一種嚴(yán)酷環(huán)境用盾構(gòu)注漿材料制造技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)涉及一種嚴(yán)酷環(huán)境用盾構(gòu)注漿材料，屬于建筑材料技術(shù)領(lǐng)域，其由砂41?50％，普通硅酸鹽水泥20?25％，粉煤灰9?18％，硅微粉2?4％，功能型燒成超細(xì)粉體材料5?13％，抗水分散劑0.5?1.8％，復(fù)合型膨脹劑1.5?3％，防腐阻銹劑1.8?3％，高性能減水劑0.4?0.7％組成，所述百分?jǐn)?shù)為重量百分?jǐn)?shù)。本發(fā)明專利技術(shù)一種嚴(yán)酷環(huán)境用盾構(gòu)注漿材料具有流動(dòng)性好、強(qiáng)度高、泌水率低、抗水分散性能優(yōu)、固結(jié)收縮率低、抗?jié)B性能好、耐腐蝕等特點(diǎn)。

Shield grouting material for harsh environment

The invention relates to the use of shield grouting material a harsh environment, which belongs to the technical field of building materials, which is composed of 41 sand 50%, 20 ordinary portland cement 25%, fly ash 9 18%, 2 silica powder 4%, functional sintering of ultrafine powders of 5 13%, anti water dispersant 0.5 1.8%. The composite type expansion agent 1.5 3%, corrosion inhibitor 1.8 3%, 0.4 0.7% superplasticizer, the percentage of weight percentage. The invention relates to a harsh environment with grouting material has the characteristics of good fluidity, high strength, low bleeding rate, anti water dispersion performance and consolidation of low shrinkage, good impermeability and corrosion resistance etc..

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
一種嚴(yán)酷環(huán)境用盾構(gòu)注漿材料
本專利技術(shù)涉及一種嚴(yán)酷環(huán)境用盾構(gòu)注漿材料，特別涉及一種用于鹽漬土環(huán)境用盾構(gòu)注漿材料，屬于建筑材料

技術(shù)介紹
盾構(gòu)注漿材料是用于地鐵盾構(gòu)施工中洞體與管片圓環(huán)間建筑空隙填充的一種填充注漿材料，具有預(yù)防地表沉降、穩(wěn)固管片、防止管片偏移的作用。注漿材料的基本功能是填充空隙、穩(wěn)固管片，以防止地表沉降和管片偏移。傳統(tǒng)注漿材料只考慮其流動(dòng)性、泌水率、凝結(jié)時(shí)間、固結(jié)收縮率和強(qiáng)度，對(duì)注漿材料的抗?jié)B性性能、耐腐蝕性能和抗水分散性能鮮有關(guān)注。我國地質(zhì)環(huán)境復(fù)雜多樣，濱海及西北大部分地區(qū)為典型的鹽漬土區(qū)域，其淺層土壤及地表水中富含氯離子、硫酸根離子等對(duì)水泥基復(fù)合材料和鋼筋具有嚴(yán)重侵蝕作用的介質(zhì)。由于傳統(tǒng)注漿材料未考慮注漿材料的抗?jié)B性和耐腐蝕性能，鹽漬土環(huán)境下各類侵蝕介質(zhì)可輕易穿透傳統(tǒng)注漿材料，從而直接對(duì)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)照成侵害。因此，開發(fā)鹽漬土環(huán)境下具有良好抗腐蝕、耐腐蝕性能的新型注漿材料勢在必行。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專利技術(shù)的目的是提供一種嚴(yán)酷環(huán)境用盾構(gòu)注漿材料，在保證盾構(gòu)注漿材料流動(dòng)性好的基礎(chǔ)上，提高盾構(gòu)注漿材料的固結(jié)收縮率，降低泌水率，提高注漿材料的抗腐蝕、耐腐蝕性能和抗水分散性能，解決鹽漬土環(huán)境以及涌水、涌砂環(huán)境下傳統(tǒng)注漿材料常見的施工性能、填充性能及抗腐蝕、耐腐蝕性能問題。為解決上述技術(shù)問題，本專利技術(shù)提供了一種嚴(yán)酷環(huán)境用盾構(gòu)注漿材料，其由砂41-50％，普通硅酸鹽水泥20-25％，粉煤灰9-18％，硅微粉2-4％，功能型燒成超細(xì)粉體材料5-13％，抗水分散劑0.5-1.8％，復(fù)合型膨脹劑1.5-3％，防腐阻銹劑1.8-3％，高性能減水劑0.4-0.7％組成，所述百分?jǐn)?shù)為重量百分?jǐn)?shù)。所述“砂”可分為河砂、海砂或山砂。砂的粗細(xì)按細(xì)度模數(shù)分為粗、中、細(xì)三種規(guī)格。本專利技術(shù)嚴(yán)酷環(huán)境用盾構(gòu)注漿材料用砂以細(xì)砂為宜，砂的細(xì)度模數(shù)不宜大于2.2，含泥量不宜大于3.0。所述“普通硅酸鹽水泥”為P.O42.5普通硅酸鹽水泥或P.O52.5普通硅酸鹽水泥，是嚴(yán)酷環(huán)境用盾構(gòu)注漿材料早期強(qiáng)度的主要來源，優(yōu)選42.5普通硅酸鹽水泥。所述“粉煤灰”是從火電廠燃煤燃燒后的煙氣中收集而成的二級(jí)粉煤灰，其固有的“滾珠效應(yīng)”可用于改善盾構(gòu)注漿材料和易性，其“火山灰效應(yīng)”可降低注漿材料水化熱，改善界面過渡區(qū)形貌，提高后期強(qiáng)度。所述“硅微粉”是鐵合金在冶煉硅鐵和工業(yè)硅(金屬硅)時(shí)，礦熱電爐內(nèi)產(chǎn)生出大量揮發(fā)性很強(qiáng)的SiO2和Si氣體經(jīng)空氣迅速氧化冷凝沉淀而成的工業(yè)副產(chǎn)物硅灰，“硅微粉”是納米級(jí)的超細(xì)顆粒，可增加注漿材料粉體顆粒的比表面積，吸附富裕的自由水，從而降低盾構(gòu)注漿材料泌水率，其超細(xì)顆粒的填充作用可降低注漿材料漿體孔隙率，提高注漿材料抗?jié)B性。所述“功能型燒成超細(xì)粉體材料”選自通過自然燒成工藝燒制而成的粉煤灰、沸石粉與高嶺土按比例(6/2/2)復(fù)合而成的功能型超細(xì)粉體材料，超細(xì)粉體材料的微填充作用和水化作用堵塞漿體內(nèi)有害大孔或在大孔內(nèi)形成凝膠體，從而細(xì)化注漿材料漿體孔結(jié)構(gòu)，表面粗糙、多孔的超細(xì)粉體可固化、吸附氯離子、硫酸根離子等侵蝕性環(huán)境介質(zhì)。所述“抗水分散劑”是選自聚氨酯類抗水分散劑、羥甲基丙烯酰胺類抗水分散劑或聚羧酸銨鹽類抗水分散劑，抗水分散劑遇水后通過絡(luò)合作用或與氫鍵的締合作用等使水溶液中水泥、砂等顆粒處于良好的分散、絮凝狀態(tài)，當(dāng)水中絮凝顆粒達(dá)到一定濃度時(shí)，水分子的遷移速度下降，水相黏度相應(yīng)的提高，從而降低了涌水環(huán)境中水泥等膠凝材料的流失。所述“復(fù)合膨脹劑中氧化鈣、硫鋁酸鈣與硫鋁酸鎂類膨脹劑”在盾構(gòu)注漿材料中分別提供早期、中期和后期的膨脹，通過與注漿材料中的水泥、水發(fā)生水化反應(yīng)來產(chǎn)生體積變大的產(chǎn)物，從而引起盾構(gòu)注漿材料漿體的體積膨脹，以抵消水泥自身水化時(shí)發(fā)生的化學(xué)收縮以及自由水散失產(chǎn)生干縮，從而使盾構(gòu)注漿材料填充更充分、固結(jié)收縮率更高。所述“塑性膨脹劑”是一種新型膨脹劑，在盾構(gòu)注漿材料塑性階段產(chǎn)生膨脹，膨脹原理包括與水泥水化產(chǎn)物反應(yīng)均勻釋放氣體、與水反應(yīng)產(chǎn)生膨脹等，盾構(gòu)注漿材料由于沒有粗骨料，其在塑性階段的收縮很大，盾構(gòu)注漿材料漿體與水混合后很短的時(shí)間內(nèi)就產(chǎn)生收縮，為避免這種現(xiàn)象，本專利技術(shù)加入塑性膨脹劑。所述“防腐阻銹劑”是一種有機(jī)無機(jī)復(fù)合材料，其阻銹組分對(duì)金屬構(gòu)件有鈍化作用，可有效地抑制引起鋼筋銹蝕的電化學(xué)反應(yīng)，阻止氯離子穿透，降低鐵離子的游離速度，緩解鋼筋混凝土中有害離子對(duì)鋼筋的腐蝕，達(dá)到防腐阻銹的目的，從而延長盾構(gòu)注漿材料周圍鋼筋網(wǎng)、金屬錨固件等金屬構(gòu)件的使用壽命。其防腐組分與水泥中的Ca(OH)2發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生成穩(wěn)定的水化產(chǎn)物，并填充到C-S-H凝膠形成骨架的空隙中，使注漿材料更加密實(shí)，減少裂縫，從而達(dá)到很好的防腐阻銹效果。所述“高性能減水劑”是一種聚羧酸系高性能減水劑，具有減水率高、分散性好、保塑時(shí)間長的特點(diǎn)，可顯著改善盾構(gòu)注漿材料的流動(dòng)性、流動(dòng)性經(jīng)時(shí)保持性能和施工性能。在本專利技術(shù)的某些具體實(shí)施方案中，本專利技術(shù)所述砂選自河砂、海砂或山砂；優(yōu)選河砂；更優(yōu)選河砂中的細(xì)砂；其含量優(yōu)選為41-50％。在本專利技術(shù)的某些具體實(shí)施方案中，本專利技術(shù)所述普通硅酸鹽水泥選自P.O42.5普通硅酸鹽水泥或P.O52.5普通硅酸鹽水泥，優(yōu)選P.O42.5普通硅酸鹽水泥；其含量優(yōu)選為20-25％。在本專利技術(shù)的某些具體實(shí)施方案中，本專利技術(shù)所述粉煤灰選自符合標(biāo)準(zhǔn)要求的I級(jí)或II級(jí)粉煤灰；優(yōu)選I級(jí)粉煤灰；其含量優(yōu)選為9-18％。在本專利技術(shù)的某些具體實(shí)施方案中，本專利技術(shù)所述硅微粉選擇符合標(biāo)準(zhǔn)要求硅灰；優(yōu)選SiO2含量不小于90％的硅灰；其含量優(yōu)選為2-4％。在本專利技術(shù)的某些具體實(shí)施方案中，本專利技術(shù)所述功能型燒成超細(xì)粉體材料選自通過自然燒成工藝燒制而成的粉煤灰、沸石粉、高嶺土按比例復(fù)合而成；其含量優(yōu)選為5-13％。在本專利技術(shù)的某些具體實(shí)施方案中，本專利技術(shù)所述抗水分散劑選自聚氨酯類抗水分散劑、羥甲基丙烯酰胺類抗水分散劑或聚羧酸銨鹽類抗水分散劑，優(yōu)選聚羧酸銨鹽類抗水分散劑；其含量優(yōu)選為0.5-1.8％。在本專利技術(shù)的某些具體實(shí)施方案中，本專利技術(shù)所述復(fù)合型膨脹劑為氧化鈣-硫鋁酸鈣復(fù)合膨脹劑、塑性膨脹劑與氧化鈣及硫鋁酸鎂復(fù)合膨脹劑或塑性膨脹劑與氧化鈣及硫鋁酸鈣復(fù)合膨脹劑；優(yōu)選塑性膨脹劑與氧化鈣及硫鋁酸鈣復(fù)合膨脹劑；其含量優(yōu)選為1.5-3％。在本專利技術(shù)的某些具體實(shí)施方案中，本專利技術(shù)所述防腐阻銹劑為亞硝酸鹽、硼酸鹽類無機(jī)防腐阻銹劑或復(fù)合氨基醇類與亞硝酸鹽無機(jī)防腐阻銹劑組成的復(fù)合防腐阻銹劑；優(yōu)選復(fù)合氨基醇類與亞硝酸鹽無機(jī)防腐阻銹劑組成的復(fù)合防腐阻銹劑；其含量優(yōu)選為1.8-3％。在本專利技術(shù)的某些具體實(shí)施方案中，本專利技術(shù)所述高性能減水劑應(yīng)符合相應(yīng)國家及行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)要求；優(yōu)選聚羧酸系高性能減水劑；其含量優(yōu)選為0.4-0.7％。有益效果：本專利技術(shù)的新型嚴(yán)酷環(huán)境用盾構(gòu)注漿材料是專門針對(duì)鹽漬土環(huán)境開發(fā)出的一類新型盾構(gòu)注漿材料，通過選用具有漿體孔結(jié)構(gòu)細(xì)化作用和離子固化作用的功能性燒成超細(xì)粉體材料，具有良好絮凝作用的抗水分散劑，具有良好早期和后期膨脹性能的復(fù)合型膨脹劑，以及具有防腐阻銹功能的防腐阻銹劑，并優(yōu)選減水率高、保塑性好的高性能減水劑，改善傳統(tǒng)注漿材料的流動(dòng)性、固結(jié)收縮率、泌水率，同時(shí)使注漿材料擁有良好的抗水分散性、抗腐蝕及耐腐蝕性能。嚴(yán)酷環(huán)境用盾構(gòu)注漿材料可為鋼筋混凝土管片提供一層良好的防護(hù)層，大大提高鹽漬土環(huán)境本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種嚴(yán)酷環(huán)境用盾構(gòu)注漿材料，其特征在于：由砂41?50％，普通硅酸鹽水泥20?25％，粉煤灰9?18％，硅微粉2?4％，功能型燒成超細(xì)粉體材料5?13％，抗水分散劑0.5?1.8％，復(fù)合型膨脹劑1.5?3％，防腐阻銹劑1.8?3％，高性能減水劑0.4?0.7％組成，所述百分?jǐn)?shù)為重量百分?jǐn)?shù)。

【技術(shù)特征摘要】
1.一種嚴(yán)酷環(huán)境用盾構(gòu)注漿材料，其特征在于：由砂41-50％，普通硅酸鹽水泥20-25％，粉煤灰9-18％，硅微粉2-4％，功能型燒成超細(xì)粉體材料5-13％，抗水分散劑0.5-1.8％，復(fù)合型膨脹劑1.5-3％，防腐阻銹劑1.8-3％，高性能減水劑0.4-0.7％組成，所述百分?jǐn)?shù)為重量百分?jǐn)?shù)。2.如權(quán)利要求1所述的嚴(yán)酷環(huán)境用盾構(gòu)注漿材料，其特征在于：所述砂選自河砂、海砂或山砂；優(yōu)選細(xì)度模數(shù)小于等于2.2，含泥量小于等于3.0的細(xì)砂；優(yōu)選河砂；更優(yōu)選河砂中的細(xì)砂。3.如權(quán)利要求1所述的嚴(yán)酷環(huán)境用盾構(gòu)注漿材料，其特征在于：所述普通硅酸鹽水泥選自42.5普通硅酸鹽水泥或52.5普通硅酸鹽水泥。4.如權(quán)利要求1所述的嚴(yán)酷環(huán)境用盾構(gòu)注漿材料，其特征在于：所述粉煤灰選自從火電廠燃煤燃燒后的煙氣中收集而成的二級(jí)粉煤灰或一級(jí)級(jí)粉煤灰；優(yōu)選一級(jí)粉煤灰。5.如權(quán)利要求1所述的嚴(yán)酷環(huán)境用盾構(gòu)注漿材料，其特征在于：所述硅微粉為硅灰；優(yōu)選SiO2含量不小于90％的硅灰。6.如權(quán)利要求1所述的...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：宋普濤，王晶，周永祥，王永海，冷發(fā)光，黃靖，夏京亮，高超，賀陽，王祖琦，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：中國建筑科學(xué)研究院，建研建材有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：北京,11