專利名稱：粉細(xì)砂層用酸性水玻璃漿液的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于建筑用注漿材料的改進(jìn)。
在地鐵修建過程中，常遇到粉細(xì)砂層地層結(jié)構(gòu)。如北京地鐵的地層即為粉細(xì)砂層。在這種地層中，多為透鏡狀結(jié)構(gòu)出現(xiàn)。開挖時易坍塌。為了加固粉細(xì)砂層，通常，可以注入以下幾種漿液1、帶顆粒的水泥漿液，這種漿液很難注入;
2、有機(jī)類化學(xué)漿液，這種漿液比較容易注入，但價格昂貴，不適用于大體積加固，且污染環(huán)境;
3、鉻木素漿液，這種漿液有毒，不宜使用;
4、水玻璃漿液，如水玻璃-氯化鈣漿液，水玻璃-鋁酸鈉漿液。這些漿液中，有的工藝復(fù)雜，有的注漿材料奇缺，還有較強(qiáng)的堿性污染。因而，粉細(xì)砂層加固注漿成了地鐵暗挖法施工中的難題。如果解決不好粉細(xì)砂層加固問題，就不能切實保證暗挖地鐵的施工安全。
水玻璃注漿液的基本原理水玻璃漿液分酸性水玻璃漿液和堿性水玻璃漿液兩種。水玻璃的凝固時間與其溶液的PH值的關(guān)系見

圖1。
從圖1中可知水玻璃的凝固可以分成三個區(qū)，即酸性區(qū)、中性區(qū)和堿性區(qū)。以中性區(qū)膠凝最快。
由于中性區(qū)膠凝過快，漿液滲透能力極差。只能采取雙液注漿才能實施。堿性區(qū)水玻璃，因鈉離子的溶脫，固結(jié)晶體極易潰散。不僅固砂強(qiáng)度低，而且有強(qiáng)烈的堿溶出，由此而造成環(huán)境污染。酸性區(qū)水玻璃，由于聚合物呈多聚硅酸形式存在，不僅固砂強(qiáng)度高，不溶于水，而且性能穩(wěn)定。在同樣條件下，它比堿性水玻璃的固砂強(qiáng)度高5～10倍，是目前國內(nèi)外公認(rèn)的一種比較理想的漿液。
但長期以來，由于酸性水玻璃的配制方法、注漿工藝等問題沒有得到解決。因此，目前還沒有得到很好的應(yīng)用。
本發(fā)明提供了一種粉細(xì)砂層酸性水玻璃漿液。在該漿液中，加入了一定量的緩凝劑，使其延緩了在砂中的固化時間。該漿液滲透性很好，向周圍的擴(kuò)散能力幾乎相等。滲透比較均勻。該漿液在配制固化過程中，溶于水的Na2SO4包含在凝膠體中，遇水滲出后，不攜帶或很少攜帶SiO2。因此，使固砂體的強(qiáng)度不會降低。經(jīng)河南省水科所試驗證明酸性水玻璃在水中浸泡三年零四個月后，其抗壓強(qiáng)度接近28天時的抗壓強(qiáng)度。通過8米和19米水頭滲壓3個月和7個月。其抗壓強(qiáng)度比28天時的強(qiáng)度還高。目前，經(jīng)過7年時間試驗的試件還完好無損。因此，酸性水玻璃漿液固砂體的強(qiáng)度的減退是很緩慢的。
本發(fā)明采用以下材料;并按下述重量百分比進(jìn)行配制水玻璃25～36%硫酸4.5～6.5%醋酸0.12～0.4%(碳酸氫鈉0.07～0.1%)水58～70%注漿液的配制過程首先用水將水玻璃稀釋至10～20Be′。然后，用水將硫酸稀釋成17～32%的稀硫酸。第三步，將醋酸與稀釋后的硫酸混合成混合酸。將配制好的水玻璃加入稀硫酸和醋酸混合在一起的稀酸中，攪拌均勻，使PH＝3～4.5。每種材料在漿液中所占重量百分比如上所述。
漿液的另一種配制過程用水將水玻璃稀釋至10～20Be′。然后，用水將硫酸稀釋成17～32%的稀硫酸。將稀釋后的水玻璃加入稀硫酸中。當(dāng)PH值接近2時，用碳酸氫鈉稀溶液調(diào)至PH＝3～4.5。每種材料在漿液中的重量百分比如上所述。
實施例1首先用水將水玻璃稀釋至20Be′。然后，用水將硫酸稀釋成30%的稀硫酸。第三步，將醋酸與稀釋后的硫酸混合成混合酸。將配制好的水玻璃加入稀硫酸和醋酸混合在一起的稀酸中，攪拌均勻，使PH＝3～4.5。每種材料在漿液中所占重量百分比如上所述。
實施例2用水將水玻璃稀釋至15Be′。然后，用水將硫酸稀釋成25%的稀硫酸。將稀釋后的水玻璃加入稀硫酸中。當(dāng)PH值接近2時，用碳酸氫鈉稀溶液調(diào)至PH＝3。每種材料在漿液中的重量百分比如上所述。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點1、配制好的漿液穩(wěn)定性好，可采用單液注入;
2、該漿液可根據(jù)地層酸堿度調(diào)整，以保證在預(yù)定時間內(nèi)凝固;
3、水玻璃在細(xì)砂中的滲透性很好，向周圍的擴(kuò)散能力幾乎相等，滲透比較均勻。通常，每立方漿液可固結(jié)砂體4.2～4.8米3;
4、漿液強(qiáng)度可在0.1～1.5MP范圍內(nèi)調(diào)整，以滿足各種工程需要;
5、漿液固砂強(qiáng)度穩(wěn)定，在潮濕情況下，強(qiáng)度不降低。
權(quán)利要求
1.一種粉細(xì)砂層酸性水玻璃漿液，其特征在于該漿液由含量為25～35%的水玻璃、含量為4.5～6.5%的硫酸、含量為0.1～1.5%的醋酸(或含量為0.1～1.0%的碳酸氫鈉)和57～70%的水組成。
2.一種粉細(xì)砂層酸性水玻璃漿液的配制方法，其特征在于首先用水將水玻璃稀釋至10～20Be′，然后用水將硫酸稀釋至17～32%的稀硫酸，第三步，將醋酸與稀釋后的硫酸混合成混合酸，將配制好的水玻璃加入稀硫酸和醋酸混合在一起的稀酸中，攪拌均勻，使PH＝3～4.5，每種材料在漿液中所占重量百分比為水玻璃25～36%;硫酸4.5～6.5%;醋酸0.12～0.4%;水58～70%。
3.一種粉細(xì)砂層酸性水玻璃漿液的另一種配制方法，其特征在于用水將水玻璃稀釋至10～20Be′，然后，用水將硫酸稀釋成17～32%的稀硫酸，將稀釋后的水玻璃加入稀硫酸中。當(dāng)PH值接近2時，用碳酸氫鈉稀溶液調(diào)至PH＝3～4.5，每種材料在漿液中的重量百分比為水玻璃25～36%;硫酸4.5～6.5%;碳酸氫鈉0.07～0.1%;水58～70%。
全文摘要
一種粉細(xì)砂層用酸性水玻璃漿液。該漿液由含量為25～35％的水玻璃、4.5～6.5％的硫酸、0.1～1.5％的醋酸(或含量為0.1～1.0％的碳酸氫鈉)和57～70％的水組成。該漿液穩(wěn)定性好，可采用單液注入。該漿液可根據(jù)地層酸堿度調(diào)整，以保證在預(yù)定時間內(nèi)凝固。水玻璃在細(xì)砂中的滲透性很好。通常每立方漿液可固結(jié)砂體4.2～4.8米
文檔編號E02D3/12GK1055568SQ9010027
公開日1991年10月23日 申請日期1990年4月12日 優(yōu)先權(quán)日1990年4月12日
發(fā)明者王軍, 王迎賓, 平正杰, 宋鳳珠, 韓忠存, 蔣學(xué)行 申請人:鐵道部隧道工程局科學(xué)研究所