流变性能可控的水泥基注浆料及其制备方法、使用方法、应用与流程

本发明属于建筑材料，尤其涉及一种流变性能可控的水泥基注浆料及其制备方法、使用方法、应用。

背景技术：

1、随着现代城市的高速发展，地下建筑越来越多，虽然防水工程新材料、新技术、新工艺的开发与应用也取得了很大的成效，但渗水、漏水等问题依然不能得到根治，尤其是由于地下水的冲刷以及其他因素导致的如图4所示的在地下空间出现开口小而底部大的漏斗形空间缺失，对建筑物的安全带来了极大的隐患。为了杜绝此类安全隐患，需要一种对细孔具有高透过性、大流动性、高粘性、高强、微膨胀且易施工的绿色环保注浆料，并且针对不同漏斗形空间的特点，可以对注浆料的流变性能进行调控，以使其能够对地下缺失空间进行填充。

2、目前常用注浆材料大体分为化学浆材、水泥浆材以及地聚合物注浆材料。化学浆材由于浆液粘度低，可注性好，能注入到细微裂隙中，但因通常具有毒性、价格昂贵，且结石体强度较低、易收缩等缺点，其应用范围受到一定的限制。地聚合物注浆材料由矿渣、粉煤灰、偏高岭土、碱激发剂及外加剂等原材料以一定的比例混合而成的碱激活胶凝材料，虽然被称为性能优越的绿色注浆材料，但由于反应过程需要通过碱激发，会产生一定的碱性污染，改变地下水的ph值，因此需要进一步完善。而水泥基注浆材料具有施工方便、强度高、耐久性好、无公害、成本低等优点，目前已经形成了一系列的研究成果，但这些注浆料针对漏斗形地下空间缺失的注浆、补浆效果并不好。因为此类注浆料需要初始流动度较大，而且浆体黏聚性要好，对缺失空间进行注浆，经过一段时间其流动度下降，停止流动。如果缺失空间容积较大，需要进一步补浆时，可以对浆体进行振动，重新恢复流动性，达到二次补浆的效果。传统的通过高效减水与保水增稠复合采用的模式已无法解决这一问题，因此需要开发新型的水泥基注浆料。

技术实现思路

1、(一)解决的技术问题

2、本发明针对现有技术的不足，提出一种以尾矿泥为微细集料的流变性能可控的水泥基注浆料及其制备方法、使用方法、应用，以满足地下空间微小孔洞注浆需求，尤其是开口小而底部大的漏斗形缺失空间。

3、(二)技术方案

4、为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：

5、本发明第一方面提供一种流变性能可控的水泥基注浆料，由固态材料、液态材料和拌合水混合形成，其中：所述固态材料由微细集料、固态胶凝材料和功能材料组成，微细集料占固态材料的40-60％，固态胶凝材料占固态材料的35-55％，余量为功能材料；所述液态材料为以减水剂为溶剂加入固态胶凝材料、消泡剂、引气剂、增稠剂，混合并经球磨后形成的稳定悬浮液；并且所述固态材料占85～90％，所述液态材料占2～3％，余量为拌合水。本发明提供的水泥基注浆料具备较高的流动性以及高触变性，体系均匀稳定，硬化过程中浆体不收缩、不泌水、可以形成高强、致密、抗渗的硬化体，尤其能够解决开口小而底部大的地下漏斗形缺失空间的填充问题。

6、在一个较佳实施例中，所述固态材料中的微细集料为粒径低于75um的尾矿泥，其制备方法为：将尾矿泥筛分去除泥块，得到成分均一的微细集料。

7、在一个较佳实施例中，所述固态材料中的固态胶凝材料为由水泥和活性掺合料组成，所述水泥为p.o 42.5或p.o 42.5r，占固态胶凝材料的85～95％，所述活性掺合料为ⅱ级粉煤灰，占固态胶凝材料的5～15％。

8、在一个较佳实施例中，所述固态材料中的功能材料由保水材料、触变材料以及调温材料组成，以固态胶凝材料1重量份计：

9、所述保水材料为城市建筑垃圾经分拣、磨细后的红砖粉，过400目筛，粒径小于37um，掺入量为0.01～0.03份；

10、所述触变材料为高岭土矿物原料，al2o3含量不低于35％，掺入量为0.025～0.075份；

11、所述调温材料为钠硝石，掺入量为0.05～0.15份。

12、在一个较佳实施例中，所述减水剂为聚羧酸系减水剂；

13、所述固态胶凝材料为p.o 42.5或p.o 42.5r和ⅱ级粉煤灰；

14、所述引气剂为十二烷基硫酸钠；

15、所述消泡剂为基于功能改性聚醚的非硅类消泡剂；

16、所述增稠剂为分子量为20万的羟丙基甲基纤维醚。

17、在一个较佳实施例中，所述液态材料中减水剂、固态胶凝材料、消泡剂、引气剂、增稠剂按照(0.45-0.55)：(0.45-0.55)：(0.005-0.009)：(0.0015-0.0045)：(0.003-0.005)的重量份比例混合。

18、在一个较佳实施例中，所述液态材料按照如下方法制备：

19、步骤1：按重量份比例准确称量各原料；

20、步骤2：将液态的减水剂和消泡剂倒入控温型球磨机搅拌罐内，然后依次倒入固态的引气剂、增稠剂和固态胶凝材料；

21、步骤3：调节温度为50～80℃，控制转速为1000～1500r/min，以0.5mm的氧化锆球为研磨体，球磨60～120分钟，使引气剂、增稠剂固体颗粒完全溶解，固态胶凝材料d90<0.1μm，得到悬浮液状的液态材料。

22、本发明第二方面提供一种根据所述流变性能可控的水泥基注浆料的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：步骤1：准确称量水泥基注浆料的固态材料、液态材料以及拌合水；步骤2：将0.5～0.7的拌合水与液态材料混合均匀，得到液态材料的稀释液；步骤3：将固态材料在强制式搅拌机中混合均匀，得到注浆料干料；步骤4：将液态材料的稀释液加入到注浆料干料中，再加入剩余的拌合水，慢速搅拌3～5分钟，静置4～7分钟，再快速搅拌2～5分钟，得到新拌的流变性能可控的水泥基注浆料浆体。本发明的制备方法将原料进行了集成，现场施工时，只需要固态材料、液态材料和水，不需要在现场进行配比，不仅提升了水泥基注浆料性能的稳定性，同时方便了施工，减少了因现场称量导致的误差。另外，对其中用量小但作用十分明显的功能材料进行了液态化处理，使得剂量较小但对性能影响显著的功能材料分散更加均匀，水泥基注浆料性能更加稳定。

23、本发明第三方面提供一种根据所述流变性能可控的水泥基注浆料的使用方法，包括：将制备好的注浆料浆体通过注浆泵经由高压管边振动边注入地下缺失空间开口处；浆液通过开口处流入缺失空间，振动停止时，注浆料浆体粘度变大，不再流入，若注入量不足，再次振动，使注浆料浆体恢复流动性，再次进行注浆工作，直至满足注浆要求。本发明注浆料因其流变性能可控，在注入地下缺失空间开口处时可通过振动-停止-再振动完成整个注浆工作流程，直至满足注浆要求。

24、本发明第四方面提供一种根据所述流变性能可控的水泥基注浆料在填充开口小而底部大的漏斗形缺失空间中的应用。

25、(三)有益效果

26、本发明提出一种以尾矿泥为微细集料的流变性能可控的水泥基注浆料及其制备方法、使用方法、应用，满足地下空间微小孔洞注浆需求，尤其针对开口小而底部大的漏斗形空间缺失。具体而言，至少具有如下技术效果：

27、(1)本发明提供的水泥基注浆料，以尾矿泥为微细集料，通过尾矿泥表面处理、原料选择和配比设计，提供的水泥基注浆料具备较高的流动性以及高触变性，体系均匀稳定，硬化过程中浆体不收缩、不泌水、可以形成高强、致密、抗渗的硬化体，尤其能够解决开口小而底部大的地下漏斗形缺失空间的填充问题。

28、(2)本发明提供的水泥基注浆料，通过引入触变材料，具备可控的流动——静止回复重建能力，运动状态下实现较好的工作性能，静止后体系迅速回复稳定。

29、(3)本发明提供的水泥基注浆料，以固体废弃物为主要原料，对其中用量小但作用十分明显的功能材料进行了液态化处理，使得剂量较小但对性能影响显著的功能材料分散更加均匀，水泥基注浆料性能更加稳定；而且将原料进行了集成，现场施工时，只需要固态材料、液态材料和水，不需要在现场进行配比，不仅提升了水泥基注浆料性能的稳定性，同时方便了施工，减少了因现场称量导致的误差，具有非常积极的意义。

30、(4)本发明对液态材料中的一部分固态胶凝材料进行了磨细、分散处理，在固态胶凝材料水化过程中，可以作为晶核，诱发水化反应快速进行，促进固态胶凝材料水化，不仅可以提升水泥基注浆料的早期强度，还可以减少水泥的用量，进一步降低成本，减少碳排放。

31、应当理解，本发明任一实施方式的实现并不意味要同时具备或达到本发明所述有益效果的多个或全部。