一種用於廢棄管道充填的高水充填材料的製作方法

2023-06-04 15:28:56

一種用於廢棄管道充填的高水充填材料的製作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種用於廢棄管道充填的高水充填材料，具體涉及一種地下長距離廢棄管道充填密實的充填材料。
【背景技術】
[0002]埋入地下的廢棄管道(輸送汙水、石油以及天然氣等)，隨著城市建設規模擴展及社會經濟發展，其安全風險很大。為防止管道結構破壞而引起地面塌陷、有毒有害氣體溢出等安全隱患，需選擇合適的充填材料對廢棄的管道進行充填密實治理。治理方案應兼顧經濟、技術、環保和可行性的要求。由於管道大部分處於居民小區或交通繁華地帶，且在管線上部基本都有建築物，不適宜採用直接開挖回填的方式處置管道，採用高水材料輸送充填的方式進行廢棄管道加固成為可行的技術方案。該技術不僅不影響上部結構建築物，且能節省人力財力，並減少施工環節對外部環境的影響。
[0003]目前，國內外關於採用充填處置廢棄管道的研究開展的很少，有關管道充填的技術主要集中在石油鑽井加固和礦區充填加固等方面，這些工程一般注漿量較少，充填材料多採用水泥、粉煤灰為主要原料，並附加穩定劑、膨潤土等外加劑形成的水泥漿體系，這種材料因成本高而不適合用於大規模注漿工程。國際上，日本進行過廢棄管道的充填工作，充填材料以細砂為主，用水泥做固化劑，附加起泡劑、膨潤土等外加劑。但此類材料流動性較差，在長距離輸送時不能滿足要求。

【發明內容】

[0004]本發明的目的是提供一種用於廢棄管道充填的高水充填材料，該高水充填材料具有料漿和易性好，凝固時間可調，固化過程中伴有一定的體積膨脹，能夠解決廢舊管道充填過程中的長距離輸送和充盈地下空間的問題。
[0005 ]為了解決以上技術問題，本發明的技術方案為:
[0006]—種用於廢棄管道充填的高水充填材料，由以下重量份的組分組成:粉煤灰為60-85份，增稠保水劑1-5份，激發劑8-15份，膠結劑5-10份，引氣劑0.025-0.085份，改良劑
0.05-0.15份，緩凝劑0.3-2份。
[0007]各組分的作用如下:
[0008]增稠保水劑:羥丙基甲基纖維素在鹼性條件下依舊能夠增加漿體的粘度和凝聚性能，降低漿體的泌水性。鋁酸鈉能夠提高溶液的鹼度，其中的鋁離子能夠加速鈣礬石的形成，將漿體中的自由水轉變為結合水。
[0009]激發劑:鹼性激發劑能夠破壞粉煤灰的矽氧網狀結構，使之發生溶解、縮聚、聚合等水化反應最終生成高耐久的膠凝物質。
[0010]膠結劑:膠結劑自身能從漿體變成堅固的石狀體，並能膠結其他物料，製成有一定機械強度的複合固體，可以提高充填後的充填材料的強度，提高充填作用。
[0011 ]引氣劑:鋁粉在鹼性條件下能產生氣體，另外由於表面活性劑的加入會料漿在拌合過程中引入空氣而形成大量微小、封閉而穩定氣泡，能使料漿體積膨脹。另外由於引氣劑的加入可以提高充填材料的抗凍性能，還可以提高充填材料的和易性，使充填材料更容易慄送。
[0012]改良劑:改良劑能夠改善料漿的懸浮性能，在管路中久置時不會沉澱濾水，還能改善料漿的和易性，更容易在管路中輸送。
[0013]緩凝劑:可以降低充填材料的水化速度和水化熱、延長凝結時間，進而能夠調節料漿初凝時間適應於充填材料的長距離輸送。
[0014]優選的，上述用於廢棄管道充填的高水充填材料，由以下重量份的組分組成:粉煤灰為65-85份，增稠保水劑1-4份，激發劑8-12份，膠結劑6_10份，引氣劑0.035-0.085份，改良劑0.06-0.15份，緩凝劑0.5-1.5份。
[0015]優選的，上述用於廢棄管道充填的高水充填材料，由以下重量份的組分組成:粉煤灰為70-80份，增稠保水劑2-4份，激發劑9-11份，膠結劑8_10份，引氣劑0.035-0.075份，改良劑0.06-0.1份，緩凝劑0.5-1份。
[0016]優選的，所述增稠保水劑為羥丙基甲基纖維素和鋁酸鈉的混合物。羥丙基甲基纖維素能夠增加漿體的粘度和凝聚性能，降低漿體的泌水性。鋁酸鈉能夠提高溶液的鹼度，其中的鋁離子能夠加速鈣礬石的形成，吸收漿液中大量的自由水。
[0017]進一步優選的，羥丙基甲基纖維素和鋁酸鈉的重量比為1-2:5-10。
[0018]優選的，所述激發劑為生石灰粉、矽酸鈉和硫酸鈉的混合物。生石灰和矽酸鈉水溶液呈鹼性，能夠粉煤灰S1-O和Al-O鍵的斷裂，使其潛在的活性得到充分發揮，硫酸鈉能夠促進水泥礦物的水化作用，是對鹼激發的一個有效補充。這三種激發劑科學配比，能夠較好的激發工業廢渣的活性，能夠使充填體產生較好的早期強度和後期強度。
[0019]進一步優選的，生石灰粉、矽酸鈉和硫酸鈉的重量比為5-6:2-3:1-2。
[0020]優選的，膠結劑為矽酸鹽水泥和礦渣微粉的混合物。矽酸鹽水泥是一種常用的膠凝材料，加入水後，水泥中的熟料礦物經過一系列水化反應最終形成水泥石。礦渣微粉具有潛在水硬性，水泥礦物水化產生的氫氧化鈣能夠激發其潛在活性，此兩種料作為膠結劑其水化反應能夠相互促進，達到更好的膠凝效果。
[0021 ]進一步優選的，矽酸鹽水泥和礦渣微粉的重量比為2-3:1-2。
[0022]優選的，引氣劑為鋁粉和十二烷基硫酸鈉的混合物。鋁粉在鹼性條件下能夠發生化學反應產生氣體，十二烷基硫酸鈉是一種表面活性劑，加入後在漿體攪拌過程中會使漿體混入微小氣泡，改善料漿的輸送性能。
[0023]進一步優選的，鋁粉和十二烷基硫酸鈉的重量比為3-5:1-2。
[0024]優選的，改良劑為膨潤土、木質素磺酸鈣、萘磺酸鹽甲醛縮合物減水劑或聚羧酸鹽減水劑中的一種或幾種混合物。
[0025]優選的，緩凝劑為脫硫石膏粉、葡糖糖酸鈉或檸檬酸鈉中的一種或幾種混合物。
[0026]上述高水充填材料在充填地下廢棄管道中的應用。
[0027]上述高水充填材料的製備方法，包括如下步驟:
[0028]1、根據充填現場技術要求通過實驗確定各種材料配比。
[0029 ] 2、將各種料按配比加入幹混機幹混即得成品。
[0030]本發明的有益技術效果為:
[0031]1、本發明的高水充填材料具有良好的流動性，可以滿足長距離輸送，滿足了埋入地下的廢棄管道的充填，使得充填效果更好，節省了人力財力。
[0032]2、本發明的高水充填材料的固化膨脹率為5%?10%，可以解決廢舊管道充填過程中的長距離輸送和充盈地下空間的問題。
【具體實施方式】
[0033]下面結合具體實施例對本發明作進一步說明。
[0034]實施例1
[0035]一種用於廢棄管道充填的高水充填材料，由以下重量份的組分組成:粉煤灰為85份，增稠保水劑I份，激發劑8份，膠結劑5份，引氣劑0.085份，改良劑0.05份，緩凝劑0.3份。
[0036]增稠保水劑為羥丙基甲基纖維素和鋁酸鈉的混合物，羥丙基甲基纖維素和鋁酸鈉的重量比為1:5;激發劑為生石灰粉、矽酸鈉和硫酸鈉的混合物，生石灰粉、矽酸鈉和硫酸鈉的重量比為5:2:1;膠結劑為矽酸鹽水泥和礦渣微粉的混合物，矽酸鹽水泥和礦渣微粉的重量比為3:1;引氣劑為鋁粉和十二烷基硫酸鈉的混合物，鋁粉和十二烷基硫酸鈉的重量比為3:1改良劑為膨潤土;緩凝劑為脫硫石膏粉。
[0037]製備得到的高水充填材料在直徑為1.5m的廢舊管道中輸送的距離為5000m;充填體最終抗壓強度1.5MPa以上;固化過程的體積膨脹率為8.5%。
[0038]實施例2
[0039]一種用於廢棄管道充填的高水充填材料，由以下重量份的組分組成:粉煤灰為60份，增稠保水劑5份，激發劑15份，膠結劑10份，引氣劑0.025份，改良劑0.15份，緩凝劑2份。
[0040]增稠保水劑為羥丙基甲基纖維素和鋁酸鈉的混合物，羥丙基甲基纖維素和鋁酸鈉的重量比為2:7;激發劑為生石灰粉、矽酸鈉和硫酸鈉的混合物，生石灰粉、矽酸鈉和硫酸鈉的重量比為6:2:1;膠結劑為矽酸鹽水泥和礦渣微粉的混合物，矽酸鹽水泥和礦渣微粉的重量比為3:2;引氣劑為鋁粉和十二烷基硫酸鈉的混合物，鋁粉和十二烷基硫酸鈉的重量比為3:2改良劑為木質素磺酸鈣;緩凝劑為葡糖糖酸鈉。
[0041 ]製備得到的高水充填材料在直徑為2m的廢舊管道中輸送的距離為3500m;充填體最終抗壓強度4Mpa以上;固化過程的體積膨脹率為4.5 %。
[0042]實施例3
[0043]一種用於廢棄管道充填的高水充填材料，由以下重量份的組分組成:粉煤灰為80份，增稠保水劑3份，激發劑1份，膠結劑7份，引氣劑0.05份，改良劑0.1份，緩凝劑I份。
[0044]增稠保水劑為羥丙基甲基纖維素和鋁酸鈉的混合物，羥丙基甲基纖維素和鋁酸鈉的重量比為1:8;激發劑為生石灰粉、矽酸鈉和硫酸鈉的混合物，生石灰粉、矽酸鈉和硫酸鈉的重量比為6:3:1;膠結劑為矽酸鹽水泥和礦渣微粉的混合物，矽酸鹽水泥和礦渣微粉的重量比為3:2;引氣劑為鋁粉和十二烷基硫酸鈉的混合物，鋁粉和kl2的重量比為4:1;改良劑為萘磺酸鹽甲醛縮合物減水劑;緩凝劑為葡糖糖酸鈉和檸檬酸鈉的混合物。
[0045]製備得到的高水充填材料在直徑為1.5m的廢舊管道中輸送的距離為4500m;充填體最終抗壓強度2Mpa以上;固化過程的體積膨脹率為5.5%。
[0046]實施例4
[0047]—種用於廢棄管道充填的高水充填材料，由以下重量份的組分組成:粉煤灰為70份，增稠保水劑2份，激發劑11份，膠結劑10份，引氣劑0.075份，改良劑0.06份，緩凝劑0.5份。
[0048]增稠保水劑為羥丙基甲基纖維素和鋁酸鈉的混合物，羥丙基甲基纖維素和鋁酸鈉的重量比為1:5;激發劑為生石灰粉、矽酸鈉和硫酸鈉的混合物，生石灰粉、矽酸鈉和硫酸鈉的重量比為6:2:2;膠結劑為矽酸鹽水泥和礦渣微粉的混合物，矽酸鹽水泥和礦渣微粉的重量比為I: I ；引氣劑為招粉和十一■燒基硫酸納的混合物，招粉和十一■燒基硫酸納的重量比為5:1;改良劑為膨潤土和木質素磺酸鈣的混合物;緩凝劑為脫硫石膏粉和葡糖糖酸鈉的混合物。
[0049]製備得到的高水充填材料在直徑為1.5m的廢舊管道中輸送的距離為4000m;充填體最終抗壓強度3Mpa以上;固化過程的體積膨脹率為7.5%。
[0050]上述雖然對本發明的【具體實施方式】進行了描述，但並非對發明保護範圍的限制，所屬領域技術人員應該明白，在本發明的技術方案的基礎上，本領域技術人員不需要付出創造性勞動即可做出的各種修改或變形仍在本發明的保護範圍內。
【主權項】
1.一種用於廢棄管道充填的高水充填材料，其特徵在於:由以下重量份的組分組成:粉煤灰為60-85份，增稠保水劑1-5份，激發劑8-15份，膠結劑5-10份，引氣劑0.025-0.085份，改良劑0.05-0.15份，緩凝劑0.3-2份。2.根據權利要求1所述的用於廢棄管道充填的高水充填材料，其特徵在於:由以下重量份的組分組成:粉煤灰為65-85份，增稠保水劑1-4份，激發劑8-12份，膠結劑6_10份，引氣劑0.035-0.085份，改良劑0.06-0.15份，緩凝劑0.5-1.5份。3.根據權利要求2所述的用於廢棄管道充填的高水充填材料，其特徵在於:由以下重量份的組分組成:粉煤灰為70-80份，增稠保水劑2-4份，激發劑9-11份，膠結劑8_10份，引氣劑0.035-0.075份，改良劑0.06-0.1份，緩凝劑0.5_1份。4.根據權利要求1-3任一所述的用於廢棄管道充填的高水充填材料，其特徵在於:所述增稠保水劑為羥丙基甲基纖維素和鋁酸鈉的混合物； 優選的，羥丙基甲基纖維素和鋁酸鈉的重量比為1-2:5-10。5.根據權利要求1-3任一所述的用於廢棄管道充填的高水充填材料，其特徵在於:所述激發劑為生石灰粉、矽酸鈉和硫酸鈉的混合物； 優選的，生石灰粉、矽酸鈉和硫酸鈉的重量比為5-6:2-3:1-2ο6.根據權利要求1-3任一所述的用於廢棄管道充填的高水充填材料，其特徵在於:膠結劑為矽酸鹽水泥和礦渣微粉的混合物； 優選的，矽酸鹽水泥和礦渣微粉的重量比為2-3:1-2 ο7.根據權利要求1-3任一所述的用於廢棄管道充填的高水充填材料，其特徵在於:引氣劑為招粉和十一■燒基硫酸納的混合物； 優選的，鋁粉和十二烷基硫酸鈉的重量比為3-5:1-28.根據權利要求1-3任一所述的用於廢棄管道充填的高水充填材料，其特徵在於:改良劑為膨潤土、木質素磺酸鈣、萘磺酸鹽甲醛縮合物減水劑或聚羧酸鹽減水劑中的一種或幾種混合物。9.根據權利要求1-3任一所述的用於廢棄管道充填的高水充填材料，其特徵在於:緩凝劑為脫硫石膏粉、葡糖糖酸鈉或檸檬酸鈉中的一種或幾種混合物。10.權利要求1-9任一所述的高水充填材料在充填地下廢棄管道中的應用。
【專利摘要】本發明公開了一種用於廢棄管道充填的高水充填材料，由以下重量份的組分組成：粉煤灰為60?85份，增稠保水劑1?5份，激發劑8?15份，膠結劑5?10份，引氣劑0.025?0.085份，改良劑0.05?0.15份，緩凝劑0.3?2份。本發明的高水充填材料具有良好的流動性，可以滿足長距離輸送，滿足了埋入地下的廢棄管道的充填，使得充填效果更好，節省了人力財力。高水充填材料的固化膨脹率為5％～10％，可以解決廢舊管道充填過程中的長距離輸送和充盈地下空間的問題。
【IPC分類】C04B38/02, C04B28/04
【公開號】CN105712738
【申請號】CN201610160278
【發明人】王國軍, 安伯超, 張國玉, 王清華, 呂學強, 林羿瀟, 王傳琪, 於相坤, 李傳磊, 張盛敏, 閆甫, 劉樂, 李金山, 劉敏, 陳英強, 柳玉明
【申請人】山東安實綠色開採技術發展有限公司