專利名稱：一種錨固注漿材料及其制備方法與應用的制作方法
技術領域：
本發明屬于建筑材料領域中的錨固注漿材料，特別是涉及一種在冬季低溫環境下用于快速對錨索、錨桿進行錨固的錨固注漿材料及其制備方法與應用。
背景技術：
在地鐵、隧道等地下工程的支護施工過程中，一般采用灌注水泥砂漿的方法對錨索、錨桿進行錨固。但是，普通水泥砂漿(例如按重量組配P042. 5水泥50份，細砂50份， 萘系減水劑1份)在大流動度下，即使在正常的環境溫度下凝結時間也較慢，早期強度低， 張拉鎖定的等待時間較長。在北方，特別是在冬季，環境溫度低，低溫持續時間長。在低溫下，普通水泥砂漿會出現長時間不凝固，甚至凍壞的問題。因此，在冬季，普通水泥砂漿無法滿足支護工程的錨索、錨桿的錨固注漿要求。所以，在冬季低溫環境下，需要一種抗凍性好， 其它性能也能滿足要求的抗凍、早強型的特種錨固注漿材料。
發明內容
本發明提供了一種抗凍性好，其它性能也能滿足要求的抗凍、早強型的錨固注漿材料。為解決上述技術問題，本發明采取以下技術方案一種錨固注漿材料，其原料配方包含以下重量份數比的組分特種熟料40-50份，高強骨料40-50份，石膏6-8份，硅灰2_4 份，減水劑0. 2-0. 7份，速凝劑0. 02-0. 08份，緩凝劑0. 02-0. 06份，和保水劑0. 01-0. 03份。所述特種熟料優選為化學成份中Al2O3含量34% (重量百分比含量)以上，比表面積350-400m2/Kg的硫鋁酸鹽水泥熟料粉。所述骨料優選為機制石英粉，石英粉各組分的粒徑及重量份數比為 0. 04mm-0. 08mm粒徑的石英粉20-30份，0. 08mm-0. 12mm粒徑的石英粉50-60份， 0. 12mm-0. 2mm粒徑的石英粉10-20份。所述石膏為灼燒基中SO3含量大于45% (重量百分比含量)的天然硬石膏或天然混合石膏。所述硅灰優選為SiO2含量大于85% (重量百分比含量)、觀天活性指數大于85% 的微硅粉。所述減水劑優選為磺化三聚氰胺甲醛樹脂類減水劑和/或含氣量小于3%的聚羧酸減水劑。兩種減水劑可單獨使用，也可按各種比例復配使用。所述速凝劑優選為鋰鹽，如碳酸鋰、氯化鋰等。所述緩凝劑優選為硼酸或檸檬酸。所述保水劑優選為纖維素類的甲基纖維素、羥丙基甲基纖維素或木質纖維素。本發明的第二個目的是提供一種上述錨固注漿材料的制備方法。本發明所提供的制備方法，包括以下步驟1)按上述原料配方稱取原料；
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2)先將石膏、硅灰、減水劑、速凝劑和緩凝劑用混料機混合均勻，再投入其余物料， 用攪拌機攪拌均勻，得到錨固注漿材料。在上述錨固注漿材料的制備方法中，所述步驟2~)中的攪拌時間優選為15-25分鐘。為獲得更好的錨固效果，所述步驟2)中還可以將0. 01-0. 03份的保水劑同石膏、 硅灰、減水劑、速凝劑和緩凝劑混合均勻。本發明錨固注漿材料的使用方法為先將錨固注漿材料按照重量百分比加入 14% -16%的水，再用砂漿攪拌機攪拌3-5分鐘。攪拌好的注漿料具有非常好的流動性，能夠通過壓漿機注入錨索、錨桿孔內進行錨固。本發明提供了一種錨固注漿材料及其制備方法。檢測結果表明，在-20°C -0°C的低溫狀態，該材料的初始流速小于20秒，20分鐘后流速小于30秒，3小時抗壓強度大于 20MPa，3天抗壓強度大于50MPa，7天限制膨脹率大于0. 01 %，具有微膨脹性，并且粘度低， 滲透性好，對土層也有較好的加固作用，可用于低溫環境下(冬季)地鐵、隧道等地下支護工程中錨索或錨桿的錨固，并具有以下優點(1)在零度以下可以進行錨固注漿；(2)在零度以下下也能將張拉鎖定時間提前到注漿后4個小時內；(3)能夠提高錨索、錨桿周邊土層的強度；(4)具有體積微膨脹性能，能夠確保錨索、錨桿與土層緊密結合。下面結合具體實施例對本發明做進一步詳細說明。
具體實施例方式為克服現有錨固注漿材料的缺點，解決目前市場上錨固注漿材料抗凍性差的難題，本發明提供了一種在滿足基本性能前提下抗凍性好、早強型的錨固注漿材料。本發明提供的錨固注漿材料，其原料配方包含以下重量份數比的組分特種熟料40-50份，高強骨料40-50份，石膏6-8份，硅灰2_4份，減水劑0. 2-0. 7份，速凝劑 0. 02-0. 08份，緩凝劑0. 02-0. 06份和保水劑0. 01-0. 03份。其中本發明組配中所用特種熟料優選為化學成份中Al2O3含量34% (重量百分比含量)以上，比表面積350-400m2/Kg的硫鋁酸鹽水泥熟料粉，在本發明中作為膠凝材料以協同其它組分使錨固注漿材料具有很好的早強性能和抗凍性能。本發明組配中所用骨料優選為機制石英粉，由不同粒徑的石英粉級配使用，在錨固注漿材料中總用量為40-50份，各粒徑石英粉相互重量配比最好為0. 04mm-0. 08mm (大于等于0. 04mm小于0. 08mm)粒徑的石英粉20-30份，0. 08mm-0. 12mm(大于等于0. 08mm小于0. 12mm)粒徑的石英粉50-60份，0. 12mm-0. 2mm(大于等于0. 12mm小于0. 2mm)粒徑的石英粉10-20份。對應在錨固注漿材料中重量份可為0. 04mm-0. 08mm粒徑的石英粉10-20 份，0. 08mm-0. 12mm粒徑的石英粉16-20份，0. 12mm-0. 2mm粒徑的石英粉10-14份，且三種粒徑石英粉的總用量在40-50份范圍內。本發明中選用不同粒級的石英粉作為骨料，使其具有最優流動性能和滲透性能。在本發明中，選用的石膏為灼燒基中SO3含量大于45% (重量百分比含量)的天然硬石膏或天然混合石膏。作用是與硫鋁酸鹽水泥熟料反應能夠形成具有微膨脹性能的水化礦物。本發明組配中所用硅灰優選為SW2含量大于85% (重量百分比含量)、觀天活性指數大于85%的硅灰。作用是防止錨固漿液離析、泌水，并能夠增加水化產物中凝膠體的含量，彌補硫鋁酸鹽水泥熟料水化產物中凝膠體不足的缺陷。本發明組配中所用減水劑優選為磺化三聚氰胺甲醛樹脂類減水劑和/或含氣量小于3%的聚羧酸減水劑。兩種減水劑可單獨使用，也可按各種比例復配使用。作用是減水率大，且含氣量小，避免高流動性的錨固漿液表面出現浮漿。本發明組配中所用速凝劑優選為鋰鹽，如氯化鋰、碳酸鋰等。作用是加快錨固漿液的水化速度，提早凝結硬化時間。本發明組配中所用緩凝劑優選為硼酸或檸檬酸。作用是使錨固漿液在一定的時間內不發生凝結硬化，從而具有充足的注漿施工時間。本發明組配中所用保水劑優選為纖維素類的甲基纖維素、羥丙基甲基纖維素或木質纖維素。作用是有效防止錨固漿液不發生離析、泌水現象。以上所有原料均為市購商品。本發明還提供了一種上述錨固注漿材料的制備方法，包括以下步驟1)按上述原料配方稱取原料；2)先將保水劑、石膏、硅灰、減水劑、速凝劑和緩凝劑用混料機混合均勻，再投入其余物料，用攪拌機攪拌均勻，得到錨固注漿材料。先將保水劑、石膏、硅灰、減水劑、速凝劑和緩凝劑混合的目的是防止少量組分直接加入大量組分中會出現混合不均勻的現象，減少少量組分粘附在生產設備內壁而造成損失的可能性。所述步驟幻中的攪拌時間優選為15-25分鐘，時間過長會造成比重不同的組分發生分層的現象，時間過短會造成混料不均勻。本發明錨固注漿材料的使用方法為先將錨固注漿材料按照重量百分比加入 14% -16%的水，再用砂漿攪拌機攪拌3-5分鐘。攪拌好的注漿料具有非常好的流動性，能夠通過壓漿機注入錨索、錨桿孔內進行錨固。實施例在以本發明技術方案為前提下進行實施，給出了詳細的實施方式和具體的操作過程，但本發明的保護范圍不限于下述的實施例。下述實施例中所用方法如無特別說明均為常規方法。實施例1-10錨固注漿材料的制備本發明錨固注漿材料的制備方法，包括以下步驟1)按表1所示的原料配方稱取原料；2)先將石膏、硅灰、減水劑、速凝劑、緩凝劑和保水劑用小型混料機混合均勻，再投入其余物料，用無重力攪拌機攪拌15-25分鐘，得到錨固注漿材料。實施例1-10制備方法中的主要參數見表1。表1實施例1-10錨固注漿材料的配方及制備方法的主要參數(配方單位重量
份)
權利要求
1.一種錨固注漿材料，其原料配方包含以下重量份數比的組分特種熟料40-50份，高強骨料40-50份，石膏6-8份，硅灰2-4份，減水劑0. 2-0. 7份，速凝劑0. 02-0. 08份，緩凝劑 0. 02-0. 06 份，保水劑 0. 01-0. 03 份。
2.根據權利要求1所述的錨固注漿材料，其特征在于所述特種熟料為化學成份中 Al2O3含量34% (重量百分比)以上，比表面積350-400m2/Kg的硫鋁酸鹽水泥熟料粉。
3.根據權利要求1或2所述的錨固注漿材料，其特征在于所述骨料為機制石英粉， 由不同粒徑的石英粉級配組成，骨料中各粒徑石英粉的重量份數比為0. 04mm-0. 08mm粒徑的石英粉20-30份，0. 08mm-0. 12mm粒徑的石英粉50-60份，0. 12mm-0. 2mm粒徑的石英粉10-20份；對應在錨固注漿材料中重量份為0. 04mm-0. 08mm粒徑的石英粉10-20份， 0. 08mm-0. 12mm粒徑的石英粉16-20份，0. 12mm-0. 2mm粒徑的石英粉10-14份。
4.根據權利要求1或2或3或4所述的錨固注漿材料，其特征在于所述石膏為灼燒基中SO3含量大于45% (重量百分比)的天然硬石膏或天然混合石膏。
5.根據權利要求1至4任一所述的錨固注漿材料，其特征在于所述硅灰為Si02含量大于85% (重量百分比)、觀天活性指數大于85%的微硅粉。
6.根據權利要求1至5任一所述的錨固注漿材料，其特征在于所述減水劑為磺化三聚氰胺甲醛樹脂類減水劑和/或含氣量小于3%的聚羧酸減水劑；所述速凝劑為鋰鹽，如碳酸鋰、氯化鋰等；所述緩凝劑為硼酸或檸檬酸；所述保水劑為纖維素類的甲基纖維素、羥丙基甲基纖維素或木質纖維素。
7.一種制備權利要求1-6任一項所述錨固注漿材料的方法，包括以下步驟1)按原料配方稱取原料；2)先將石膏、硅灰、減水劑、速凝劑、緩凝劑和保水劑用混料機混合均勻，再投入其余物料，用攪拌機攪拌均勻，得到錨固注漿材料。
8.根據權利要求7所述的制備方法，其特征在于所述步驟幻中的攪拌時間為15-25 分鐘。
9.權利要求1-6任一項所述的錨固注漿材料在錨固錨索、錨桿中的應用。
10.根據權利要求9所述的應用，其特征在于所述錨固方法為先將錨固注漿材料按照重量百分比加入14% -16%的水，再用砂漿攪拌機攪拌3-5分鐘后，通過壓漿機注入錨索、錨桿孔內進行錨固。
全文摘要
本發明公開了一種錨固注漿材料及其制備方法與應用。該錨固注漿材料的原料配方包含以下重量份數比的組分特種熟料40-50份，高強骨料40-50份，石膏6-8份，硅灰2-4份，減水劑0.2-0.7份，速凝劑0.02-0.08份，緩凝劑0.02-0.06份，保水劑0.01-0.03份。檢測結果表明，在-20℃-0℃的低溫狀態，該材料的初始流速小于20秒，20分鐘后流速小于30秒，3小時抗壓強度大于20MPa，且3天抗壓強度大于50MPa，7天限制膨脹率大于0.01％，具有微膨脹性，并且粘度低，滲透性好，對土層也有較好的加固作用，可用于低溫環境下(冬季)地鐵、隧道等地下支護工程中錨索或錨桿的錨固，應用前景廣闊。
文檔編號C04B28/06GK102503324SQ20111037434
公開日2012年6月20日 申請日期2011年11月22日 優先權日2011年11月22日
發明者單立福, 常滿祥, 王健, 羅鋼, 范德科, 謝校亭, 鄒瓊慧, 齊冬有 申請人:中國水利水電第二工程局有限公司, 北京新中巖建材科技有限公司