一种用于海底矿山法隧道的高强无收缩衬砌壁后注浆料的制作方法

本领域涉及一种矿山法进行隧道修建用注浆材料，特别涉及一种用于海底矿山法隧道的高强无收缩衬砌壁后注浆料。

背景技术：

1、在海底或江底采用矿山法进行隧道修建时，经常会遇到断层、破碎带等软弱地层，裂隙水发育，水压较大，对矿山法隧道衬砌结构的防水性能要求很高，对填充隧道衬砌壁后的注浆材料也提出了更高的要求。在隧道衬砌施工中，若预先铺设的防水板出现挤裂等现象，则需要衬砌混凝土结构发挥优异的防水性能，衬砌壁后注浆是有效的填补混凝土空洞、增强衬砌整体防水效果的重要措施。目前衬砌壁后注浆料出现的问题，一是浆液强度低，多为m20或m30，与衬砌混凝土强度、弹性模量相差大，变形不一致；二是浆液采用水泥基材料，硬化后收缩大，对于一些较大体积的脱空，注浆后浆液收缩，仍存在空隙，造成防水板和衬砌结构不能密贴，且脱空部位易形成水包；三是浆液稳定性差，易沉底、离析，不利于施工；四是浆液中粗颗粒粒径较大，注浆中易堵管，施工难度大；五是注浆材料和混凝土粘结性能差，两种材料的弹性模量差异大，易产生明显分层界面，而分层面往往成为衬砌结构的薄弱层。

2、因此，海底隧道施工中必须重视衬砌背后脱空问题，能够及时填补衬砌壁后空隙，同时还需要具有较高的抗渗性能和抗硫酸盐侵蚀性能。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明的目的在于提供一种用于海底矿山法隧道的高强无收缩衬砌壁后注浆料，能够及时填补衬砌壁后空隙，同时还需要具有较高的抗渗性能和抗硫酸盐侵蚀性能。

2、本发明的用于海底矿山法隧道的高强无收缩衬砌壁后注浆料，原料按重量份包括以下组分：水泥20-30份、矿渣粉70-80份、石灰30-40份、碱激发材料1-6份、砂70-100份、高效减水剂0.1-1份、消泡剂0.1-0.3份、膨胀剂0.1-0.5份、塑性膨胀剂0.01-0.1份、纤维素0.02-0.08份、渗透结晶型防水材料2-6份；

3、进一步，原料按重量份包括以下组分：水泥25份、矿渣粉75份、石灰35份、碱激发材料4份、砂90份、高效减水剂0.5份、消泡剂0.2份、膨胀剂0.3份、塑性膨胀剂0.05份、纤维素0.05份、渗透结晶型防水材料4份；

4、进一步，所述碱激发材料为硅酸钠、硫酸钙和氧化钙的混合物；

5、进一步，按质量比，硅酸钠：硫酸钙：氧化钙＝1:3:2；

6、进一步，所述水泥为硫铝水泥或铁铝酸盐水泥，所述砂为粒径为0.075-5mm的烘干机制砂；

7、进一步，所述砂的粒径为2mm；

8、进一步，所述消泡剂为聚醚改性有机硅消泡剂；所述渗透结晶型防水材料为水泥基渗透结晶型防水材料。

9、本发明的有益效果：本发明的一种用于海底矿山法隧道的高强无收缩衬砌壁后注浆料，使用大掺量的矿渣粉替代水泥并通过碱激发，减少水泥用量，不仅保证注浆料强度，注浆材料后期强度主要来自矿渣粉，而且增强注浆料的耐久性能，减少环境污染，且成本较低，大量的矿物掺合料的使用，也使砂浆具备优异的抗硫酸盐侵蚀性能，抗蚀等级k150，更好地适应在海底隧道环境；采用渗透结晶防水材料和混凝土内的游离碱发生缩合反应后，形成枝蔓状的微细颗粒晶体，封闭混凝土的毛细孔和微细裂缝，形成一道内在屏幕防水保护层，增强混凝土密实度，采用塑性膨胀剂在浆液硬化前膨胀，有效填充空隙，硬化后的膨胀率小于0.2％；不会对衬砌混凝土结构再产生膨胀破坏。本发明的用于海底矿山法隧道的高强无收缩衬砌壁后注浆料，能够及时填补衬砌壁后空隙，同时还需要具有较高的抗渗性能和抗硫酸盐侵蚀性能。普通砂浆的抗氯离子渗透能力差，抗盐类结晶破坏能力差，而本发明的注浆料的氯离子扩散系数能降低到3×10-12m2/s，硬化后注浆材料弹性模量可达33gpa，与混凝土弹性模量相接近。

技术特征：

1.一种用于海底矿山法隧道的高强无收缩衬砌壁后注浆料，其特征在于：原料按重量份包括以下组分：水泥20-30份、矿渣粉70-80份、石灰30-40份、碱激发材料1-6份、砂70-100份、高效减水剂0.1-1份、消泡剂0.1-0.3份、膨胀剂0.1-0.5份、塑性膨胀剂0.01-0.1份、纤维素0.02-0.08份、渗透结晶型防水材料2-6份。

2.根据权利要求1所述的用于海底矿山法隧道的高强无收缩衬砌壁后注浆料，其特征在于：原料按重量份包括以下组分：水泥25份、矿渣粉75份、石灰35份、碱激发材料4份、砂90份、高效减水剂0.5份、消泡剂0.2份、膨胀剂0.3份、塑性膨胀剂0.05份、纤维素0.05份、渗透结晶型防水材料4份。

3.根据权利要求1所述的用于海底矿山法隧道的高强无收缩衬砌壁后注浆料，其特征在于：所述碱激发材料为硅酸钠、硫酸钙和氧化钙的混合物。

4.根据权利要求3所述的用于海底矿山法隧道的高强无收缩衬砌壁后注浆料，其特征在于：按质量比，硅酸钠：硫酸钙：氧化钙＝1:3:2。

5.根据权利要求1所述的用于海底矿山法隧道的高强无收缩衬砌壁后注浆料，其特征在于：所述水泥为硫铝水泥或铁铝酸盐水泥，所述砂为粒径为0.075-5mm的烘干机制砂。

6.根据权利要求5所述的用于海底矿山法隧道的高强无收缩衬砌壁后注浆料，其特征在于：所述砂粒径为2mm。

7.根据权利要求1所述的用于海底矿山法隧道的高强无收缩衬砌壁后注浆料，其特征在于：所述消泡剂为聚醚改性有机硅消泡剂；所述渗透结晶型防水材料为水泥基渗透结晶型防水材料。

技术总结本发明公开一种用于海底矿山法隧道的高强无收缩衬砌壁后注浆料，原料包括水泥、矿渣粉、石灰、碱激发材料、砂、高效减水剂、消泡剂、膨胀剂、塑性膨胀剂、纤维素、渗透结晶型防水材料；使用大掺量的矿渣粉替代水泥并通过碱激发，减少水泥用量，不仅保证注浆料强度，而且增强注浆料的耐久性能，减少环境污染，且成本较低，也使砂浆具备优异的抗硫酸盐侵蚀性能，抗蚀等级K150，更好地适应在海底隧道环境；采用渗透结晶防水材料和混凝土内的游离碱发生缩合反应后，形成枝蔓状的微细颗粒晶体，封闭混凝土的毛细孔和微细裂缝，形成一道内在屏幕防水保护层，增强混凝土密实度，采用塑性膨胀剂在浆液硬化前膨胀，有效填充空隙。技术研发人员：罗斌,杨卓,汪富军,禹化为,刘志兵,唐威,吴军,郭存林,吴钇峰,张立勃,王鹏飞受保护的技术使用者：中铁隧道局试验检测有限公司技术研发日：技术公布日：2024/11/18