本发明涉及建筑材料技术领域，特别是涉及一种快凝型可调凝灌浆材料及其应用。
背景技术：
我国是世界上隧道工程规模最大、数量最多、修建速度最快的国家。截至2016年底已建成公路隧道14040km/15181座，截至2017年底已建成铁路隧道15781km/14700座，到2020年，我国高速铁路建成里程达3万公里(现有2.2万公里)，需新增0.8万公里；高速公路建成里程达15万公里(现有13.1万公里)，需新增1.9万公里。另外，规划也指出：中西部地区交通发展短板明显，相对滞后，要强化中西部地区通道建设。中西部地区迎来了新一轮的交通基础设施建设高潮。建筑工业的预制装配式结构中广泛应用钢筋连接用套筒灌浆料，浆液的性能对隧道注浆工程来讲尤为重要，它直接影响着注浆的质量和工程的造价。由于注浆的目的和要求不同，选用的浆液亦应不同。隧道工程以往通用的注浆材料主要是用普通水泥净浆，锚杆注浆材料的凝结时间包括初凝和终凝，目前的注浆材料初凝时间及终凝时间较长，一般会大于5h,按照隧道正常工序使用时，隧道已进行了1次爆破作业。而目前的锚杆注浆材料由于初、终凝时间长，因此造成的影响是隧道内距离注浆位置30米内不可进行爆破，否则隧道初期由于自身结构稳定性差，在自重和爆破扰动附加荷载作用下往往发生沉降变形，多者可达100～200mm/d，此时锚杆周围充填的水泥浆液仍没有或者只有极小的强度和握裹力，锚杆锚固力、对初期支护的悬吊作用及对围岩的挤压加固作用得不到及时有效地发挥，围岩与初期支护脱空，上覆岩体失去支护约束，由于软岩黏聚力很小，难以克服自重和施工扰动产生的附加荷载，使拱部岩体产生向下的滑移和松动，进而引起拱部松动区扩大，初期支护结构稳定性进一步恶化，出现钢架扭曲折断、喷射混凝土开裂等初期支护失稳破坏问题，加剧大变形灾害的发生。鉴于上述原因，目前注浆材料的初、终凝时间过长的缺陷使得隧道内施工时，爆破作业与施工不能同步进行，严重影响了隧道的工程进度及质量，降低了经济效益，影响到了国家基础设施建设的总体进程。而且，随着我国经济的快速发展，交通水利建设(如高铁、地铁、公路、大坝)规模越来越大。我国幅员辽阔，地貌多变地质条件复杂；复杂的地质条件使得地下工程和水利工程也越来越受到人们的重视。由于高铁、地铁、大坝不断地增多，交通及水利工程条件日趋复杂，逐渐显现出崩塌、滑坡突水、涌泥等问题。为了解决这些问题，人们采取注浆技术进行加固及封堵，但是，现有的注浆材料凝结时间较长，无法快速有效的进行加固及封堵。
技术实现要素：
本发明的目的是克服现有技术中的不足之处，提供一种快凝型可调凝灌浆材料,降低了灌浆材料的凝结时间，提高了施工进度。
为解决上述技术问题，本发明通过下述技术方案来解决：
一种快凝型可调凝灌浆材料，包含以下重量份的各组分：
优选的，所述水泥为硫铝酸盐水泥。
优选的，所述减水剂为聚羧酸减水剂、三聚氰胺减水剂或萘系减水剂。
优选的，所述增稠剂为羟丙基甲基纤维素或羟甲基丙基纤维素。
优选的，所述促凝剂为碳酸锂或甲酸钙。
优选的，所述缓凝剂为硼酸或柠檬酸或酒石酸。
优选的，所述增粘剂为胶水精(pva或pve)。
优选的，所述保水剂为聚丙烯酰胺。
本发明还提供了一种快凝型可调凝灌浆材料在隧道锚杆注浆中的应用。
本发明还提供了一种快凝型可调凝灌浆材料在地基防渗加固或基础防渗加固中的应用。
本发明相比现有技术具有以下优点及有益效果：
1.本发明的采用硫铝酸盐水泥代替普通水泥，采用一定比例的羟丙基甲基纤维素或羟甲基丙基纤维素作为增稠剂；采用一定比例的碳酸锂或甲酸钙作为促凝剂；采用一定比例的硼酸或柠檬酸或酒石酸作为缓凝剂，采用一定比例的胶水精作为增粘剂，通过合理的选择改性材料的组成及比例，使得本发明的快凝型可调凝灌浆材料制得的浆液的初、终凝时间大幅缩短，浆液能够在20min左右初凝，25～40min内终凝，使隧道内的爆破作业和工程施工同步进行，提高了施工进度，实现了良好的经济效益。
2.本发明的注浆材料相对于现有技术采用了不同的组分及比例，抗压强度得到有效提高，现有的注浆材料的抗压强度达到20mpa时，时间需要24h以上，而本发明的注浆材料在3h后的即可达到20mpa的抗压强度，能够有效的防止由于爆破振动及自重载荷造成隧道支护结构的变形及沉降，有助于提高整个工程的施工质量。
3.本发明的注浆材料相对于现有技术采用了不同的组分及比例，提高了注浆材料的孔壁粘结力和锚杆的握裹力，在注浆施工过程中，在短时间内提高了浆液与孔壁之间的粘结强度，能够防止普通浆液由于洞壁粘结力差而大量掉下，避免注浆材料的浪费，利于节省成本。
4.本发明配制简单、操作方便、高强快硬、通过施工现场试验进行了实际应用，效果显著，可广泛推广应用于隧道工程、边坡工程、水利工程、极具良好的推广前景。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
本发明的具体实施过程如下：
实施例1
将本发明的一种快凝型可调凝灌浆材料加入30份的水和70份的河沙/人工砂/石英砂，得到一种含砂浆体，具体包含以下重量份的各组分：
本实时例中，所述减水剂为聚羧酸减水剂、三聚氰胺减水剂或萘系减水剂。
所述增稠剂为羟丙基甲基纤维素或羟甲基丙基纤维素。
所述促凝剂为碳酸锂或甲酸钙。
所述缓凝剂为硼酸或柠檬酸或酒石酸。
所述增粘剂为胶水精(pva或pve)。
所述保水剂为聚丙烯酰胺。
表1为实施例1的一种快凝型可调凝灌浆材料的各项指标试验结果。
实施例2
将本发明的一种快凝型可调凝灌浆材料加入30份的水和70份的河沙/人工砂/石英砂，得到一种含砂浆体，具体包含以下重量份的各组分：
所述水泥为硫铝酸盐水泥。
所述减水剂为聚羧酸减水剂、三聚氰胺减水剂或萘系减水剂。
所述增稠剂为羟丙基甲基纤维素或羟甲基丙基纤维素。
所述促凝剂为碳酸锂或甲酸钙。
所述缓凝剂为硼酸或柠檬酸或酒石酸。
所述增粘剂为胶水精(pva或pve)。
所述保水剂为聚丙烯酰胺。
表2为实施例二的快凝型锚杆注浆材料的各项指标试验结果。
实施例3
将本发明的一种快凝型可调凝灌浆材料加入30份的水和70份的河沙/人工砂/石英砂，得到一种含砂浆体，具体包含以下重量份的各组分：
所述减水剂为聚羧酸减水剂、三聚氰胺减水剂或萘系减水剂。
所述增稠剂为羟丙基甲基纤维素或羟甲基丙基纤维素。
所述促凝剂为碳酸锂或甲酸钙。
所述缓凝剂为硼酸或柠檬酸或酒石酸。
所述增粘剂为胶水精(pva或pve)。
所述保水剂为聚丙烯酰胺。
表3为实施例3的一种快凝型可调凝灌浆材料的各项指标试验结果。
表4为现有技术的灌浆材料的各项指标数据。
根据上述实施例1至3及表1至表4得知：通过调节本发明灌浆材料中各添加组分的比例，得出了本发明的注浆材料制得的浆体在流动度、初凝时间、终凝时间、抗压强度四个指标的试验结果数据，本发明的灌浆材料制得的浆体在流动度、初凝时间、终凝时间及抗压强度四项指标均得到明显的优化，本发明制得的含砂浆体的初凝时间保持在20min左右，终凝时间保持在25～40min，试件的抗压强度随着龄期的增长稳定提高，相比现有技术2h的初凝时间及8h的终凝时间，本发明的初凝时间及终凝时间大幅减小，试件的抗压强度在3h时已经达到28.6mpa，而现有技术的抗压强度在1d时才达到本发明3h时的水平，试件的抗压强度在10h时已经达到36.5mpa，而现有技术的抗压强度在7d时才达到本发明在10h时才达到本发明10h时的水平，由上述试验结果得知，本发明的灌浆材料不仅大幅缩短了初凝时间及终凝时间，而且其抗压强度也在短时间内达到要求，相比现有技术，在性能上有着明显的提升。
在实际施工当中，浆体的初凝时间及终凝时间的具体长短对隧道注浆工程、边坡加固、道路抢修的施工尤为重要，而目前的注浆材料初凝时间及终凝时间较长,按照隧道正常工序使用时，隧道已进行了1次爆破作业，造成隧道内距离注浆位置30米内不可进行爆破，否则在自重和爆破扰动附加荷载作用下往往发生沉降变形，本发明鉴于上述技术问题，目的是通过不同组分及比例来调节浆体的初凝时间和终凝时间，避免了现有技术中浆体初凝时间和终凝时间不合理造成施工不能同步进行的缺陷。
在上述三个实施例中，实施例二中浆体的初凝时间、终凝时间两项指标为满足隧道注浆工程施工优选的指标，实施例二的注浆材料在保证了抗压强度的同时，使浆体的初凝时间和终凝时间恰好满足施工工序时间要求，使施工得以连续进行。在满足隧道注浆质量要求的前提下，注浆施工与隧道爆破工序紧密结合，充分考虑隧道施作锚杆(包括注浆)至下一循环爆破开挖的工序用时，在满足隧道循环爆破开挖间隔时段的同时，进一步缩短了锚杆注浆施工位置和爆破施工位置的距离，传统的锚杆注浆材料在隧道施工过程中，由于注浆材料的初、终凝时间长，隧道内距离注浆施工位置30米范围内不可进行爆破作业，本发明的锚杆注浆材料由于初凝时间缩短至20min左右，终凝时间缩短在25～40min，而常规普通水泥注浆材料的调节、加料、拌合、凝固等过程所需的时间一般为5h至8h，在此时间段内，本发明的注浆材料已完成初凝及终凝，而现有技术的注浆材料均未完成初凝和终凝，采用本发明的注浆材料，使隧道周边围岩在短时间内可以形成稳定的加固圈及承载拱，避免了在30米内爆破时，由于爆破振动作用使隧道出现沉降变形，进而使隧道施工工序按时循环进行，提高了整个工程的施工进度。
综上所述，本发明的快凝型可调凝灌浆材料在加入一定比例的水或河沙/人工砂/石英砂后制得的砂浆可应用于隧道锚杆注浆及其他灌浆；加入一定比例的水、小石或中石可制得浇注料，所述浇筑料可用于道路抢修等需要短时完成的工程应用，通过发明人的若干试验结果得出，本发明的快凝型可调凝灌浆材料能够根据工程的特殊要求调节凝结时间，在需要短时完成的工程领域能够将初凝时间调节至20min左右，终凝时间缩短在25-40min，满足隧道锚杆注浆、防水堵漏等工程领域，而现有技术的灌浆材料均无法将凝结时间调节至与本发明相同或低于本发明的凝结时间，现有技术的灌浆材料应用领域范围狭窄，局限性强，本发明的灌浆材料能够调节凝结时间，使本发明的凝结时间满足多数工程的施工要求，扩大了应用领域及范围，实用性强，具有突出的实质性特点及显著的进步。
这里需要说明的是：本发明的一种快凝型可调凝灌浆材料配方的应用领域不限于上述领域的应用，上述应用领域仅是本发明具有代表性的应用领域，其他任何利用到本发明配方的应用均在本发明的保护范围之内，在此不再赘述。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。