注浆材料及其应用

本发明属于建筑施工材料，具体涉及一种注浆材料及其应用。

背景技术：

1、地下工程施工时，富水砂卵石地层是常遇到的复杂地层。然而，富水砂卵石地层存在结构松散、胶结能力差、自稳能力弱、颗粒间的孔隙较大、渗透性强，是一种典型的力学不稳定地层，在地下工程的施工过程中，容易发生涌水、涌砂等现象。因此如何针对富水砂卵石地层渗透水问题，进行有效的防治堵漏，保障地下工程的安全建设施工，具有重要意义。

2、针对富水砂卵石地层的渗漏问题，注浆法因具有堵漏效果好、施工效率高及工程成本低等优点，被广泛使用。然而，传统浆液存在有离析严重、凝结时间调节精度不够、稳定性差、固结体失水收缩性大、强度分布不均、抗地下动水侵蚀能力差等缺点，因此无法很好的满足富水砂卵石地层中的渗透水堵漏要求，例如传统水泥基浆液在富水砂卵石地层注浆时，抗动水冲刷能力差，浆液易离析，注浆堵水效果差。如何选取合适浆液运用于富水砂卵石地层堵水中，是一直以来的难题。同时，目前工作报告中指出“需扎实做好碳达峰、碳中和各项工作，优化产业结构和能源结构”。因此，随着材料科学的进一步发展，注浆材料在未来的发展趋势将逐步由“高碳”的传统水泥基类无机材料转向多种“低碳”的无机材料或有机高分子材料。

技术实现思路

1、本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种注浆材料及其应用。该注浆材料具有优异的抗动水冲刷能力，浆液不易离析，注浆堵水效果好，且对环境友善。

2、在本发明的一个方面，本发明提出了一种注浆材料。根据本发明的实施例，该注浆材料包括15-25重量份的丙烯酸盐和15-40重量份的锂基膨润土。

3、根据本发明上述实施例的注浆材料，包括15-25重量份的丙烯酸盐和15-40重量份的锂基膨润土，丙烯酸盐凝结时间可控、遇水膨胀率大，其形成的凝胶体是高韧性的弹性体，具有极高的抗渗性能，但丙烯酸盐粘度低，抗动水冲蚀能力差，而锂基膨润土不仅具有优异的吸水膨胀性、高吸附性和低渗透性，还具有优异的增稠能力，从而克服了丙烯酸盐粘度低，抗动水冲蚀能力差的问题，所以得到的注浆材料具有良好吸水膨胀能力和加固防渗能力，在动水条件下可以注浆堵水，且丙烯酸盐与锂基膨润土可以形成交错式的空间网状结构，该空间网状结构十分稳定，不仅具有良好的保水润滑性，防止浆液过早失水离析，还可以使注浆材料具有优异的力学性能，具有良好的抗拉变形能力。

4、特别是，发明人发现，控制丙烯酸盐和锂基膨润土的添加量，对注浆材料的性能有决定性的影响，具体地，在15-25重量份的丙烯酸盐的基础上，若锂基膨润土添加量小于15重量份，则膨润土表面接枝点多，聚合物网络密度大，过多的交联点使得浆液中形成的空间网状交联体结构稳定性和强度下降，浆液的抗动水冲刷能力减弱，同时，由于较大的聚合物网络密度使得浆液的容水量减小，浆液的析水率增加，不利于堵水加固地层；若锂基膨润土添加量大于40重量份，由于丙烯酸盐添加量的相对减少，使得膨润土颗粒之间的结合力弱，网络结构整体性变差，膨润土颗粒易脱落，聚合物网络容水量减小，浆液的稳定性变差，同时浆液变的粘稠，难以搅拌，具体地，得到的注浆材料的吸水性为110%-150%，膨胀性为120%-190%，析水率在2.1%-26%之间，表现出良好的分散性，同时，丙烯酸盐和锂基膨润土绿色、低碳、环保。由此，该注浆材料具有优异的抗动水冲刷能力，浆液不易离析，注浆堵水效果好，且对环境友善。

5、另外，根据本发明上述实施例的注浆材料还可以具有如下技术特征：

6、在本发明的一些实施例中，所述丙烯酸盐的粘度为1.2mpa∙s-2mpa∙s。由此，可以提高注浆材料的抗动水冲刷能力。

7、在本发明的一些实施例中，所述丙烯酸盐的电导率为100ms/cm-200ms/cm。由此，可以提高注浆材料的抗动水冲刷能力。

8、在本发明的一些实施例中，所述丙烯酸盐包括丙烯酸镁、丙烯酸钙、丙烯酸钠、丙烯酸锌和丙烯酸钾中的至少之一。

9、在本发明的一些实施例中，所述锂基膨润土的颗粒大小为550目-650目。由此，可以提高注浆材料的抗动水冲刷能力。

10、在本发明的一些实施例中，所述锂基膨润土的蒙脱石质量含量不小于85%。由此，可以提高注浆材料的抗动水冲刷能力。

11、在本发明的一些实施例中，所述锂基膨润土的膨胀倍数为35-45倍。由此，可以提高注浆材料的抗动水冲刷能力。

12、在本发明的一些实施例中，还包括溶剂、交联剂、引发剂、促进剂和乳化剂中的至少之一。由此，该注浆材料具有优异的抗动水冲刷能力，浆液不易离析，注浆堵水效果好。

13、在本发明的一些实施例中，还包括39-70重量份的所述溶剂、1.5-2.5重量份的所述交联剂、0.5-1.5重量份的所述引发剂、1.5-2.5重量份的所述促进剂和0.1-0.2重量份的所述乳化剂。由此，该注浆材料具有优异的抗动水冲刷能力，浆液不易离析，注浆堵水效果好。

14、在本发明的一些实施例中，所述交联剂包括n，n’-亚甲基双丙烯酰胺、二乙烯基苯和二异氰酸酯中的至少之一。

15、在本发明的一些实施例中，所述引发剂包括过硫酸铵和过硫酸钾中的至少之一。

16、在本发明的一些实施例中，所述促进剂包括三乙醇胺和四甲基乙二胺中的至少之一。

17、在本发明的一些实施例中，所述乳化剂包括十二烷基苯磺酸钠、十二烷基硫酸钠和二异丁基萘磺酸钠中的至少之一。

18、本发明的另一个方面，本发明提出了上述注浆材料在地下工程的应用。

19、本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

技术特征：

1.一种注浆材料，其特征在于，包括15-25重量份的丙烯酸盐和15-40重量份的锂基膨润土。

2.根据权利要求1所述的注浆材料，其特征在于，所述丙烯酸盐的粘度为1.2mpa∙s-2mpa∙s。

3.根据权利要求1或2所述的注浆材料，其特征在于，所述丙烯酸盐的电导率为100ms/cm-200ms/cm；

4.根据权利要求1或2所述的注浆材料，其特征在于，所述锂基膨润土的颗粒大小为550目-650目。

5.根据权利要求1或2所述的注浆材料，其特征在于，所述锂基膨润土的蒙脱石质量含量不小于85%。

6.根据权利要求1或2所述的注浆材料，其特征在于，所述锂基膨润土的膨胀倍数为35-45倍。

7.根据权利要求1所述的注浆材料，其特征在于，还包括溶剂、交联剂、引发剂、促进剂和乳化剂中的至少之一。

8.根据权利要求7所述的注浆材料，其特征在于，还包括39-70重量份的所述溶剂、1.5-2.5重量份的所述交联剂、0.5-1.5重量份的所述引发剂、1.5-2.5重量份的所述促进剂和0.1-0.2重量份的所述乳化剂。

9.根据权利要求7或8所述的注浆材料，其特征在于，所述交联剂包括n，n’-亚甲基双丙烯酰胺、二乙烯基苯和二异氰酸酯中的至少之一；

10.权利要求1-9中任一项所述注浆材料在地下工程的应用。

技术总结
本发明提出了一种注浆材料及其应用。该注浆材料包括15‑25重量份的丙烯酸盐和15‑40重量份的锂基膨润土。该注浆材料具有优异的抗动水冲刷能力，浆液不易离析，注浆堵水效果好，且对环境友善。

技术研发人员：李佐春,王贵和,杨宇友,熊一凡,张浩男
受保护的技术使用者：中国地质大学（北京）
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12