堤壩加固防滲工程中，選用結(jié)構(gòu)劑原料粒徑皆為0.05～0.08mm，原料品種及重量比為二氧化硅12％、氧化鈣31％、鋁酸鈣33％、硫酸鉀鋁24％。主料是由粒為0.06～0.08mm的礦渣水泥、粒徑小于0.05mm的粘土為原料，按重量比為水泥38％、粘土62％配制。再按重量比為結(jié)構(gòu)劑16％、主料40％、水44％拌合均勻配制成漿液。漿液的可靠性為98％，滲透系數(shù)降低3個(gè)數(shù)量級(jí)，漿液結(jié)石體抗壓強(qiáng)度為2.6MPa，漿液的單位造價(jià)降低38％。
權(quán)利要求
1.一種對(duì)工程地基和土工構(gòu)筑物及邊坡等實(shí)施注漿加固和建造防滲帷幕等工程中所采用的特種粘土固化漿液，其特征在于由特種結(jié)構(gòu)劑和主料及水組成。
2.權(quán)利要求1所述的特種結(jié)構(gòu)劑，其特征在于是由原料粒徑皆為0.04～0.20mm，原料重量比為二氧化硅10～37％、氧化鈣12～43％、鋁酸鈣15～40％、硫酸鉀鋁6～54％物理混合配制成的固態(tài)粉末。
3.權(quán)利要求1所述的主料，其特征在于是由粒徑為0.05～0.10mm的普通硅酸鹽水泥或礦渣水泥、粒徑小于0.05mm的粘土為原料，按重量比為水泥20～50％、粘土50～80％配制成的固態(tài)混合物。
4.權(quán)利要求1所述的特種粘土固化漿液，其特征在于是按重量比為特種結(jié)構(gòu)劑2～20％、主料37～50％、水40～60％拌合均勻配制成的漿液。
5.權(quán)利要求1、2、3、4所述的粘土固化漿液的特種結(jié)構(gòu)劑和主料及漿液，其特征在于施工使用時(shí)，根據(jù)具體工程設(shè)計(jì)技術(shù)指標(biāo)的要求，取施工現(xiàn)場粘土，按配比范圍調(diào)配多種漿液試樣，經(jīng)養(yǎng)護(hù)并檢測其性能后，篩選確定適用的準(zhǔn)確配比。
全文摘要
提供一種具有早凝與早強(qiáng)時(shí)間可控、抗震、抗稀釋、抗動(dòng)水壓力及抗凍等特性且施工簡單而廉價(jià)的特種粘土固化漿液。因具有吸水率高、可灌性好、早固化性及強(qiáng)抗水稀釋性等性能，能在地下水流動(dòng)狀態(tài)下及大溶洞與大裂隙條件下進(jìn)行注漿。因漿液初凝與終凝時(shí)間及早期強(qiáng)度等均！可大范圍調(diào)整，從而可以進(jìn)行間隙注漿、重復(fù)注漿。因強(qiáng)化學(xué)惰性而具有抗地下水及酸、堿侵蝕性能。漿液可靠性超過95％，結(jié)石體抗壓強(qiáng)度達(dá)2Mpa～5Mpa。土工構(gòu)筑物及地基等處理后的滲透系數(shù)降低2～3個(gè)數(shù)量級(jí)。與現(xiàn)有注漿材料相比，漿液單位造價(jià)降低30％以上。有效解決了工程加固及建造防滲帷幕等土木工程中急待解決的技術(shù)難題。
文檔編號(hào)E02D3/12GK1464143SQ0212156
公開日2003年12月31日 申請(qǐng)日期2002年6月26日 優(yōu)先權(quán)日2002年6月26日
發(fā)明者凌賢長, 杜紹安, 官宏宇, 蔡德所 申請(qǐng)人:凌賢長, 杜紹安, 蔡德所