本發(fā)明涉及注漿材料領(lǐng)域，具體涉及一種雙組分無機注漿材料及其制備方法和用途。

背景技術(shù)：

1、隨著工業(yè)的高速發(fā)展，我們對于資源的需求也急劇增加。煤炭資源在我國能源結(jié)構(gòu)中仍然占有重要地位，因而采礦作業(yè)逐漸向深部延伸，巷道圍巖壓力也隨著增大。常規(guī)支護方式以不能滿足深入采礦作業(yè)的要求，巷道的穩(wěn)定性和安全性的問題變得愈發(fā)突出。注漿加固技術(shù)，極大提高圍巖強度和自承能力，可以有效控制軟弱圍巖，保持巷道穩(wěn)定。

2、傳統(tǒng)的注漿材料普遍存在漿料在輸送管道中無法進行較長時間的停留，容易堵塞管道，嚴重影響工期，并且輸送停止后還需要大量的水沖洗管道內(nèi)多余的漿體，否則漿體硬化后堵管，影響下一次施工。注漿后的注漿體仍然存在空隙，注漿體整體強度達不到要求，無法對破碎的圍巖進行有效的加固；漿液注入圍巖后，容易發(fā)生漏漿現(xiàn)象，破碎的圍巖不能得到有效的加固。

3、專利申請cn202111303003.9公開了一種礦用無機加固材料，包括質(zhì)量百分比的以下組分：水21.9％～27.3％，硫鋁酸鹽水泥37.5％～38.3％，純堿1.2％～2.0％，石灰3.9％～5.9％，石膏19.5％～26.6％，石粉7.8％～11.7％，減水劑0.8％～1.2％。該專利文獻中所有組分一同加入，而并不進行a組分與b組分的區(qū)分,存在混合后易凝結(jié)的問題，無法在管道中進行較長時間的停留；并且該專利文獻中采用了硫鋁酸鹽水泥和石膏作為原料，無法獲得較高強度的無機注漿材料。

4、因此，亟需要一種既能夠在管道中進行較長時間的停留，又能使注漿體獲得較高強度的無機注漿材料。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明提供的雙組分無機注漿材料中，a組分和b組分能夠分別在較長時間內(nèi)保持良好的流動性，并且在a組分和b組分混合后能夠迅速凝結(jié)，使所得注漿材料能夠達到較高的終凝強度。

2、為達以上目的，本發(fā)明采用了如下的技術(shù)方案：

3、本發(fā)明第一方面提供了一種雙組分無機注漿材料，包括a組分和b組分，其中，所述a組分包括質(zhì)量比為1：(0.2～0.5)的a固體組分和水，所述a固體組分包括鋁酸鹽水泥100重量份、礦物摻合料0.01～10重量份、緩凝劑0.1～6重量份、減水劑0.01～5重量份、降粘劑0.005～0.1重量份、增稠劑0.005～0.1重量份；

4、所述b組分包括質(zhì)量比為1：(0.35～0.7)的b固體組分和水，所述b固體組分包括含鈣礦物100重量份、緩凝劑0.01～2重量份、減水劑0.01～2重量份、降粘劑0.005～0.1重量份、增稠劑0.005～0.1重量份；

5、所述a組分與b組分的重量比為1：(0.5～2)。

6、通過添加特定含量的礦物摻合料、緩凝劑、減水劑、降粘劑和增稠劑，上述各助劑協(xié)同作用，使a組分能夠保持優(yōu)異的長期流動性，a組分的初始流動度≥360mm，20h后流動度≥340mm；通過添加特定含量的緩凝劑、減水劑、降粘劑、增稠劑，上述各助劑協(xié)同作用，使b組分同樣能夠保持優(yōu)異的長期流動性，b組分初始流動度≥350mm，20h后流動度≥340mm；在此基礎(chǔ)上，通過a組分中的鋁酸鹽水泥與b組分中的含鈣礦物共同作用，并且調(diào)整a組分和b組分中各自固體組分和水的質(zhì)量比，可以在混合后實現(xiàn)快凝(初凝時間≤20min，終凝時間≤30min)，并具有早期強度(0.5h)。

7、礦物摻合料是經(jīng)超細粉磨工藝(礦物摻合料中位徑≤45μm)制成的，在a組分中加入少量礦物摻合料有利于提高a組分的流動性，還可有效控制混合后漿料的坍落度損失。一些較佳實施方式中，所述礦物摻合料選自粉煤灰、高爐礦渣、鋼渣粉、硅灰和沸石粉中的一種或多種。

8、b組分中含鈣礦物中的氧化鈣有助于在a組分與b組分混合后，a組分中鋁酸鹽水泥的水化，增加了注漿材料凝結(jié)后的早期強度，并且氧化鈣與水反應產(chǎn)生氫氧化鈣，提供堿性環(huán)境。一些較佳實施方式中，所述b組分中，所述含鈣礦物包括氧化鈣；優(yōu)選地，所述含鈣礦物還包括氧化硅和氧化鋁。氧化鋁、氧化硅在堿性環(huán)境會發(fā)生膠凝發(fā)應，填充水泥水化產(chǎn)物縫隙，從而進一步提高注漿材料凝結(jié)后的強度。

9、一些較佳實施方式中，所述含鈣礦物還包括氧化硫。含鈣礦物中氧化鈣與水產(chǎn)生氫氧化鈣，氫氧化鈣與氧化硫進一步發(fā)生反應產(chǎn)生硫酸鈣，硫酸鈣會進一步促進鋁酸鹽水泥的水化。

10、一些較佳實施方式中，所述含鈣礦物還包括其他氧化物，所述其他氧化物選自氧化鈉、氧化鉀、氧化鎂或氧化鐵。上述氧化物成分可吸附水和減水劑，并使之均勻分布在b組分中，從而提高b組分混合前的流動性。

11、一些較佳實施方式中，以所述b組分中的所述含鈣礦物的總質(zhì)量計，氧化鈣的含量為25～40％，氧化硅的含量為20～30％，氧化鋁的含量為10～15％，氧化硫的含量為5～10％，其他氧化物的含量5％～40％。

12、一些較佳實施方式中，所述a組分中的緩凝劑為含羧酸根的有機酸，優(yōu)選酒石酸。通過在a組分中加入該緩凝劑，可以進一步調(diào)控漿體的流動性及凝結(jié)時間。

13、一些較佳實施方式中，在b組分中加入檸檬酸或葡萄糖作為緩凝劑，可改善漿體流動性及延長凝結(jié)時間。本發(fā)明的發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，由于所述含鈣礦物中含有大量cao，b組分中加入酒石酸作為緩凝劑時會導致b組分很快硬化，而加入檸檬酸或葡萄糖則不會產(chǎn)生上述現(xiàn)象。

14、a組分中通過添加緩凝劑和減水劑可以進一步提高a組分的流動性，延長a組分的凝結(jié)時間，但容易出現(xiàn)分層和抓底現(xiàn)象，不利于管道輸送，因此一些較佳實施方式中，通過添加粘度≥10000的羥丙基甲基纖維素作為增稠劑，以及十二烷基苯磺酸鈉作為降粘劑，可以在提高流動性的同時大大改善漿體的粘性，使水泥顆粒不會下沉導致分層和抓底。

15、所述b組分中的含鈣礦物與水混合得到的漿體具有觸變性，攪拌情況下表現(xiàn)很硬，停止攪拌漿體會很稀，即在應力作用下變稠變硬，不利于輸送。同時考慮到b組分中含鈣礦物溶于水后具有一定粘性，因此通過加入粘度<10000的羥丙基甲基纖維素作為增稠劑，以及十二烷基苯磺酸鈉作為降粘劑，以有效調(diào)控b組分的漿體狀態(tài)，使b組分滿足輸送要求。

16、一些較佳實施方式中，所述減水劑為聚羧酸粉體減水劑；優(yōu)選地，所述減水劑為西卡540p。西卡540p與鋁酸鹽水泥具有較好的相容性，從而具有較好的減水效果。

17、本發(fā)明第二方面提供了一種雙組分無機注漿材料的制備方法，包括：按照比例將鋁酸鹽水泥、礦物摻合料、緩凝劑、減水劑、降粘劑、增稠劑和水進行混合處理，得到a組分；按照比例加入含鈣礦物、緩凝劑、減水劑、降粘劑、增稠劑和水進行混合處理，得到b組分；將所述a組分與所述b組分進行混合處理，得到雙組分無機注漿材料。

18、一些較佳實施方式中，所述a組分的初始流動度≥360mm，20h后流動度≥340mm，所述b組分的初始流動度≥350mm，20h后流動度≥340mm，所述a組分與所述b組分進行混合處理后的初凝時間≤20min，終凝時間≤30min，0.5h抗壓強度≥1mpa。

19、本發(fā)明第三方面提供了如上所述的雙組分無機注漿材料或如上所述的制備方法制得的雙組分無機注漿材料在堵水和/或加固中的用途。

20、本發(fā)明提供的技術(shù)方案具有如下有益效果：

21、(1)通過在a組分添加礦物摻合料、緩凝劑、減水劑、降粘劑和增稠劑，上述各助劑協(xié)同作用，使a組分能夠保持優(yōu)異的長期流動性，a組分的初始流動度≥360mm，20h后流動度≥340mm；通過添加緩凝劑、減水劑、降粘劑、增稠劑，上述各助劑協(xié)同作用，使b組分同樣能夠保持優(yōu)異的長期流動性，b組分的初始流動度≥350mm，20h后流動度≥340mm；

22、(2)通過鋁酸鹽水泥與含鈣礦物的相互作用，并且調(diào)整a組分和b組分中固體組分和水的質(zhì)量比，使a組份和b組份進行混合處理后實現(xiàn)快凝，初凝時間≤20min，終凝時間≤30min，0.5h具有強度；

23、(3)該雙組分無機注漿材料用途廣泛，可用于礦井回填材料、注漿加固材料，礦井堵水材料等，并且制備工藝簡單，具有良好的實用性和工業(yè)可行性。