粉細砂層用酸性水玻璃漿液的製作方法
2023-05-28 05:01:26
專利名稱：粉細砂層用酸性水玻璃漿液的製作方法
技術領域：
本發明屬於建築用注漿材料的改進。
在地鐵修建過程中，常遇到粉細砂層地層結構。如北京地鐵的地層即為粉細砂層。在這種地層中，多為透鏡狀結構出現。開挖時易坍塌。為了加固粉細砂層，通常，可以注入以下幾種漿液1、帶顆粒的水泥漿液，這種漿液很難注入;
2、有機類化學漿液，這種漿液比較容易注入，但價格昂貴，不適用於大體積加固，且汙染環境;
3、鉻木素漿液，這種漿液有毒，不宜使用;
4、水玻璃漿液，如水玻璃-氯化鈣漿液，水玻璃-鋁酸鈉漿液。這些漿液中，有的工藝複雜，有的注漿材料奇缺，還有較強的鹼性汙染。因而，粉細砂層加固注漿成了地鐵暗挖法施工中的難題。如果解決不好粉細砂層加固問題，就不能切實保證暗挖地鐵的施工安全。
水玻璃注漿液的基本原理水玻璃漿液分酸性水玻璃漿液和鹼性水玻璃漿液兩種。水玻璃的凝固時間與其溶液的PH值的關係見
圖1。
從圖1中可知水玻璃的凝固可以分成三個區，即酸性區、中性區和鹼性區。以中性區膠凝最快。
由於中性區膠凝過快，漿液滲透能力極差。只能採取雙液注漿才能實施。鹼性區水玻璃，因鈉離子的溶脫，固結晶體極易潰散。不僅固砂強度低，而且有強烈的鹼溶出，由此而造成環境汙染。酸性區水玻璃，由於聚合物呈多聚矽酸形式存在，不僅固砂強度高，不溶於水，而且性能穩定。在同樣條件下，它比鹼性水玻璃的固砂強度高5～10倍，是目前國內外公認的一種比較理想的漿液。
但長期以來，由於酸性水玻璃的配製方法、注漿工藝等問題沒有得到解決。因此，目前還沒有得到很好的應用。
本發明提供了一種粉細砂層酸性水玻璃漿液。在該漿液中，加入了一定量的緩凝劑，使其延緩了在砂中的固化時間。該漿液滲透性很好，向周圍的擴散能力幾乎相等。滲透比較均勻。該漿液在配製固化過程中，溶於水的Na2SO4包含在凝膠體中，遇水滲出後，不攜帶或很少攜帶SiO2。因此，使固砂體的強度不會降低。經河南省水科所試驗證明酸性水玻璃在水中浸泡三年零四個月後，其抗壓強度接近28天時的抗壓強度。通過8米和19米水頭滲壓3個月和7個月。其抗壓強度比28天時的強度還高。目前，經過7年時間試驗的試件還完好無損。因此，酸性水玻璃漿液固砂體的強度的減退是很緩慢的。
本發明採用以下材料;並按下述重量百分比進行配製水玻璃25～36%硫酸4.5～6.5%醋酸0.12～0.4%(碳酸氫鈉0.07～0.1%)水58～70%注漿液的配製過程首先用水將水玻璃稀釋至10～20Be′。然後，用水將硫酸稀釋成17～32%的稀硫酸。第三步，將醋酸與稀釋後的硫酸混合成混合酸。將配製好的水玻璃加入稀硫酸和醋酸混合在一起的稀酸中，攪拌均勻，使PH＝3～4.5。每種材料在漿液中所佔重量百分比如上所述。
漿液的另一種配製過程用水將水玻璃稀釋至10～20Be′。然後，用水將硫酸稀釋成17～32%的稀硫酸。將稀釋後的水玻璃加入稀硫酸中。當PH值接近2時，用碳酸氫鈉稀溶液調至PH＝3～4.5。每種材料在漿液中的重量百分比如上所述。
實施例1首先用水將水玻璃稀釋至20Be′。然後，用水將硫酸稀釋成30%的稀硫酸。第三步，將醋酸與稀釋後的硫酸混合成混合酸。將配製好的水玻璃加入稀硫酸和醋酸混合在一起的稀酸中，攪拌均勻，使PH＝3～4.5。每種材料在漿液中所佔重量百分比如上所述。
實施例2用水將水玻璃稀釋至15Be′。然後，用水將硫酸稀釋成25%的稀硫酸。將稀釋後的水玻璃加入稀硫酸中。當PH值接近2時，用碳酸氫鈉稀溶液調至PH＝3。每種材料在漿液中的重量百分比如上所述。
本發明與現有技術相比具有以下優點1、配製好的漿液穩定性好，可採用單液注入;
2、該漿液可根據地層酸鹼度調整，以保證在預定時間內凝固;
3、水玻璃在細砂中的滲透性很好，向周圍的擴散能力幾乎相等，滲透比較均勻。通常，每立方漿液可固結砂體4.2～4.8米3;
4、漿液強度可在0.1～1.5MP範圍內調整，以滿足各種工程需要;
5、漿液固砂強度穩定，在潮溼情況下，強度不降低。
權利要求
1.一種粉細砂層酸性水玻璃漿液，其特徵在於該漿液由含量為25～35%的水玻璃、含量為4.5～6.5%的硫酸、含量為0.1～1.5%的醋酸(或含量為0.1～1.0%的碳酸氫鈉)和57～70%的水組成。
2.一種粉細砂層酸性水玻璃漿液的配製方法，其特徵在於首先用水將水玻璃稀釋至10～20Be′，然後用水將硫酸稀釋至17～32%的稀硫酸，第三步，將醋酸與稀釋後的硫酸混合成混合酸，將配製好的水玻璃加入稀硫酸和醋酸混合在一起的稀酸中，攪拌均勻，使PH＝3～4.5，每種材料在漿液中所佔重量百分比為水玻璃25～36%;硫酸4.5～6.5%;醋酸0.12～0.4%;水58～70%。
3.一種粉細砂層酸性水玻璃漿液的另一種配製方法，其特徵在於用水將水玻璃稀釋至10～20Be′，然後，用水將硫酸稀釋成17～32%的稀硫酸，將稀釋後的水玻璃加入稀硫酸中。當PH值接近2時，用碳酸氫鈉稀溶液調至PH＝3～4.5，每種材料在漿液中的重量百分比為水玻璃25～36%;硫酸4.5～6.5%;碳酸氫鈉0.07～0.1%;水58～70%。
全文摘要
一種粉細砂層用酸性水玻璃漿液。該漿液由含量為25～35％的水玻璃、4.5～6.5％的硫酸、0.1～1.5％的醋酸(或含量為0.1～1.0％的碳酸氫鈉)和57～70％的水組成。該漿液穩定性好，可採用單液注入。該漿液可根據地層酸鹼度調整，以保證在預定時間內凝固。水玻璃在細砂中的滲透性很好。通常每立方漿液可固結砂體4.2～4.8米
文檔編號E02D3/12GK1055568SQ9010027
公開日1991年10月23日 申請日期1990年4月12日 優先權日1990年4月12日
發明者王軍, 王迎賓, 平正杰, 宋鳳珠, 韓忠存, 蔣學行 申請人:鐵道部隧道工程局科學研究所