适用于狭窄空间及长距离灌浆作业的水泥基灌浆材料

技术领域

本发明涉及一种适用于狭窄空间及长距离灌浆作业的水泥基灌浆材料， 与普通水泥基灌浆材料相比，它兼具持续扩展流动能力和低粘度性能。本发 明还涉及所述水泥基灌浆材料的制备方法。

背景技术

自上世纪90年代初，我国自主研发生产的水泥基灌浆材料在天津无缝钢 管公司获得首次成功应用，水泥基灌浆材料快速发展，国内相继有 YB/T9261-98《水泥基灌浆材料施工技术规程》、JC/T986-2005《水泥基灌浆材 料》、GB/T50448-2008《水泥基灌浆材料应用技术规范》等行业标准和国家标 准出台。

三个标准对水泥基灌浆材料流动性能的测试方法一致，均采用截锥圆模 法测试材料浆体在自重下的最大自由扩展直径作为流动度。GB/T50448-2008 最为详细地进行了分类划分，它将细骨料的水泥基灌浆材料按照流动度大小 划分了300mm、340mm、380mm三个等级，流动度大于340mm以及大于380mm 的水泥基灌浆材料主要定位于相对狭窄空间的灌浆作业。然而在实际施工应 用中，很多灌浆材料虽然有很高的流动度，却在灌浆过程中有很大的粘滞阻 力存在，不利于灌浆作业的进行。究其原因，是由于这些材料主要依靠持续 的扩展流动能力来达到高流动度，但是浆体的粘度很大。因此，截锥圆模法 测得的流动度有利于表征水泥基灌浆材料的持续流动能力，但忽略了对浆体 粘度的要求。

美国ASTM-C939-2012提出了流锥方法（Flow Cone Method）对高流动性 能的水泥基灌浆材料进行测试，测定一定体积的材料浆体从规定的锥体内完 全流出所需要的时间，并且规定这一流出时间不得大于35s。只有材料浆体在 粘度很低的情况下方能达到如此快速的流出时间，因此，ASTM-C939-2012 的流锥测试方法更多地反映了对浆体粘度的要求。

当水泥基灌浆材料同时具备持续的扩展流动能力和低粘度性能时，才可 更好地适用于狭窄空间以及长距离的灌浆作业。结合使用国内外两种流动性 能的检测方法，可为这种高流动性能的水泥基灌浆材料的检测开发提供基础。

发明内容

因此，本发明的目的在于，提供一种适用于狭窄空间及长距离灌浆作业 的水泥基灌浆材料，它兼具持续扩展流动能力和低粘度性能，具体地说，流 动性能同时满足GB/T50448-2008中I类灌浆材料流动度要求≥380mm和 ASTM-C939流出时间要求≤35s。

本发明的另一目的在于提供上述适用于狭窄空间及长距离灌浆作业的水 泥基灌浆材料的制备方法。

根据本发明的一方面，所述适用于狭窄空间及长距离灌浆作业的水泥基 灌浆材料，按质量份计，其原料包含：

在本发明中，所述砂为0.1～2.36mm级配的人工砂或天然砂；

所述水泥为硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥或硫铝酸盐水泥；

所述矿物掺合料为Ⅱ级以上粉煤灰或S95级别以上的矿渣粉；

所述膨胀剂为钙矾石类膨胀剂；

所述复合减水剂由聚羧酸醚类减水剂与三聚氰胺减水剂组成，其中基于 复合减水剂的总重量，聚羧酸醚类减水剂占20～30%，三聚氰胺减水剂占70～ 80%；其中聚羧酸醚类减水剂和三聚氰胺减水剂均可以市场购买得到，例如， 聚羧酸醚类减水剂和三聚氰胺减水剂均可以从巴斯夫公司购买得到；

所述触变防沉剂由凹凸棒土和羟丙基甲基纤维素醚组成，其中，所述凹 凸棒土分子式为(Mg,Al,Fe)₅Si₈O₂₀(HO)₂(OH₂)₄·4H₂O，细度为200～500目；所 述羟丙基甲基纤维素醚粘度低于20000mPa·s；基于触变防沉剂的总重量，凹 凸棒土占90～95%，羟丙基甲基纤维素醚占5～10%；

所述消泡剂为有机硅消泡剂或矿物油消泡剂。

根据本发明的另一方面，本发明的适用于狭窄空间及长距离灌浆作业的 水泥基灌浆材料的制备方法包括：按质量份计，将砂100份、水泥60～70 份、矿物掺合料20～40份、膨胀剂5～10份、复合减水剂0.5～1份、触变 防沉剂0.2～0.4份和消泡剂0.1～0.3份投入混合机中，均匀混合得到干混料； 在使用时，向所得到的干混料中加入干混料总质量15～17%的水，拌合均匀， 即制得适用于狭窄空间及长距离灌浆作业的水泥基灌浆材料。

本发明的有益效果是：本发明制得的水泥基灌浆材料兼具持续扩展流动 能力和低粘度性能，流动性能同时满足GB/T50448-2008中I类灌浆材料流动 度要求的流动度≥380mm和ASTM-C939流出时间要求的流出时间≤35s，可 为狭窄空间及长距离灌浆作业提供更为有效的解决方案。

具体实施方式

下文，结合具体实施例来对本发明做进一步的说明，下述各实施例仅用 于举例说明本发明而不限制本发明的范围。

在下面的实施例中，流动度参照GB/T50448-2008的规定测定，流出时间 参照ASTM-C939-2012的规定测定。

实施例1

适用于狭窄空间及长距离灌浆作业的水泥基灌浆材料原料配比如下：

其中，复合减水剂基于该复合减水剂的总重量，聚羧酸醚类减水剂占 20%，三聚氰胺减水剂占80%；

触变防沉剂基于该触变防沉剂的总重量，凹凸棒土（细度为325目）占 90%，羟丙基甲基纤维素醚（粘度15000mPa·s）占10%。

制备：将上述各组分按各自质量份投入混合机中，均匀混合得到干混料； 在使用时，向所得到的干混料中加入干混料总质量17%的水，拌合均匀，即 制得适用于狭窄空间及长距离灌浆作业的水泥基灌浆材料。

对上述制得的水泥基灌浆材料测定流动度和流出时间：流动度405mm， 流出时间31s。

实施例2

适用于狭窄空间及长距离灌浆作业的水泥基灌浆材料原料配比如下：

其中，复合减水剂基于该复合减水剂的总重量，聚羧酸醚类减水剂占 30%，三聚氰胺减水剂占70%；

触变防沉剂基于该触变防沉剂的总重量，凹凸棒土（细度为325目）占 95%，羟丙基甲基纤维素醚（粘度15000mPa·s）占5%。

制备：将上述各组分按各自质量份投入混合机中，均匀混合得到干混料； 在使用时，向所得到的干混料中加入干混料总质量16%的水，拌合均匀，即 制得适用于狭窄空间及长距离灌浆作业的水泥基灌浆材料。

对上述制得的水泥基灌浆材料测定流动度和流出时间：流动度410mm， 流出时间29s。

实施例3

适用于狭窄空间及长距离灌浆作业的水泥基灌浆材料原料配比如下：

其中，复合减水剂基于该复合减水剂的总重量，聚羧酸醚类减水剂占 30%，三聚氰胺减水剂占70%；

触变防沉剂基于该触变防沉剂的总重量，凹凸棒土（细度为325目）占 90%，羟丙基甲基纤维素醚（粘度15000mPa·s）占10%。

制备：将上述各组分按各自质量份投入混合机中，均匀混合得到干混料； 在使用时，向所得到的干混料中加入干混料总质量15%的水，拌合均匀，即 制得适用于狭窄空间及长距离灌浆作业的水泥基灌浆材料。

对上述制得的水泥基灌浆材料测定流动度和流出时间：流动度390mm， 流出时间32s。