本發(fā)明涉及盾構(gòu)施工領(lǐng)域，主要是一種高保水性盾構(gòu)施工預(yù)拌同步注漿料。
技術(shù)背景
進(jìn)入21 世紀(jì)，中國經(jīng)濟(jì)的迅猛發(fā)展加速了城市化的建設(shè)。隨著城市密集度的提高和高層建筑數(shù)量的不斷增加，地表可利用空間越來越少。有效利用和開發(fā)地下空間成為最佳的選擇，利用盾構(gòu)法開挖地下空間被大規(guī)模使用，尤其為在地鐵工程上。
盾構(gòu)施工過程中，盾構(gòu)殼體內(nèi)壁的直徑大于管片襯砌的外徑，以便于襯砌的安裝和盾構(gòu)曲線施工需要；盾構(gòu)切削直徑大于盾構(gòu)機(jī)外徑，再加上盾構(gòu)殼體的厚度，這就形成了理論上的盾構(gòu)空隙。地層沉降的原因主要是盾尾脫離管片后，周圍土體失去支撐將向管片移動(dòng)，所形成的地層松動(dòng)需要及時(shí)的充填加固，否則勢(shì)必造成地層沉降，進(jìn)而影響地表各類建筑物和地下管線設(shè)施。為了減小盾構(gòu)施工對(duì)地層位移的影響，必須對(duì)盾尾空隙進(jìn)行有效的充填，即進(jìn)行同步注漿。而同步注漿技術(shù)，特別是漿液選擇是否合理，是盾構(gòu)工法中必不可少的關(guān)鍵性輔助工法，是控制地面沉降和隧道沉降（包括后期沉降）的關(guān)鍵。
目前全國多地修建地鐵，盾構(gòu)施工中的同步注漿普遍采用現(xiàn)場(chǎng)攪拌，現(xiàn)場(chǎng)攪拌存在諸多問題，如操作人員不專業(yè)，計(jì)量不準(zhǔn)確，砂漿質(zhì)量不可控，出現(xiàn)離析分層現(xiàn)象；在市區(qū)繁華路段建設(shè)注漿攪拌站，阻礙交通；現(xiàn)場(chǎng)原材料露天堆放、使用粉體材料造成揚(yáng)塵，不利于文明工地創(chuàng)建；管理環(huán)節(jié)較多，投入產(chǎn)出不成比例。預(yù)拌盾構(gòu)砂漿可很好解決以上問題，預(yù)拌盾構(gòu)砂漿通過專業(yè)的生產(chǎn)設(shè)備和操作人員，生產(chǎn)更專業(yè)；專業(yè)設(shè)備的使用使計(jì)量更精準(zhǔn)，可以很好的控制盾構(gòu)砂漿質(zhì)量，且產(chǎn)品質(zhì)量更穩(wěn)定；預(yù)拌盾構(gòu)砂漿不用在現(xiàn)場(chǎng)安排原材料場(chǎng)地，節(jié)約施工場(chǎng)地，也不產(chǎn)生揚(yáng)塵，綠色環(huán)保。當(dāng)然預(yù)拌盾構(gòu)砂漿有著運(yùn)距的問題，但是可以通過調(diào)整砂漿專用外加劑來調(diào)整凝結(jié)時(shí)間，從而解決這個(gè)問題。
本發(fā)明即通過使用優(yōu)化過的摻和料、細(xì)度模數(shù)為1.6的細(xì)砂以及砂漿專用外加劑，經(jīng)合理搭配，通過合理攪拌后，得到最終的產(chǎn)品。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
針對(duì)上述技術(shù)問題，本發(fā)明的目的是提高盾構(gòu)施工中同步注漿料的保水性能，進(jìn)一步提高注漿效果，盡可能減少二次注漿及其消耗，提供一種高保水性盾構(gòu)施工預(yù)拌同步注漿料。
具體技術(shù)方案為：一種高保水性盾構(gòu)施工預(yù)拌同步注漿料，包括以下成分：水泥、粉煤灰、摻和料、膨潤土、細(xì)砂、外加劑和水。
優(yōu)選的，所述的摻和料主要成份為粉煤灰和超細(xì)石灰石粉。
優(yōu)選的，所述的膨潤土為鈉基膨潤土。
優(yōu)選的，所述的細(xì)砂為細(xì)度模數(shù)為1.6的天然河砂。
優(yōu)選的，所述的外加劑，包括以下成分：非離子型纖維素醚、糖類化合物、聚羧酸類保坍劑、淀粉醚和磁性水滑石。
所述的外加劑，包括以下重量百分比的成分：非離子型纖維素醚 30~45%；糖類化合物 10~15%；聚羧酸類保坍劑 10~20%；淀粉醚 30~40%；磁性水滑石 1~2%。
優(yōu)選的，所述的非離子型纖維素醚為羥乙基甲基纖維素醚或者羥丙基甲基纖維素醚中的任意一種或者兩者任意比的混合物。
優(yōu)選的，所述的糖類化合物為葡萄糖。
所述的磁性水滑石制備方法參考中國發(fā)明專利CN105948085A中公開的方法。
優(yōu)選的，各原料在在注漿料中的投加量如下：使用水泥150~200kg/m3，粉煤灰180~250kg/m3；摻和料 70~90kg/m3；膨潤土70~90kg/ m3；細(xì)砂 660~700kg/ m3；外加劑 1.8~2.2kg/ m3；水400kg/m3。
所述的盾構(gòu)施工預(yù)拌同步注漿料的攪拌時(shí)間控制在3~6min；攪拌強(qiáng)度（轉(zhuǎn)速）控制在20~50r/min。
本發(fā)明的一種高保水性盾構(gòu)施工預(yù)拌同步注漿料，主要是通過使用優(yōu)化過的摻和料、膨潤土、細(xì)度模數(shù)為1.6的細(xì)砂以及砂漿專用外加劑來實(shí)現(xiàn)，通過優(yōu)化過的摻和料來彌補(bǔ)膠凝材料級(jí)配不合理的情況改善泌水情況；使用膨潤土具有柱狀結(jié)構(gòu)，其水解后可在注漿料中形成“卡屋”結(jié)構(gòu)，使注漿料的和易性得到改善，同時(shí)膨潤土特有的滑動(dòng)效應(yīng)，在一定程度上提高注漿料的流動(dòng)性，但是膨潤土為溶脹材料，在其溶脹過程中將吸收大量的水分，使注漿料中的自由水減少，隨著水分的較少，注漿料的流動(dòng)性必然降低，流動(dòng)性經(jīng)時(shí)損失加快，同時(shí)，其特性注定用水量的增加，一定程度降低了砂漿的強(qiáng)度，這就需要后續(xù)砂漿專用外加劑的調(diào)整；細(xì)度模數(shù)為1.6的天然河砂應(yīng)用可以提供較為輕的骨料，盡可能降低需要懸浮的條件同時(shí)滿足填充效果；砂漿專用外加劑可以起到保水、調(diào)凝、保坍等作用改善以上材料存在的一定缺陷。
由上述對(duì)本發(fā)明的描述可知，和現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明首次將優(yōu)化后的摻和料/膨潤土/細(xì)度模數(shù)為1.6的細(xì)砂/砂漿專用外加劑聯(lián)合用于盾構(gòu)施工預(yù)拌同步注漿料中，調(diào)整后注漿料6h流動(dòng)度損失≤30mm，泌水率下降為≤3.0%，震動(dòng)實(shí)驗(yàn)后沉降≤20mm。由于加入了磁性水滑石，故在原有的物理性能的基礎(chǔ)上，還賦予了降低攪拌時(shí)施工噪音和吸附重金屬離子，防止砂漿中的重金屬對(duì)環(huán)境造成二次污染的功能。
具體實(shí)施方式
由于各地原材料和加工處理工藝不同，生產(chǎn)的高保水性盾構(gòu)施工預(yù)拌同步注漿料有所差異，而且不同廠家的摻和料、膨潤土、細(xì)度模數(shù)為1.6的細(xì)砂以及砂漿專用外加劑的參數(shù)和性能有所區(qū)別，因此在不違背本發(fā)明實(shí)質(zhì)和所附權(quán)利要求范圍的前提下，可以對(duì)本發(fā)明的一些參數(shù)進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，以適應(yīng)具體的情況。下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳述，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不僅限于此：
實(shí)施例1：
一種高保水性盾構(gòu)施工預(yù)拌同步注漿料，包括以下成分：水泥、粉煤灰、摻和料、膨潤土、細(xì)砂、外加劑和水。
所述的摻和料主要成份為粉煤灰和超細(xì)石灰石粉。
所述的膨潤土為鈉基膨潤土。
所述的細(xì)砂為細(xì)度模數(shù)為1.6的天然河砂。
所述的外加劑，包括以下成分：非離子型纖維素醚、糖類化合物、聚羧酸類保坍劑、淀粉醚和磁性水滑石。
所述的非離子型纖維素醚為羥乙基甲基纖維素醚。
所述的糖類化合物為葡萄糖。
所述的磁性水滑石制備方法參考中國發(fā)明專利CN105948085A中公開的方法。
所述的磁性水滑石為鐵、鎂磁性水滑石。
各原料在在注漿料中的投加量如下：使用水泥170kg/m3，粉煤灰220kg/m3；摻和料 80kg/m3；膨潤土80kg/ m3；細(xì)砂 680kg/ m3；外加劑 2.0kg/ m3；水400kg/m3。
所述的外加劑，包括以下重量百分比的成分：非離子型纖維素醚 42%；糖類化合物 12%；聚羧酸類保坍劑 12.5%；淀粉醚 32%；磁性水滑石 1.5%。
所述的盾構(gòu)施工預(yù)拌同步注漿料的攪拌時(shí)間控制在5min；攪拌強(qiáng)度（轉(zhuǎn)速）控制在30r/min。
實(shí)施例2：
一種高保水性盾構(gòu)施工預(yù)拌同步注漿料，包括以下成分：水泥、粉煤灰、摻和料、膨潤土、細(xì)砂、外加劑和水。
所述的摻和料主要成份為粉煤灰和超細(xì)石灰石粉。
所述的膨潤土為鈉基膨潤土。
所述的細(xì)砂為細(xì)度模數(shù)為1.6的天然河砂。
所述的外加劑，包括以下成分：非離子型纖維素醚、糖類化合物、聚羧酸類保坍劑、淀粉醚和磁性水滑石。
所述的非離子型纖維素醚為羥丙基甲基纖維素醚。
所述的糖類化合物為葡萄糖。
所述的磁性水滑石制備方法參考中國發(fā)明專利CN105948085A中公開的方法。
所述的磁性水滑石為鋁、鎂磁性水滑石。
各原料在在注漿料中的投加量如下：水泥200kg/m3，粉煤灰180kg/m3；摻和料 90kg/m3；膨潤土70kg/ m3；細(xì)砂 700kg/ m3；外加劑 1.8kg/ m3；水400kg/m3。
所述的外加劑，包括以下重量百分比的成分：非離子型纖維素醚 45%；糖類化合物 10%；聚羧酸類保坍劑 10%；淀粉醚 33%；磁性水滑石 2%。
所述的盾構(gòu)施工預(yù)拌同步注漿料的攪拌時(shí)間控制在6min；攪拌強(qiáng)度（轉(zhuǎn)速）控制在20r/min。
實(shí)施例3：
一種高保水性盾構(gòu)施工預(yù)拌同步注漿料，包括以下成分：水泥、粉煤灰、摻和料、膨潤土、細(xì)砂、外加劑和水。
所述的摻和料主要成份為粉煤灰和超細(xì)石灰石粉。
所述的膨潤土為鈉基膨潤土。
所述的細(xì)砂為細(xì)度模數(shù)為1.6的天然河砂。
所述的外加劑，包括以下成分：非離子型纖維素醚、糖類化合物、聚羧酸類保坍劑、淀粉醚和磁性水滑石。
所述的非離子型纖維素醚為羥乙基甲基纖維素醚和羥丙基甲基纖維素醚質(zhì)量比為1:1的混合物。
所述的糖類化合物為葡萄糖。
所述的磁性水滑石制備方法參考中國發(fā)明專利CN105948085A中公開的方法。
所述的磁性水滑石為鐵、鋁磁性水滑石。
各原料在在注漿料中的投加量如下：水泥200kg/m3，粉煤灰180kg/m3；摻和料 90kg/m3；膨潤土70kg/ m3；細(xì)砂 700kg/ m3；外加劑 1.8kg/ m3；水400kg/m3。
所述的外加劑，包括以下重量百分比的成分：非離子型纖維素醚 39%；糖類化合物 10%；聚羧酸類保坍劑 20%；淀粉醚 30%；磁性水滑石 1%。
所述的盾構(gòu)施工預(yù)拌同步注漿料的攪拌時(shí)間控制在3min；攪拌強(qiáng)度（轉(zhuǎn)速）控制在50r/min。
對(duì)比例
將實(shí)施例1中的磁性水滑石去除。
經(jīng)檢測(cè)，本發(fā)明實(shí)施例1~3的高保水性盾構(gòu)施工預(yù)拌同步注漿料，6h流動(dòng)度損失為28~30mm；泌水率下降為2.6~2.8%；震動(dòng)后沉降為12~15mm。
以實(shí)施例1和對(duì)比例為例，在本發(fā)明的盾構(gòu)施工預(yù)拌同步注漿料，攪拌強(qiáng)度（轉(zhuǎn)速）控制在20~50r/min，實(shí)施例1的噪音可以控制在40dB以下，而對(duì)比例的噪音在60dB以上，在夜間施工條件下，對(duì)環(huán)境的噪音危害可以顯著降低。
用pH值5.5~6.0的酸水對(duì)干燥后的注漿料進(jìn)行5min淋洗測(cè)試，具體的實(shí)驗(yàn)方法為，本發(fā)明的盾構(gòu)施工預(yù)拌同步注漿料，干燥后得到20*50*50cm的立方塊，在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)用pH值5.5~6.0的酸水對(duì)立方塊進(jìn)行5min不間斷淋洗，收集淋洗液并檢測(cè)其銅離子和六價(jià)鉻離子的濃度。
經(jīng)測(cè)試，實(shí)施例1的注漿料中的銅離子和六價(jià)鉻離子濃度在檢測(cè)限為1ppm的條件下均為未檢出；而對(duì)比例的注漿料中的銅離子和六價(jià)鉻離子檢測(cè)結(jié)果分別為68ppm和31ppm，由此可以知道，本發(fā)明的盾構(gòu)施工預(yù)拌同步注漿料具有非常好的重金屬離子固定作用，對(duì)環(huán)境危害小。
上述僅為本發(fā)明的幾個(gè)具體實(shí)施方式，但本發(fā)明的設(shè)計(jì)構(gòu)思并不局限于此，凡利用此構(gòu)思對(duì)本發(fā)明進(jìn)行非實(shí)質(zhì)性的改動(dòng)，均應(yīng)屬于侵犯本發(fā)明保護(hù)范圍的行為。