一种水下不分散速凝灌浆堵漏复合材料及制备方法
技术领域
本发明属于灌浆施工技术领域，具体为一种水下不分散速凝灌浆堵漏复合材料及制备方法。
背景技术
普通水泥浆液存在凝结时间长、强度上升慢，在水中易分散等特点，尤其在高水压、动水条件下，浆液冲刷流失严重，难以达到堵水目的。
常规做法采用单液水泥浆添加速凝剂、早强剂等方式，能够缩短一定程度加快浆液凝结时间，但存在凝结时间控制困难的问题，时间过短满足不了制浆及泵送时间要求，时间长又达不到堵水要求。采用水泥-水玻璃双液注浆，虽然浆液凝结时间短、强度上升快，因水解作用后期强度会逐渐降低，收缩破碎，重新形成渗漏通道，耐久性差。不论是单液水泥浆添加速凝剂还是水泥-水玻璃双液浆，抗动水冲刷能力较差，尤其是在复杂地质环境中堵水效果均不理想。随着我国工程建设的快速发展和对绿色材料要求的进一步提高，急需要从材料学上对常规注浆材料做出改变，对新型绿色材料的研发和推广应用成为未来发展的重点。
发明内容
本发明为解决动水条件下的灌浆堵漏难题，提供了一种水下不分散速凝灌浆堵漏材料及制备方法。本发明材料具有抗分散效果好、凝结时间短且可调、强度上升快，浆液流动性和稳定性好，灌浆堵漏效果明显。
本发明目的通过以下技术方案来实现：
一种水下不分散速凝灌浆堵漏复合材料，包括硫铝酸盐水泥、水、增稠剂、复合型减水剂、复合型粘土矿物稳定剂、絮凝剂；
所述增稠剂占硫铝酸盐水泥重量的0.5～1.5％，所述复合型减水剂占硫铝酸盐水泥重量的0.8～1.2％，所述复合型粘土矿物稳定剂占硫铝酸盐水泥重量的1.6～2.0％，所述絮凝剂占硫铝酸盐水泥重量的1.5～2.0％。
进一步，所述硫铝酸盐水泥水灰比为0.6：1～0.8：1。
进一步，所述增稠剂为羧甲基纤维素钠。羧甲基纤维素钠是一种白色颗粒状粉末，具有粘合、增稠、增强、乳化、保水、悬浮等作用，能够增加浆液的粘度，提高浆液的抗分散能力。
进一步，所述复合型减水剂为木质素磺酸盐或萘系高效减水剂中的一种或多种。其中，木质素磺酸盐更进一步优选为木质素磺酸钙或木质素磺酸钠中的一种。木质素磺酸钠及木质素磺酸钙是一种高分子聚合物，棕黄色粉末，属阴离子型表面活性剂，对水泥有吸附分散作用，使用后能够减缓浆液的凝结速度。萘系高效减水剂优选为萘磺酸盐甲醛缩合物，其为棕黄色粉末，材料来源非常丰富，对水泥有很强的分散作用，能够提高混凝土的坍落度，减少沁水率，对混凝土有显著的早强、增强效果，使用后能够提高浆液的流动性和强度。
进一步，所述复合型粘土矿物稳定剂为膨润土或凹凸棒土中的一种或两种。膨润土是以蒙脱石为主要矿物成分的非金属矿产，具有良好的吸附性和膨胀性，使用后能够提高浆液的稳定性和流动性。凹凸棒土是一种具链层状结构的含水富镁铝硅酸盐粘土矿物，有独特的分散、耐高温、抗盐碱等良好的胶体性质和较高的吸附脱色能力，并具有一定的可塑性及粘结力，使用后可以能够提高浆液的稳定性和流动性。
进一步，所述絮凝剂为改性有机高分子纤维素类，包含活性碳酸钙、改性纤维素醚等。
进一步，所述复合材料还包括改性磷石膏，其加入量占硫铝酸盐水泥重量的0.5～1.5％。改性磷石膏可以提高初期流动性10％以上，初凝时间在可控范围内延长20～30min，有助于远距离浆料泵送，且不损失结实体后期强度。
本申请中所述萘磺酸盐甲醛缩合物，改性纤维素醚或改性磷石膏，都是本领域的常规材料，采用常规的类型种类即可，本领域技术人员也可以直接购买。
一种水下不分散速凝灌浆堵漏复合材料的制备方法，包括：
1)取硫铝酸盐水泥、增稠剂、复合型减水剂、絮凝剂和改性磷石膏，干拌混合并拌和均匀得到混合料；
2)称取水和复合型粘土矿物稳定剂，从称取的水中取少量水将复合型粘土矿物稳定剂充分溶解；
3)将步骤2)中剩余的水加入到步骤1)制得的混合料中搅拌，再将步骤2)中溶解的稳定剂加入混凝料中充分搅拌即得到水下不分散速凝灌浆堵漏复合材料。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明灌浆堵漏材料具有良好的浆液流动性，能够通过注浆泵轻松送入注浆地层，不易堵管、堵泵；本发明灌浆堵漏材料具有优异的抗分散性，注浆材料进水水中能够保持优异的抗分散性，不易被水冲蚀，浆液留存率高，能够大幅度减少材料灌注量，节约施工成本。
本发明灌浆堵漏材料可调节凝结时间，通过材料配比可使凝结时间在需要的范围内调节，既能满足泵送时间需要，也能达到堵水要求。
本发明灌浆堵漏材料稳定性好，沁水率低，基本不沁水，后期浆液结石率高；前期强度正常快、后期强度高，耐久性能好。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1
本实施例水下不分散速凝灌浆堵漏复合材料的各组分如下：
硫铝酸盐水泥10份，水6份，羧甲基纤维素钠0.1份，木质素磺酸钙0.03份，萘磺酸盐甲醛缩合物0.07份，膨润土0.08份，凹凸棒土0.1份，活性碳酸钙0.15份，改性磷石膏0.1份。
本实施例水下不分散速凝灌浆堵漏复合材料的制备过程如下：
1)取硫铝酸盐水泥、羧甲基纤维素钠、木质素磺酸钙、萘磺酸盐甲醛缩合物和活性碳酸钙，改性磷石膏干拌混合并拌和均匀得到混合料；
2)称取水和复合型粘土矿物稳定剂，从称取的水中取适量水将膨润土和凹凸棒土充分溶解；
3)将步骤2)中剩余的水加入到步骤1)制得的混合料中搅拌，再将步骤2)中溶解的膨润土和凹凸棒土加入混凝料中充分搅拌即得到水下不分散速凝灌浆堵漏复合材料。
本实施例复合材料性能指标如下：
初始流动度为280mm，30min经时流动度保持在250mm；初凝时间2h，终凝时间5h；7d水陆强度比为90％，28d水陆强度比为95％；沁水率为0.3％；抗分散性悬浊物含量为110mg/L。
实施例2
本实施例水下不分散速凝灌浆堵漏复合材料的各组分如下：
硫铝酸盐水泥10份，水6份，羧甲基纤维素钠0.1份，木质素磺酸钙0.05份，萘磺酸盐甲醛缩合物0.07份，膨润土0.06份，凹凸棒土0.12份，活性碳酸钙0.18份，改性磷石膏0.1份。
制备方法同实施例1。
本实施例复合材料性能指标如下：
初始流动度为240mm，30min经时流动度保持在220mm；初凝时间1.5h，终凝时6h；7d水陆强度比为75％，28d水陆强度比为83％；沁水率为0.4％；抗分散性悬浊物含量为130mg/L。
实施例3
本实施例水下不分散速凝灌浆堵漏复合材料的各组分如下：
硫铝酸盐水泥10份，水8份，羧甲基纤维素钠0.1份，木质素磺酸钙0.03份，萘磺酸盐甲醛缩合物0.05份，膨润土0.1份，凹凸棒土0.1份，改性纤维素醚0.2份，改性磷石膏0.1份。
制备方法同实施例1。
本实施例复合材料性能指标如下：
初始流动度为220mm，30min经时流动度保持在210mm；初凝时间1.2h，终凝时6.5h；7d水陆强度比为72％，28d水陆强度比为85％；沁水率为0.5％；抗分散性悬浊物含量为120mg/L。
实施例4
本实施例水下不分散速凝灌浆堵漏复合材料的各组分如下：
硫铝酸盐水泥10份，水8份，羧甲基纤维素钠0.1份，木质素磺酸钙0.05份，萘磺酸盐甲醛缩合物0.05份，膨润土0.1份，凹凸棒土0.1份，絮凝剂改性纤维素醚0.2份，改性磷石膏0.1份。
制备方法同实施例1。
本实施例复合材料性能指标如下：
初始流动度为210mm，30min经时流动度保持在200mm；初凝时间1.0h，终凝时7h；7d水陆强度比为70％，28d水陆强度比为80％；沁水率为0.4％；抗分散性悬浊物含量为130mg/L。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
