CN109761556B

CN109761556B - 早高强快速隧道锚杆锚索施工用粘合剂

Info

Publication number: CN109761556B
Application number: CN201910075678.9A
Authority: CN
Inventors: 彭峰; 张继昶
Original assignee: Beijing Ruiwei Century Railway Engineering Co ltd
Current assignee: Beijing Ruiwei Century Railway Engineering Co ltd
Priority date: 2019-01-25
Filing date: 2019-01-25
Publication date: 2022-12-23
Anticipated expiration: 2039-01-25
Also published as: CN109761556A

Abstract

本发明公开了一种早高强快速隧道锚杆锚索施工用粘合剂，其由如下重量份的原料组成：硫铝酸盐水泥100～120份或硅酸盐水泥80～100份、减水剂12～15份、速凝剂3～5份、膨胀剂8～10份、增稠剂2～3份、以及晶体硅切割砂浆1～2份。本发明的早高强快速隧道锚杆锚索施工用粘合剂可在短时间快速凝固，使得张拉强度达到设计要求，取得了良好的效果，保证了施工工序紧密衔接，节省了大量的工期和成本。

Description

早高强快速隧道锚杆锚索施工用粘合剂

技术领域

本发明涉及锚固的技术领域，尤其涉及一种注浆锚固材料。

背景技术

锚杆锚索是隧道、桥梁、地下车站等地下工程施工中加强主动支护的重要方法。在岩锚支护施工过程中，锚索或锚杆的锚固通常采用的做法是先在需要锚固的岩体部位钻孔，然后插入锚索或锚杆，灌注水泥浆或水泥砂浆粘接锚固。但是，传统锚杆锚索进行常规浆材注浆后，由于普通水泥锚固剂硬化时间长，灌浆后需要较长的待凝等强时间，短时间内强度达不到设计张拉强度，影响后续的锚索或锚杆的张拉锁定、支护、开挖等衔接工序，而且易与其它施工工序相互干扰，工期要求紧张的工程往往受到严重的制约，无形中增加施工成本，其根本原因是注浆锚固的材料达不到早强、高强、快速凝结的特点。

如中国专利申请号201510662735.5公开的一种锚固砂浆，具体包括以下重量份数的原料：水泥或水泥熟料20～90份；砂子5～70份；早强剂0.01～10份；速凝剂0.01～8份；界面粘结剂0.01～10份；界面渗透剂0.01～10份；微膨胀剂0.01～10份；耐酸粉料0.01～10份；绝缘性能改进剂0.01～10份；缓凝剂0～8份；引气剂0～8份；纤维素0～8份；消泡剂0～8份；减水剂0.01～8份。与传统道钉锚固材料相比本发明具有配方施工简便，无需加热熬制，无污染，高早强且后期强度不倒缩，高抗拔力，绝缘性好等优点，可防止轨枕导电对铁路信号的干扰，确保行车安全。但是，该发明依然存在以下缺点或不足：适合于轻轨与螺旋道钉之间的锚固，难以适合于隧道中的锚杆或锚索的锚固注浆。

又如中国专利申请02135253.4公开的一种快硬高强水泥锚固剂，采用快硬硫铝酸盐水泥熟料作为基本的胶凝材料，加入半水石膏和生石灰作为激发剂，加速水化过程，从而实现快速凝结，使抗压强度、抗折强度迅速增长。但是，该发明依然存在以下缺点或不足：该锚固剂具有微膨胀性，三天自由膨胀率大于0.3％，不适合于隧道岩层的锚索或锚杆的锚固注浆。

因此，提供一种可解决锚固强度与工艺矛盾、张拉强度可快速达到设计要求、施工安全性高的早高强快速隧道锚杆锚索施工用粘合剂成为业内急需解决的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种早高强快速隧道锚杆锚索施工用粘合剂(简称ZGQ材料)，通过在水泥中添加适当的外加剂，使得注浆锚固材料在短时间内达到设计张拉强度，同时膨胀率低，从而缩短张拉周期及预应力锚索施工周期，降低工程成本和施工风险。

为了实现上述目的，本发明提供一种早高强快速隧道锚杆锚索施工用粘合剂，其包括如下重量份的原料组成：硫铝酸盐水泥100～120份或硅酸盐水泥80～100份、减水剂12～15份、速凝剂3～5份、膨胀剂8～10份、增稠剂2～3份、以及晶体硅切割砂浆1～2份。

其中，硫铝酸盐水泥为低碱快硬硫铝酸盐水泥，其经过气流磨进行粉磨处理，加工到比表面积为450～550m²/kg。

硅酸盐水泥可以为425号普通硅酸盐水泥、525号普通硅酸盐水泥、425号复合硅酸盐水泥或者525号复合硅酸盐水泥中的一种或多种。

优选地，本发明的早高强快速隧道锚杆锚索施工用粘合剂的水灰比为1：6～7，更优选地，早高强快速隧道锚杆锚索施工用粘合剂的水灰比为3：20。

可选择地，减水剂为木质素磺酸钠盐减水剂、萘系高效减水剂、或聚羧酸减水剂中的一种或几种。

可选择地，聚羧酸减水剂包括醚类或脂类聚羧酸减水剂的水剂或粉剂。

可选择地，速凝剂为氯化锂或碳酸锂。

可选择地，膨胀剂为铝酸钙膨胀剂。

可选择地，增稠剂为气相法白炭黑、钠基膨润土、有机膨润土、或硅藻土中的一种。

可选择地，晶体硅切割砂浆包括：重量比为1：0.8～1：1的聚乙二醇溶液及碳化硅粉末。

可选择地，碳化硅粉末的粒度为10纳米～20纳米。

可选择地，还包括50～60份的石英砂。

其中，本发明的早高强快速隧道锚杆锚索施工用粘合剂(水料比0.15)的初始流动性为343毫米，30分钟后的流动性为301毫米，3小时的竖向膨胀率为0.03％，24小时的竖向膨胀率与3小时的竖向膨胀率的差值为0.25％，氯离子含量为0.006％，泌水率为0。

本发明的有益效果是：(1)、本发明的早高强快速隧道锚杆锚索施工用粘合剂在凝固24小时后的抗压强度为45.6兆帕，72小时后的抗压强度为68.6兆帕、28天后的抗压强度达到90.6兆帕，完全满足设计张拉强度，具有早强、高强、快速凝固的优点，缩短了锚索施工周期，降低了施工成本；(2)、有效利用晶体硅切割砂浆，不仅提高了注浆锚固材料的锚固硬度，而且减少了对晶体硅切割砂浆的提纯工序。

具体实施方式

下面结合具体实施例来对本发明做进一步的说明，下述各实施例仅用于举例说明本发明而不限制本发明的范围。

实施例1：

所采用的配比为(重量份)：

低碱快硬硫铝酸盐水泥120份、木质素磺酸钠盐减水剂15份、氯化锂4份、铝酸钙膨胀剂9份、气相法白炭黑2份、以及晶体硅切割砂浆2份。

将上述配比的早高强快速隧道锚杆锚索施工用粘合剂与水按照重量比为7：1混合后进行锚固注浆。

实施例2：

所采用的配比为(重量份)：

低碱快硬硫铝酸盐水泥100份、萘系高效减水剂12份、碳酸锂3份、铝酸钙膨胀剂8份、钠基膨润土3份、以及晶体硅切割砂浆1份。

将上述配比的早高强快速隧道锚杆锚索施工用粘合剂与水按照重量比为6：1混合后进行锚固注浆。

实施例3：

所采用的配比为(重量份)：

低碱快硬硫铝酸盐水泥110份、醚类聚羧酸减水剂的水剂13份、氯化锂5份、铝酸钙膨胀剂10份、有机膨润土2份、以及晶体硅切割砂浆1.5份。

将上述配比的早高强快速隧道锚杆锚索施工用粘合剂与水按照重量比为20：3混合后进行锚固注浆。

实施例4：

所采用的配比为(重量份)：

425号普通硅酸盐水泥80份、脂类聚羧酸减水剂的水剂14份、碳酸锂4份、铝酸钙膨胀剂9份、硅藻土2.5份、以及晶体硅切割砂浆2份。

实施例5：

所采用的配比为(重量份)：

425号复合硅酸盐水泥90份、脂类聚羧酸减水剂的粉剂15份、氯化锂3份、铝酸钙膨胀剂8份、气相法白炭黑2份、以及晶体硅切割砂浆1份。

将上述配比的早高强快速隧道锚杆锚索施工用粘合剂与水按照重量比为6.5：1混合后进行锚固注浆。

实施例6：

所采用的配比为(重量份)：

525号普通硅酸盐水泥100份、醚类聚羧酸减水剂的粉剂12份、碳酸锂5份、铝酸钙膨胀剂10份、钠基膨润土3份、以及晶体硅切割砂浆1.5份。

实施例7：

所采用的配比为(重量份)：

525号复合硅酸盐水泥85份、萘系高效减水剂13份、氯化锂4份、铝酸钙膨胀剂10份、有机膨润土3份、晶体硅切割砂浆2份以及石英砂50份。

实施例8：

所采用的配比为(重量份)：

低碱快硬硫铝酸盐水泥100份、木质素磺酸钠盐减水剂14份、碳酸锂3.5份、铝酸钙膨胀剂8份、硅藻土3份、晶体硅切割砂浆1.5份、以及石英砂60份。

本发明的早高强快速隧道锚杆锚索施工用粘合剂已成功地应用在京张铁路八达岭隧道、丽香铁路中义隧道等工程中，张拉强度达到设计要求，取得了良好的效果，使得施工工序紧密衔接，节省了大量的工期和成本。

尽管在此已详细描述本发明的优选实施方式，但要理解的是本发明并不局限于这里详细描述和示出的具体结构和步骤，在不偏离本发明的实质和范围的情况下可由本领域的技术人员实现其它的变型和变体。

Claims

1.一种早高强快速隧道锚杆锚索施工用粘合剂，其特征在于，包括如下重量份的原料：硫铝酸盐水泥100～120份或硅酸盐水泥80～100份、减水剂12～15份、速凝剂3～5份、膨胀剂8～10份、增稠剂2～3份、以及晶体硅切割砂浆1～2份，其中，所述晶体硅切割砂浆包括：重量比为1：0.8～1：1的聚乙二醇溶液及碳化硅粉末。

2.如权利要求1所述的早高强快速隧道锚杆锚索施工用粘合剂，其特征在于，所述减水剂为木质素磺酸钠盐减水剂、萘系高效减水剂、或聚羧酸减水剂中的一种或几种。

3.如权利要求2所述的早高强快速隧道锚杆锚索施工用粘合剂，其特征在于，所述聚羧酸减水剂包括醚类或脂类聚羧酸减水剂的水剂或粉剂。

4.如权利要求1所述的早高强快速隧道锚杆锚索施工用粘合剂，其特征在于，所述速凝剂为氯化锂或碳酸锂。

5.如权利要求1所述的早高强快速隧道锚杆锚索施工用粘合剂，其特征在于，所述膨胀剂为铝酸钙膨胀剂。

6.如权利要求1所述的早高强快速隧道锚杆锚索施工用粘合剂，其特征在于，所述增稠剂为气相法白炭黑、钠基膨润土、有机膨润土、或硅藻土中的一种。

7.如权利要求1所述的早高强快速隧道锚杆锚索施工用粘合剂，其特征在于，所述碳化硅粉末的粒度为10纳米～20纳米。

8.如权利要求1～7任一项所述的早高强快速隧道锚杆锚索施工用粘合剂，其特征在于，还包括50～60份的石英砂。

9.如权利要求5所述的早高强快速隧道锚杆锚索施工用粘合剂，其特征在于，所述早高强快速隧道锚杆锚索施工用粘合剂与水的使用比例为6～7：1。