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CN111072366B - 一种既可止明水又可加固结构的无机注浆材料及其制备方法和应用 - Google Patents

一种既可止明水又可加固结构的无机注浆材料及其制备方法和应用 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种既可止明水又可加固结构的无机注浆材料及其制备方法和应用，该无机注浆材料包括A组分：硅酸钾溶液3～4份，硅酸钠溶液2～3份，分散剂1～1.5份，消泡剂0.1～0.2份，水10～13份；B组分：减水剂0.1～0.2份，超细水泥20～25份，矿粉8～9份，硅灰0.5～0.7份，粉煤灰2～3份，絮凝剂0.5～0.6份，膨胀剂0.5～0.6份，缓凝剂0～1份，水10～13份。本发明是以水泥基材料为主的无机注浆材料可实现极短时间内凝固的效果，可以调整固化时间，在较短的时间内凝固止水，不会被水流冲散，又可以硬化后起到加固结构的作用，且硬化体不收缩，跟混凝土结构同寿命，可以有效促进建筑注浆防水堵漏的行业发展。

Description

一种既可止明水又可加固结构的无机注浆材料及其制备方法 和应用
技术领域
本发明属于建筑用堵漏材料，具体涉及一种既可止明水又可加固结构的无机注浆材料及其制备方法和应用。
背景技术
混凝土的开裂是不可避免的，一旦裂缝呈贯通状，再加上外部有水源的话，水就会从裂缝处渗漏进来，因此必须在有明水的环境下对裂缝进行注浆封堵。常用的注浆材料有无机注浆料，例如超细水泥或常规水泥加水玻璃，有机注浆料，例如发泡聚氨酯(水性聚氨酯或油性聚氨酯)或环氧树脂等。超细水泥注浆料的优点是硬化体强度高，与周边混凝土的粘结强度好，并且与周边混凝土结构同材质，寿命长，但硬化后容易收缩，且凝固时间不可控，遇到水压较大的明水则容易被冲散。常规水泥加水玻璃虽然可以调整硬化时间，在短时间内可以达到速凝的效果，但是硬化体易收缩，自身密实性也会受到影响。发泡聚氨酯的优点是遇水发泡，迅速止水，效果明显，但是发泡体没有强度，不能对结构起到加固的作用，而且发泡体跟混凝土的粘结性较差，失水更会收缩。环氧树脂的优点是硬化体强度高，能起到加固结构的作用，但是在明水环境下很难固化，即使固化，其与周边混凝土的粘结强度也会很弱，而且高分子材料不耐紫外线，易老化失效。
如果能开发一种以水泥基材料为主的无机注浆材料，既可以调整固化时间，在较短的时间内凝固止水，不会被水流冲散，又可以硬化后起到加固结构的作用，且硬化体不收缩，跟混凝土结构同寿命，则会大大促进建筑注浆防水堵漏的行业发展。
发明内容
发明目的：针对现有技术存在的问题，本发明提供一种既可止明水又可加固结构的无机注浆材料，本发明的无机注浆材料可实现材料在极短时间内凝固的效果，既可以调整固化时间，在较短的时间内凝固止水，不会被水流冲散，又可以硬化后起到加固结构的作用，且硬化体不收缩，跟混凝土结构同寿命，可以有效促进建筑注浆防水堵漏的行业发展。
本发明还提供了所述一种既可止明水又可加固结构的无机注浆材料的制备方法和应用和使用方法。
技术方案：为了实现上述目的，如本发明所述一种既可止明水又可加固结构的无机注浆材料，包括A组分和B组分，所述A组分主要由以下重量份的原料制成：硅酸钾溶液3～4份，硅酸钠溶液2～3份，分散剂1～1.5份，消泡剂0.1～0.2份，水10～13份；所述B组分主要由以下重量份的原料制成：减水剂0.1～0.2份，超细水泥20～25份，矿粉8～9份，硅灰0.5～0.7份，粉煤灰2～3份，絮凝剂0.5～0.6份，膨胀剂0.5～0.6份，缓凝剂0～1份，水10～13份。
其中，所述硅酸钾溶液为浓度30-40％(质量分数)的硅酸钾水溶液，硅酸钠溶液为浓度30-40％(质量分数)的硅酸钠水溶液。它们是主成分，能够与水泥中的钙离子发生化学反应，生成CaSiO3晶体，加快水泥凝固，达到速凝效果。也能增加水泥密实性，提高水泥防水功能。
作为优选，所述硅酸钾溶液为浓度30％(质量分数)的硅酸钾水溶液，硅酸钠溶液为浓度40％(质量分数)的硅酸钠水溶液。
其中，所述分散剂为硬脂酰胺，主要作用是使融合后的粉料分散均匀，有利于材料硬化后的强度。
所述消泡剂为二甲基硅油，它的主要作用是消除材料泡沫，减少硬化后的空隙。
作为优选，所述减水剂为聚羧酸高效减水剂。其主要作用是增加水泥浆液流动性使其更适合注浆，同时增加水泥浆液渗透性能。
进一步地，所述超细水泥为高性能超微粒水泥基灌浆料。其是注浆料的基材，增加材料渗透性能。
作为优选，所述矿粉为碱性矿粉，其可以与水泥的水化产物产生二次水化反应，增加水泥硬化后的密实性，提高水泥硬化后的防水功能。
作为优选，所述硅灰为细度小于1μm的且活性二氧化硅占80％以上的微硅粉。其可以增加水泥浆液的保水性，防止水泥浆液离析；同时它也能增加水泥浆体的抗渗、防腐、抗冲击及耐磨性能。
进一步地，所述絮凝剂为聚丙烯酰胺，其可以防止水泥浆液被水冲散，使其可以在明水状态下保证施工质量。
作为优选，所述膨胀剂为氧化镁，其可以补偿水泥水化热导致的收缩，防止水泥浆体硬化后开裂。
作为优选，所述缓凝剂为柠檬酸。本发明使用柠檬酸是控制延缓注浆料的凝固时间，通过柠檬酸和硅酸钠(钾)的比例来调整注浆液的凝固时间，当需要加快凝固时间时增加硅酸钾(钠)的量及减少柠檬酸的量，当需要减缓凝固时间时减少硅酸钾(钠)的量及增加柠檬酸的量，使其以适应不同工况的注浆料凝固时间要求。
本发明所述的既可止明水又可加固结构的无机注浆材料，包括如下步骤：
(1)A组分按配方比例称量各组分，先后加入水，分散剂，消泡剂，硅酸钾溶液，硅酸钠溶液然后混合均匀搅拌，获得A组分；
(2)B组分按配方比例称量各组分，先后加入减水剂，絮凝剂，膨胀剂，缓凝剂，超细水泥，矿粉，硅灰，粉煤灰搅拌混合均匀，使用前加入水混合均匀，获得B组分。
本发明所述的既可止明水又可加固结构的无机注浆材料在混凝土建筑注浆防水堵漏中的应用。
其中，所述应用的具体使用方法包括如下步骤：
将AB组分分别存入双液注浆机中，进行注浆即可。
本发明使用时应分为双组分，第一组分由硅酸钾溶液，硅酸钠溶液，分散剂、消泡剂和水组成，第二组分由减水剂，超细水泥，矿粉，硅灰，粉煤灰，絮凝剂，膨胀剂，缓凝剂和水组成。并且两组分按配置时的比例使用双液注浆机同时等体积注浆，同时AB中所加水的量一样多。
本发明中通过硅酸盐加速水泥凝固，氧化镁使水泥微膨胀抗收缩，硅灰、粉煤灰、矿粉使水泥硬化后更加致密提高抗渗性能。利用硅酸盐浓度对水泥凝固速度的影响来调节注浆料的凝结速度。比同类产品具有更快的凝结速度，且速度可控；比同类产品具有更高的强度，可在结构中参与受力；抗渗性能比同类产品更好。
有益效果：与现有技术相比，本发明具有如下优点：
1、本发明既可止明水又可加固结构的无机注浆材料中的硅酸盐溶液可实现材料在极短时间内凝固的效果；比现有水泥水玻璃双液注浆凝固速度有明显优势。
2、本发明的注浆材料具有可控的凝固速度，本发明中的缓凝剂和硅酸钾(钠)是显著影响材料凝固速度的组分，通过调整缓凝剂它们的相对掺量可实现对材料凝固速度的调整。
3、本发明中的膨胀剂可以使水泥体积膨胀，补偿收缩，使水泥不开裂。
4、本发明中的絮凝剂可使水泥在水中不被冲散，使材料在明水情况下可施工；比同类产品(如水泥水玻璃双液注浆)有更好的抗冲散性。
5、本发明中的矿粉、粉煤灰和硅灰可使本产品比同类产品有更好的密实性和抗腐蚀性。
6、本发明可以硬化后起到加固结构的作用，且硬化体不收缩，跟混凝土结构同寿命：
(1)比同类产品硬化后的强度更高普通的水泥水玻璃注浆最后强度只有5MPa，而本产品可以达到15～18MPa，所以不仅可以堵漏还可以受力，起到加固作用；
(2)材料本身是无机材料，与混凝土中的胶凝材料生成的物质相同，所以和结构同寿命。
7、由于凝固时间过快，若只用单组分在搅拌时便会凝固，本发明分为两组AB，使用双液注浆在注入之前两组材料不会混合，这样可以保证材料在注入后才会凝固。
具体实施方式
以下结合实施例作进一步说明。
本发明所有原材料均为市售建筑材料或工业助剂。
实施例中所用原料来源如下：
硅酸钾溶液为质量分数30％的硅酸钾水溶液：上海裕纳化工有限公司
硅酸钠溶液为质量分数40％的硅酸钾水溶液：上海裕纳化工有限公司
分散剂为硬脂酰胺：佛山市顺德区勒流鸿景化工
消泡剂为二甲基硅油：广州市旭美化工
减水剂为聚羧酸高效减水剂：河北神鹏化工有限公司
矿粉为碱性矿粉：金泰成环境资源股份有限公司
超细水泥为超细水泥高性能超微粒水泥基灌浆料：浙江三狮集团特种水泥有限公司
硅灰为细度小于1μm的且活性二氧化硅占80％以上的微硅粉：98硅灰，北京德昌伟业建筑工程技术有限公司
粉煤灰：长兴华飞化工有限公司
絮凝剂为聚丙烯酰胺：无锡蓝波化学品有限公司，平均分子量为1200万。
缓凝剂为柠檬酸：苏州品顺化工有限公司。
实施例1
既可止明水又可加固结构的无机注浆材料
A组分(重量份)：硅酸钾水溶液(30％)4份，硅酸钠水溶液(40％)3份，分散剂硬脂酰胺1.5份，消泡剂二甲基硅油0.2份，水10份；
B组分(重量份)：聚羧酸高效减水剂0.2份，高性能超微粒水泥基灌浆料20份，碱性矿粉8份，硅灰0.5份，粉煤灰3份，絮凝剂聚丙烯酰胺0.6份，膨胀剂氧化镁0.5份，水10份。
本实施例的无机注浆材料凝固速度快，可以针对渗水量较大的空洞及缝隙。
实施例2
既可止明水又可加固结构的无机注浆材料
A组分(重量份)：硅酸钾水溶液(30％)3份，硅酸钠水溶液(40％)2份，分散剂硬脂酰胺1份，消泡剂二甲基硅油0.1份，水13份；
B组分(重量份)：聚羧酸高效减水剂0.2份，高性能超微粒水泥基灌浆料25份，碱性矿粉9份，硅灰0.7份，粉煤灰2份，絮凝剂聚丙烯酰胺0.6份，膨胀剂氧化镁0.5份，缓凝剂柠檬酸1份，水13份。
本实施例的无机注浆材料与实施例1相比减缓凝固时间，可以针对渗水量较小且有较高渗透要求的空洞及裂缝。
实施例3
既可止明水又可加固结构的无机注浆材料
A组分(重量份)：硅酸钾水溶液(30％)3份，硅酸钠水溶液(40％)2份，分散剂硬脂酰胺1份，消泡剂二甲基硅油0.1份，水10份；
B组分(重量份)：聚羧酸高效减水剂0.1份，高性能超微粒水泥基灌浆料20份，碱性矿粉8份，硅灰0.5份，粉煤灰2份，絮凝剂聚丙烯酰胺0.5份，膨胀剂氧化镁0.5份，缓凝剂柠檬酸1份，水10份。
实施例4
既可止明水又可加固结构的无机注浆材料
A组分(重量份)：硅酸钾水溶液(30％)4份，硅酸钠水溶液(40％)3份，分散剂硬脂酰胺1.5份，消泡剂二甲基硅油0.2份，水13份；
B组分(重量份)：聚羧酸高效减水剂0.2份，高性能超微粒水泥基灌浆料25份，碱性矿粉9份，硅灰0.7份，粉煤灰3份，絮凝剂聚丙烯酰胺0.6份，膨胀剂氧化镁0.6份，缓凝剂柠檬酸1份，水13份。
上述实施例也可以使用硅酸钾水溶液(质量分数40％)，硅酸钠水溶液(质量分数30％)。
实施例5
按实施例1-4中任意一种配方比例称量各组分进行制备：
(1)A组分按配方比例称量各组分，先后加入水，分散剂，消泡剂，硅酸钾溶液，硅酸钠溶液然后通过分散机混合均匀搅拌，获得A组分；
(2)B组分按配方比例称量各组分，减水剂，絮凝剂，膨胀剂，缓凝剂，超细水泥，矿粉，硅灰，粉煤灰通过粉状物料搅拌机搅拌混合均匀，使用前加入水混匀，获得B组分。
实施例6
本发明既可止明水又可加固结构的无机注浆材料使用过程：
使用时，对应用的基面进行预处理，预处理的具体步骤为：除去基面表面的油污或其他杂物，表面保持干燥，然后在建筑基面上打孔，深度约3～5cm，插入注浆专用止水针头，分别在两个干净的空桶中加入A组分和加入水混匀的B组分，立即将双液注浆机的两根吸浆管分别放置两个桶中，然后将注浆机牛油头与止水针头对接，启动注浆机将浆液等体积比例注入建筑基层内部约10～15s，关闭注浆机，待注浆机牛油头中浆液全部注入止水针头后，拔离牛油头，以此类推，待注入浆液达到初凝时间后，即表面固化，不流动，约0.1-5分钟，拔掉止水针头，填封注浆孔，且干燥养护2天或以上即可。
试验例1
本发明实施例1采用的配方是针对渗水量较大的空洞及裂缝，实施例2采用的配方是针对渗水量不大且需要较高渗透要求的空洞及裂缝。
实施例1与实施例2的区别在于凝固所需时间，以注浆料失去可塑性所需的时间(即凝固时间)作为评价标准，其检测结果由表1所示.
表1
Figure BDA0002346103910000061
由表1可知，(1)针对实施例1可调配出快速凝固的注浆料；(2)针对实施例2可调配出凝固较慢的注浆料，让材料凝固前有较充分的时间渗透进混凝土的微小空隙。
本发明制备的无机注浆材料既可以调整固化时间，在较短的时间内凝固止水，不会被水流冲散，又可以硬化后起到加固结构的作用，且硬化体不收缩，竖向膨胀率低，抗收缩，生成物质与混凝土相同，跟混凝土结构同寿命，则会大大促进建筑注浆防水堵漏的行业发展；可有效应用在混凝土建筑注浆防水堵漏中。
此外，普通水泥水玻璃注浆料(任青山，罗毅.影响水泥-水玻璃注浆材料特性的关键因素研究[J].煤炭技术,2017,36(11):209-210)性能如表2所示：
表2不同配比的C-S双液浆试块的实验结果
Figure BDA0002346103910000071
注：实验室温度：15°～16°，湿度：68％～70％，水玻璃：43.1、35.2、30.9，水泥标号：42.5。
本发明制备的无机注浆材料与其相比，1、可控的凝固时间，且可以比同类产品凝固时间更快；2、强度是同类产品的三倍。

Claims (8)

1.一种既可止明水又可加固结构的无机注浆材料，其特征在于，包括A组分和B组分，所述A组分主要由以下重量份的原料制成：硅酸钾溶液3~4份，硅酸钠溶液2~3份，分散剂1~1.5份，消泡剂0.1~0.2份，水10~13份；所述B组分主要由以下重量份的原料制成：减水剂0.1~0.2份，超细水泥20~25份，矿粉8~9份，硅灰0.5~0.7份，粉煤灰2~3份，絮凝剂 0.5~0.6份，膨胀剂0.5~0.6份，缓凝剂0~1份，水10~13份；所述硅酸钾溶液为浓度30-40%水溶液，硅酸钠溶液为浓度30-40%水溶液，所述缓凝剂为柠檬酸。
2.根据权利要求1所述的既可止明水又可加固结构的无机注浆材料，其特征在于，所述分散剂为硬脂酰胺，所述消泡剂为二甲基硅油。
3.根据权利要求1所述的既可止明水又可加固结构的无机注浆材料，其特征在于，所述减水剂为聚羧酸高效减水剂。
4.根据权利要求1所述的既可止明水又可加固结构的无机注浆材料，其特征在于，所述矿粉为碱性矿粉，所述硅灰为细度小于1μm的且活性二氧化硅占80%以上的微硅粉。
5.根据权利要求1所述的既可止明水又可加固结构的无机注浆材料，其特征在于，所述絮凝剂为聚丙烯酰胺，所述膨胀剂为氧化镁。
6.一种权利要求1所述的既可止明水又可加固结构的无机注浆材料，其特征在于，包括如下步骤：
（1）A组分按配方比例称量各组分，先后加入水，分散剂，消泡剂，硅酸钾溶液，硅酸钠溶液然后搅拌混合均匀，获得A组分；
（2）B组分按配方比例称量各组分，先后加入减水剂，絮凝剂，膨胀剂，缓凝剂，超细水泥，矿粉，硅灰，粉煤灰搅拌混合均匀，使用前加入水混合均匀，获得B组分。
7.一种权利要求1所述的既可止明水又可加固结构的无机注浆材料在混凝土建筑注浆防水堵漏中的应用。
8.根据权利要求7所述的应用，其特征在于，所述应用的具体使用方法包括如下步骤：将AB组分分别存入双液注浆机中，进行注浆。
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