一種基于增粘劑單核心的水泥灌漿及其制備方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及灌漿技術領域，具體涉及一種基于增粘劑單核心的水泥灌漿及其制備 方法
【背景技術】
[0002] 寬大裂隙灌漿是灌漿施工中最常見的技術難題之一。由于漿液會首先沿著最大 裂隙填充，當填充達到與中等裂隙相接近的狀態(tài)時，中等裂隙才會得到灌注，而此時漿液可 能已在寬大裂隙中擴散很遠；同樣，中等裂隙填充到小裂隙寬度時，小裂隙才開始灌注，以 此類推。由于地層中的裂隙多為寬窄并存的，因此往往出現(xiàn)漿液在較大裂隙中擴散距離過 遠，浪費了大量灌漿材料以后，整個地層才能得到比較均勻的灌注，降低了灌漿工程的性價 比。并且，在工程實踐中，寬大裂隙常伴隨著高壓、大流量、高流速涌水的情況，造成漿料的 稀釋，甚至影響灌漿工程的質(zhì)量。
[0003] 為解決這一問題，以往多采用水泥膏漿進行處理，即在水泥漿中摻入大量的粘土、 膨潤土、粉煤灰等摻合料及少量外加劑而構成的低水灰比的膏狀漿液，其基本特征是使膏 漿的剪切屈服強度值大于其本身重力的影響，這樣可以一定程度上降低其擴散速度，避免 材料的浪費。但是，這一做法仍存在缺陷：第一，普通水泥膏漿的塑性較大，抗水能力差，在 水下尤其是動水條件下，易被水流沖釋，難以達到堵漏目的；第二，速凝膏漿較大的剪切屈 服強度依靠摻入較多的粘土、膨潤土、粉煤灰等摻合料來實現(xiàn)，但它們都不能直接膠凝，水 泥含量的相對降低使?jié){液的膠凝時間延長，增加了施工的工序和復雜度；第三，水泥漿和摻 合料的混合反應對溫度、攪拌均勻度、摻入量等因素都比較敏感，反應時間難以精確控制， 不利于大漏量動水地層的堵漏。因此，現(xiàn)有技術中水泥膏漿的可操作性和灌漿效果都有待 改善。
[0004] 近年來，在水下不分散混凝土的技術基礎上，發(fā)展出了以生物膠類增粘劑和固體 聚羧酸減水劑為雙核心的高觸變抗水膏漿，其兼具高觸變和抗水兩大優(yōu)異性能，可以避免 漿料過分的擴散和被稀釋的問題，但它也有內(nèi)在的局限性：由于水下不分散混凝土的水灰 比比較固定，需要通過增粘劑和減水劑相互制衡，以調(diào)控漿液的粘度，以保證基本的水泥 含量和混凝土的基本力學性能。但是由于水泥膏漿對減水劑的用量比較敏感，一般不超 過1 %，超過該限度后對增強水泥膏漿的流動性已無幫助，卻使材料力學性能大幅度降低， 而外加劑又必須整體添加到水泥漿中，因而對外加劑中其他成分，尤其是增粘劑的用量，也 無法實現(xiàn)靈活控制。有時，在漿液制備過程中，增粘劑和減水劑會凝成小塊，一方面使得凝 結(jié)成小塊的增粘劑和減水劑無法充分發(fā)揮作用；另一方面這些凝結(jié)的小塊本身沒有膠凝特 性，混在水泥結(jié)石中，呈單獨存在，使材料整體強度下降。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術存在的問題，提供一種水泥膏漿，以增 粘劑為唯一核心，輔之以促凝劑、保水劑等組成水泥膏漿外加劑，和硅酸鹽類水泥漿結(jié)合使 用，得到了兼具高觸變和抗水兩種特性的新型灌漿材料，適用于大孔隙地層（如巖溶空洞、 巖體寬大裂隙、堆石體等）中的灌漿。
[0006] 為實現(xiàn)本發(fā)明的上述目的，本發(fā)明一方面提供一種基于增粘劑單核心的水泥膏 漿，包括不包含減水劑的外加劑、水以及硅酸鹽水泥，其中，所述不包含減水劑的外加劑在 水中攪拌溶解后形成外加劑溶液；水泥和水混合后形成水泥漿；所述水泥漿與外加劑溶液 混合攪拌均勻后形成所述水泥膏漿；
[0007] 其中，所述的不包含減水劑的外加劑、水以及硅酸鹽水泥的重量配比為：
[0008] 硅酸鹽水泥 100
[0009] 水 50-100
[0010] 不包含減水劑的外加劑0.05-2。
[0011] 其中，所述硅酸鹽類水泥符合國標《硅酸鹽水泥》GB175的規(guī)定。
[0012] 特別是，所述外加劑是增粘劑。
[0013] 尤其是，所述外加劑包括增粘劑和促凝劑，所述增粘劑和促凝劑的重量比為 1:1-4〇
[0014] 特別是，所述外加劑包括增粘劑和保水劑，所述增粘劑和保水劑的重量比為 1: 0? 5_2〇
[0015] 尤其是，所述外加劑包括增粘劑、促凝劑和保水劑，所述增粘劑、促凝劑和保水劑 的重量比為1:1-4:0. 5-2。
[0016] 其中，所述增粘劑為聚丙烯酰胺類、木質(zhì)素類或生物膠類增粘劑中的一種或多種。
[0017] 優(yōu)選的，所述生物膠類增粘劑為黃原膠、維蘭膠、鼠李膠、杰蘭膠、多聚甘露糖膠或 其他水溶性生物多糖膠中的一種或多種。
[0018] 更優(yōu)選的，所述生物膠類增粘劑為維蘭膠。
[0019] 其中，所述促凝劑為硅酸鈉、硅酸鉀、硝酸鈉、硝酸鈣和硫酸鈉中的一種或多種。
[0020] 其中，所述保水劑為聚丙烯酸鹽。
[0021] 本發(fā)明另一方面提供一種所述水泥膏漿的制備方法，包括如下步驟：
[0022] 1)將外加劑放入水中，攪拌溶解，制得外加劑溶液；
[0023] 2)將水泥和水混合，制得水泥漿；
[0024] 3)將所述水泥漿與外加劑溶液混合，攪拌均勾，即得。
[0025] 其中，所述硅酸鹽類水泥、水和外加劑的重量配比為100:50-100:0. 05-2。
[0026] 其中，所述步驟3)中，攪拌速度為50-300r/min;攪拌時間為60-600S。
[0027] 與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明具有如下優(yōu)點：
[0028] 1)本發(fā)明的制備方法通過對水灰比的調(diào)控和增粘劑的使用，無需添加減水劑，即 可實現(xiàn)對水泥膏漿粘度的控制，節(jié)省了對增粘劑和減水劑的配比事先進行調(diào)配的工序，夕卜 加劑的使用更加靈活，成本更低；
[0029] 2)除生物膠類增粘劑外，其他各類外加劑均是易溶鹽類，即使是生物膠類增粘劑， 其水化也比常見的減水劑（如固體型聚羧酸）快，其操作性能和整體性能都比傳統(tǒng)的雙核 心水泥膏漿理想；
[0030]3)本發(fā)明的水泥膏漿的凝結(jié)時間比傳統(tǒng)的增粘劑-減水劑雙核心水泥膏漿短，抗 動水能力強，抗壓強度大；
[0031] 4)本發(fā)明的水泥膏漿避免了粘土、膨潤土、粉煤灰等的摻入，避免了傳統(tǒng)施工中因 膨潤土等摻合料用量大而使膠凝時間過長的問題，降低了操作的復雜度；
[0032] 5)本發(fā)明水泥膏漿的灌注不需要特殊設備，常規(guī)的雙桶攪拌機和3SNS泵完全可 以滿足制漿，灌漿工藝亦不需要調(diào)整，純壓式或孔口循環(huán)式均可滿足要求，制備方法簡單， 易于操作。
【具體實施方式】
[0033] 實施例1
[0034] 1、按照如下重量配比備料：
[0035] 硅酸鹽水泥10000g
[0036] 水 7500g
[0037] 外加劑 100g
[0038] 其中，外加劑包括：維蘭膠20g，硅酸鈉60g和聚丙烯酸鈉20g。
[0039] 2、將外加劑放入水中，攪拌至充分溶解，制得外加劑溶液，置于雙桶低速攪拌機的 下桶中。
[0040] 3、將硅酸鹽水泥和水混合，攪拌至充分溶解，制得水泥漿，置于雙桶低速攪拌機的 上桶中。
[0041] 4、開啟攪拌機，將上桶的水泥漿放入下桶與外加劑溶液混合，攪拌速度為150r/ min，攪拌時間為300s，即得。
[0042] 實施例2
[0043] 1、按照如下重量配比備料：
[0044] 硅酸鹽水泥10000g
[0045] 水 5