本發(fā)明涉及地下工程注漿加固材料研發(fā)領(lǐng)域，具體涉及一種改性硅酸鹽注漿加固材料。
背景技術(shù)：
：在隧道等地下工程施工過程中，施工擾動(dòng)會(huì)對(duì)其周邊軟弱地質(zhì)體產(chǎn)生較大的影響，如不采取措施會(huì)造成巨大的工程災(zāi)害，影響施工的正常進(jìn)行。通過向周邊軟弱地質(zhì)體注入加固材料，將碎裂圍巖粘結(jié)到一起，是一種較為常用的提高工程址區(qū)圍巖的承載力的措施。在注漿加固材料中，水玻璃注漿加固材料因其成本低廉、滲透性好、成分簡單的優(yōu)點(diǎn)而應(yīng)用廣泛。但經(jīng)過大量的工程實(shí)踐發(fā)現(xiàn)，水玻璃注漿加固材料的粘結(jié)力較差，固化后加固體強(qiáng)度較低，韌性差有時(shí)難以滿足工程需求，部分未反應(yīng)水玻璃會(huì)發(fā)生析出現(xiàn)象，導(dǎo)致加固體脫水收縮，嚴(yán)重影響加固區(qū)的使用壽命，耐久性較差，后期影響到工程安全。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：為了克服現(xiàn)有水玻璃注漿加固材料強(qiáng)度低、韌性差、粘結(jié)力弱及耐久性差的問題，本發(fā)明提供一種強(qiáng)度高、韌性好、滲透性好、粘結(jié)性能強(qiáng)、耐久性好且在地下水豐富的環(huán)境中性能也較出色的改性硅酸鹽注漿加固材料。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：一種改性硅酸鹽注漿加固材料，其特征在于，包括A、B兩組分；A組分由如下重量份的原料組成：水玻璃70～80份、二苯基甲烷二異氰酸酯(MDI)45～50份、表面活性劑2～3.5份；B組分由如下重量份的原料組成：聚醚多元醇樹脂35～45份、增塑劑15～25份、催化劑2～3份、促進(jìn)劑1.0～2.0份。所述A組分：B組分的體積比為1：1。本發(fā)明中反應(yīng)物料A中加入了無機(jī)硅酸鹽類，增加漿體的穩(wěn)定性及結(jié)石率。另外，硅酸鹽本身具有很好的阻燃性，當(dāng)其與聚醚多元醇樹脂復(fù)配后，在固化物受熱炭化后，更易在其表面形成炭化層，起到阻斷氧氣而阻燃的作用，賦予注漿加固材料更好的阻燃、耐高溫性能。當(dāng)水玻璃的份數(shù)小于70時(shí)，改性硅酸鹽注漿加固材料的穩(wěn)定性和結(jié)石率較低；當(dāng)水玻璃的份數(shù)大于80時(shí)，注漿加固材料流動(dòng)性不佳、耐久性、滲透性下降。優(yōu)選的，所述A組分由如下重量份的原料組成：水玻璃70～75份、二苯基甲烷二異氰酸酯(MDI)45～50份、表面活性劑2～2.5份；所述B組分由如下重量份的原料組成：聚醚多元醇樹脂40～45份、增塑劑21～25份、催化劑2.3～3.0份、促進(jìn)劑1.5～2.0份。研究中偶然發(fā)現(xiàn)：在主料為硅酸鈉的水玻璃中加入適量的硅酸鉀可以提高單純硅酸鈉水玻璃的粘性，增強(qiáng)其抗老化性能，提高耐久性。因此，本發(fā)明優(yōu)選的水玻璃為硅酸鈉與硅酸鉀的混合物，其混合比例為3：1(質(zhì)量比)。優(yōu)選的，所述硅酸鈉為液態(tài)硅酸鈉，其波美度為40～50°，模數(shù)為2.2～3.0，固體總含量為35.80～36.19％。水玻璃在空氣中的凝結(jié)固化主要通過碳化和脫水結(jié)晶固結(jié)兩個(gè)過程來實(shí)現(xiàn)。隨著碳化反應(yīng)的進(jìn)行，硅膠含量增加，接著自由水分蒸發(fā)和硅膠脫水成固體而凝結(jié)硬化，但由于空氣中CO2濃度低，故碳化反應(yīng)及整個(gè)凝結(jié)固化過程十分緩慢。而異氰酸酯能與水反應(yīng)生成胺和CO2；因此，本發(fā)明中優(yōu)選硅酸鈉為液態(tài)硅酸鈉，利用MDI與水的反應(yīng)放出CO2，加速水玻璃的固化，提高注漿加固材料硬化后的抗拉強(qiáng)度和抗張強(qiáng)度。優(yōu)選的，所述表面活性劑為α-烯基磺酸鈉、α-磺基脂肪酸甲酯的混合物，兩者混合比例為1：1(質(zhì)量比)。優(yōu)選的，所述增塑劑為檸檬酸三丁酯、乙酰檸檬酸三丁酯中的一種或兩者的混合物。優(yōu)選地，采用兩者的混合物，其混合比例為1～3：1(質(zhì)量比)。優(yōu)選的，所述催化劑由甲類催化劑和乙類催化劑兩部分組成，兩者體積比為1:1；其中，所述甲類催化劑為二月桂酸二丁基錫或辛酸亞錫；所述乙類催化劑為三乙胺、固胺、吡啶或二甲基乙醇胺。在實(shí)際工程中，可通過調(diào)節(jié)所述催化劑的含量來對(duì)本材料的固化速度進(jìn)行調(diào)節(jié)，以滿足不同工程的需求。優(yōu)選的，所述促進(jìn)劑為三乙醇胺、二甲基苯胺、2,4,6-三(二甲基氨基甲基)苯酚、2,4,6-三(二甲基氨基甲基)苯酚的三-2-乙基己酸鹽，2,4,6-三(二甲基氨基甲基)苯酚的三油酸鹽、三苯基膦、甲基四氫苯酐和咪唑中的一種以上。本發(fā)明還提供了一種改性硅酸鹽注漿加固材料的制備方法，包括：A組分、B組分的各成分通過混合攪拌后成為兩種均相的液體，使用時(shí)A組分和B組分按體積比1:1通過雙液泵混合灌注到需要加固的位置即可。本發(fā)明中任一項(xiàng)所述的改性硅酸鹽注漿加固材料皆可用于危險(xiǎn)結(jié)構(gòu)體的快速加固、隧道等地下工程施工，加固效果較優(yōu)，達(dá)到了國家和國際相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的要求。通過一系列注漿加固試驗(yàn)，可知本改性硅酸鹽注漿加固材料可達(dá)到以下性能指標(biāo)：固化時(shí)間控制在30s～15min，實(shí)現(xiàn)快速加固，加固體抗壓強(qiáng)度可達(dá)45MPa以上，可對(duì)0.15mm裂縫進(jìn)行注漿加固操作，粘結(jié)性能，在地下水豐富地區(qū)其加固體抗壓強(qiáng)度也可達(dá)到42MPa以上，可有效確保工程安全。本發(fā)明的有益效果①本改性硅酸鹽注漿加固材料固化強(qiáng)度可達(dá)到45MPa以上，固結(jié)體抗壓強(qiáng)度極高，韌性好，即使在地下水發(fā)育極其豐富的地層中，其加固強(qiáng)度也可達(dá)到42MPa以上，可完全滿足現(xiàn)有大部分工程需求；②本材料固化速度可調(diào)，既可實(shí)現(xiàn)危險(xiǎn)結(jié)構(gòu)體的快速加固處理，也可滿足注漿速度緩慢時(shí)保證漿液流動(dòng)性的要求；③本注漿材料(即指注漿加固材料)可注性好，應(yīng)用范圍廣泛；④本加固材料對(duì)碎裂巖體的粘結(jié)性能好，可有效連接待加固部分，明顯增強(qiáng)待加固各部分的連接，顯著提高待加固體強(qiáng)度；⑤本材料性能穩(wěn)定，不會(huì)發(fā)生原材料析出現(xiàn)象，避免縮水現(xiàn)象的發(fā)生，加固體耐久性良好；⑥本改性硅酸鹽注漿加固材料屬綠色環(huán)保新型材料，注入地層后，對(duì)環(huán)境無影響，環(huán)保要求完全達(dá)標(biāo)。具體實(shí)施方式以下通過實(shí)施例對(duì)本發(fā)明特征及其它相關(guān)特征作進(jìn)一步詳細(xì)說明，以便于同行業(yè)技術(shù)人員的理解：實(shí)施例1按照以下比例配制改性硅酸鹽注漿加固材料：A組分：B組分：A組分、B組分的各成分通過混合攪拌后成為兩種均相的液體，使用時(shí)A組分和B組分按體積比1:1通過雙液泵混合灌注到需要加固的位置即可。實(shí)施例2按照以下比例配制改性硅酸鹽注漿加固材料：A組分：B組分：A組分、B組分的各成分通過混合攪拌后成為兩種均相的液體，使用時(shí)A組分和B組分按體積比1:1通過雙液泵混合灌注到需要加固的位置即可。實(shí)施例3按照以下比例配制改性硅酸鹽注漿加固材料：A組分：B組分：A組分、B組分的各成分通過混合攪拌后成為兩種均相的液體，使用時(shí)A組分和B組分按體積比1:1通過雙液泵混合灌注到需要加固的位置即可。下表為實(shí)施例1-3制得本發(fā)明產(chǎn)品的性能指標(biāo)。編號(hào)固化時(shí)間(s)反應(yīng)溫度(℃)固結(jié)體強(qiáng)度(MPa)11208551.12629258.331318249.9最后應(yīng)該說明的是，以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，盡管參照前述實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說明，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，其依然可以對(duì)前述實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對(duì)其中部分進(jìn)行等同替換。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。上述雖然對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式進(jìn)行了描述，但并非對(duì)本發(fā)明保護(hù)范圍的限制，所屬領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該明白，在本發(fā)明的技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本領(lǐng)域技術(shù)人員不需要付出創(chuàng)造性勞動(dòng)即可做出的各種修改或變形仍在本發(fā)明的保護(hù)范圍以內(nèi)。當(dāng)前第1頁1 2 3