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1、10申请公布号CN103910501A43申请公布日20140709CN103910501A21申请号201410009619922申请日20140109C04B12/00200601C09K8/506200601E21D11/3820060171申请人湖南宏禹水利水电岩土工程有限公司地址410000湖南省长沙市雨花区韶山北路488号东一国际大厦北栋26楼72发明人宾斌王雪龙74专利代理机构南昌新天下专利商标代理有限公司36115代理人谢德珍54发明名称一种水玻璃溶液型灌浆材料及其灌浆方法57摘要本发明公开了一种水玻璃溶液型灌浆材料，包括甲液与乙液两种组分，其甲液中水玻璃与水的质量比为1001。
2、0200，乙液由水、丙二醇甲醚醋酸酯、乙二醛、二异丁基萘磺酸钠、弱酸按质量比10029290106005015混合反应制成，本发明同时公开了一种水玻璃溶液型灌浆材料的灌浆方法，先按所需配比分别配制甲液与乙液，再采用双液灌浆泵将两种浆液按1052体积比混合注入到岩层裂隙中即可。本发明的制备工艺简单，注浆材料渗透性强、凝胶时间短、成本低、毒性低、气味小，易于存放、性能稳定，可广泛用于水利水电、地下空间等岩土工程的堵水防渗工程。51INTCL权利要求书1页说明书7页19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要求书1页说明书7页10申请公布号CN103910501ACN103910501A1。
3、/1页21一种水玻璃溶液型灌浆材料，其特征在于，包括甲液、乙液两种组份甲液为水玻璃溶液，其中水玻璃与水的质量配比为水玻璃100份水10200份乙液为固化剂溶液，主要由水、固化剂、催化剂、促溶剂混合反应后配制得到，其各组份质量配比为水100份固化剂418份催化剂0106份促溶剂005015份所述固化剂为丙二醇甲醚醋酸酯与乙二醛的组合物，其中丙二醇甲醚醋酸酯29份、乙二醛29份；所述催化剂为二异丁基萘磺酸钠，所述促溶剂采用弱酸。2根据权利要求1所述的一种水玻璃溶液型灌浆材料，其特征在于，所述弱酸采用硼酸、醋酸、乙二酸、碳酸中的一种或几种。3根据权利要求1所述的一种水玻璃溶液型灌浆材料，其特征在于，。
4、所述固化剂中组合物成份丙二醇甲醚醋酸酯与乙二醛的质量比为045351。4根据权利要求1所述的一种水玻璃溶液型灌浆材料，其特征在于，所述甲液中水玻璃与水的质量比为水玻璃水1003080。5根据权利要求1或4所述的一种水玻璃溶液型灌浆材料，其特征在于，所述甲液中水玻璃采用38BE水玻璃。6一种如权利要求15中任一项所述水玻璃溶液型灌浆材料的灌浆方法，其特征在于，包括以下步骤第一步制备乙液在密闭容器中，称取定量的水后，按照设定的配比，加入设定量的丙二醇甲醚醋酸酯、乙二醛，然后加入二异丁基萘磺酸钠搅拌均匀，形成均一透明液体，最后加入弱酸，陈化24小时以后，即可得乙液；第二步制备甲液称取所需配比的水玻璃。
5、及水混合，搅拌均匀；第三步灌浆施工采用双液灌浆泵将甲液、乙液两种浆液按1052的体积比混合注入到岩层裂隙中即可。权利要求书CN103910501A1/7页3一种水玻璃溶液型灌浆材料及其灌浆方法技术领域0001本发明涉及一种岩土工程基础处理材料领域中的灌浆材料及其灌浆方法，尤其涉及一种水玻璃溶液型灌浆材料及其灌浆方法。背景技术0002矿产资源开采深度越来越深，在矿山深部的巷道开挖过程中，水头压力一般超过30MPA，在遇到断层或破碎带时，易出现涌水，导致巷道被淹，巷道开挖施工难以继续，抽水费用巨大，有的甚至导致人员伤亡事故。0003由于水头压力较高，在采用常规的水泥浆液或水泥膨润土浆液堵水时，会在。
6、短时间内快速固化，导致浆液的扩散半径很小，堵水效果有限，在后续的爆破过程中，易再次出现渗水、涌水现象。0004针对高水头压力、微裂隙等特殊单一含水层地层时，一般采用溶液型注浆材料。目前溶液型注浆材料单价过于昂贵，且有一定的毒性，不适合矿山巷道中大量使用。0005目前经济性水玻璃系化学注浆材料研究面较广，CN101265059A、CN86107196A和CN1032354A等研究成果，因材料腐蚀性或成分复杂，稳定性难以控制等，应用上受到限制。应用较多的脲醛树脂类浆液，也因组分较多、不易长时间储存、粘度较大等缺陷，在一定程度上难以推广。0006CN101654354B、CN101597497B分别。
7、采用二乙二醇乙醚乙酸酯、三醋酸甘油酯作为固化剂，与水玻璃固化后，浆液结石率较低，结石体上部还留存一定比例的水；浆液结石体呈白色粉末状，纯结石体的胶结强度近乎没有；结石体固化后，易失水收缩，失水收缩率可达到80以上，导致堵水效果不好；固化剂的气味大，对呼吸道的刺激性很强。在采用乙二醇乙醚乙酸酯、三醋酸甘油酯作为水玻璃的固化剂时，浆液由水溶液凝胶变为固态过程中，从液态变成固态的相变时间较长，没有一个明显的突变过程，因此不适用于高水头压力下的堵水工程中。0007对于用于高水头压力堵水的灌浆材料而言，大的裂隙已经采用水泥浆或水泥粘土浆灌注，仅剩下微细裂隙。采用水玻璃型溶液型灌浆材料，浆材结石体的强度或。
8、是固砂体的强度都小于1MPA，大都处于00505MPA之间，这种强度对于35MPA的水压下是可以忽略的，主要依靠围岩体的强度进行支撑。因此，研究水玻璃型溶液型灌浆材料的关键是如何降低材料成本，如何降低材料的毒性、如何加快水玻璃的凝胶时间，提高胶体的结石率等，本专利旨在解决水玻璃型溶液型灌浆材料存在的上述问题。发明内容0008本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种水玻璃溶液型灌浆材料及其灌浆方法，该浆液是一种性能稳定，渗透性强，易于操控，保水性好的注浆材料。本材料结石率可达100，具有一定的胶结强度，可达02MPA；可以实现地面供浆，巷道注浆；毒性小，成本低；结石体固化后收缩大大减。
9、少；气味小，可以解决上述背景技术中的缺点。说明书CN103910501A2/7页40009为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为提供一种水玻璃溶液型灌浆材料，该水玻璃溶液型灌浆材料包括甲液、乙液两种组份甲液为水玻璃溶液，其中水玻璃与水的质量配比为水玻璃100份水10200份乙液为固化剂溶液，主要由水、固化剂、催化剂、促溶剂混合反应后配制得到，其各组份质量配比为水100份固化剂418份催化剂0106份促溶剂005015份所述固化剂为丙二醇甲醚醋酸酯与乙二醛的组合物，其中丙二醇甲醚醋酸酯29份、乙二醛29份；所述催化剂为二异丁基萘磺酸钠，所述促溶剂采用弱酸。0010上述水玻璃溶液型灌浆材料中，。
10、所述促溶剂弱酸采用硼酸、醋酸、乙二酸、碳酸中的一种或几种，优先单选醋酸。0011上述水玻璃溶液型灌浆材料中，所述固化剂中组合物丙二醇甲醚醋酸酯与乙二醛的质量比优选二醇甲醚醋酸酯乙二醛（04535）1上述水玻璃溶液型灌浆材料中，优选的，所述甲液中与水的质量配比取水玻璃100份水3080份为优。0012上述水玻璃溶液型灌浆材料中，优选的，所述甲液中水玻璃优选38BE水玻璃。0013水玻璃溶液型灌浆材料的灌浆方法，包括以下步骤第一步制备乙液在密闭容器中，称取定量的水后，按照设定的配比，加入设定量的丙二醇甲醚醋酸酯、乙二醛，然后加入二异丁基萘磺酸钠搅拌均匀，形成均一透明液体，最后加入弱酸，陈化24小时。
11、以后，即可得乙液。0014第二步制备甲液称取所需配比的水玻璃及水混合，搅拌均匀。0015第三步灌浆施工采用双液灌浆泵将甲液、乙液两种浆液按1（052）的体积比混合注入到岩层裂隙中即可。0016本发明的上述技术方案基于以下原理丙二醇甲醚醋酸酯遇到水玻璃中的碱性物质水解，产生醋酸与水玻璃发生化学反应；乙二醛遇到水玻璃中的碱性物质，发生歧化反应，生成酸和醇，酸与水玻璃继续反应生成凝胶体。丙二醇甲醚醋酸酯价格较低，属于实际无毒型，但气味大，水溶性不好，反应速度慢，反应后结石体呈粉末状，析水率较高。乙二醛水溶性好、反应后结石体析水率很小，包水性好，失水率低，但价格高，具有一定的毒性，反应速度慢。采用丙二。
12、醇甲醚醋酸酯与乙二醛复合，两者具有协同效应，反应速度较两者单独使用时明显加快，且结石体强度明显增加，结石率可达100，降低固化剂的总用量，降低固化剂的成本，可以加快反应速度。0017二异丁基萘磺酸钠是一种优良的催化剂兼表面活性剂，能增强浆液的渗透能力，二异丁基萘磺酸钠加入后，可以大幅度降低水的表面张力，大幅度增加丙二醇甲醚醋酸酯的溶解度，减少丙二醇甲醚醋酸酯、乙二醛的挥发；并能加快丙二醇甲醚醋酸酯、乙二醛与水玻璃的反应速度，缩短固化时间，具有良好的催化作用；同时可以增强浆材的渗透性，使说明书CN103910501A3/7页5浆材对微细裂隙的可灌性大大增强。0018为减少毒性物质挥发，在固化剂中。
13、加入极少量弱酸。弱酸提供质子，质子与丙二醇甲醚醋酸酯、乙二醛形成一个多元稳定体系，加速丙二醇甲醚醋酸酯、乙二醛的水溶，加快反应速度，有利于降低固化剂的用量，减少丙二醇甲醚醋酸酯、乙二醛的挥发，减少气味，大大降低浆材对巷道内空气的污染，降低固化剂对工人身体呼吸系统的影响。0019与现有技术相比，本发明的优点在于克服了单一固化剂毒性、难溶解性、渗透性不好、价格高、固化效果不好、胶结体强度不高等缺点，所形成的注浆材料具有高渗透性、凝胶时间短、成本较低、毒性很低、气味小等特点，并且工艺操作简单、易于存放、性能稳定，可广泛应用于水利、水电、矿山、隧道、地下空间等岩土工程领域的短期性的堵水、防渗工程，尤其。
14、适用于巷道、隧道的高水头压力下的注浆止水，可大幅降低工程施工成本并提高工程质量，具有很高应用价值。具体实施方式0020以下结合具体优选的实施例对本发明作进一步描述，但并不因此而限制本发明的保护范围。0021实施例一一种水玻璃溶液型灌浆材料，包括甲液、乙液两种组份，甲液为水玻璃溶液，其中水玻璃38BE300克水30克乙液为固化剂溶液，主要由水、固化剂、催化剂、促溶剂混合反应后配制得到，其中水350克固化剂丙二醇甲醚醋酸酯20克乙二醛9克催化剂二异丁基萘磺酸钠2克促溶剂醋酸04克水玻璃溶液型灌浆材料的灌浆方法实施例一第一步制备乙液在密闭容器中，称取350克的水后，加入20克丙二醇甲醚醋酸酯、9克乙。
15、二醛，然后加入2克二异丁基萘磺酸钠搅拌均匀，形成均一透明液体，最后加入醋酸04克，陈化24小时以后，即可得乙液。0022第二步制备甲液称取300克水玻璃38BE及30克水混合，搅拌均匀。0023第三步灌浆施工采用双液灌浆泵将甲液、乙液两种浆液按11的体积比混合注入到岩层裂隙中即可。0024实施例二一种水玻璃溶液型灌浆材料，包括甲液、乙液两种组份，甲液为水玻璃溶液，其中水玻璃38BE300克水600克乙液为固化剂溶液，主要由水、固化剂、催化剂、促溶剂混合反应后配制得到，其中说明书CN103910501A4/7页6水350克固化剂丙二醇甲醚醋酸酯30克乙二醛15克催化剂二异丁基萘磺酸钠2克促溶剂醋。
16、酸02克水玻璃溶液型灌浆材料的灌浆方法实施例二第一步制备乙液在密闭容器中，称取350克水后，加入30克丙二醇甲醚醋酸酯、15克乙二醛，然后加入2克二异丁基萘磺酸钠搅拌均匀，形成均一透明液体，最后加入醋酸02克，陈化24小时以后，即可得乙液。0025第二步制备甲液称取300克水玻璃38BE及600克水混合，搅拌均匀。0026第三步灌浆施工采用双液灌浆泵将甲液、乙液两种浆液按11的体积比混合注入到岩层裂隙中即可。0027实施例三一种水玻璃溶液型灌浆材料，包括甲液、乙液两种组份，甲液为水玻璃溶液，其中水玻璃38BE300克水200克乙液为固化剂溶液，主要由水、固化剂、催化剂、促溶剂混合反应后配制得到。
17、，其中水350克固化剂丙二醇甲醚醋酸酯30克乙二醛12克催化剂二异丁基萘磺酸钠1克促溶剂醋酸02克水玻璃溶液型灌浆材料的灌浆方法实施例三第一步制备乙液在密闭容器中，称取350克的水后，加入30克丙二醇甲醚醋酸酯、12克乙二醛，然后加入1克二异丁基萘磺酸钠搅拌均匀，形成均一透明液体，最后加入醋酸02克，陈化24小时以后，即可得乙液。0028第二步制备甲液称取300克水玻璃38BE及200克水混合，搅拌均匀。0029第三步灌浆施工采用双液灌浆泵将甲液、乙液两种浆液按11的体积比混合注入到岩层裂隙中即可。0030实施例四一种水玻璃溶液型灌浆材料，包括甲液、乙液两种组份，甲液为水玻璃溶液，其中水玻璃3。
18、8BE300克水100克乙液为固化剂溶液，主要由水、固化剂、催化剂、促溶剂混合反应后配制得到，其中水350克固化剂丙二醇甲醚醋酸酯11克乙二醛24克说明书CN103910501A5/7页7催化剂二异丁基萘磺酸钠1克促溶剂醋酸02克水玻璃溶液型灌浆材料的灌浆方法实施例四第一步制备乙液在密闭容器中，称取350克水后，加入11克丙二醇甲醚醋酸酯、24克乙二醛，然后加入1克二异丁基萘磺酸钠搅拌均匀，形成均一透明液体，最后加入醋酸02克，陈化24小时以后，即可得乙液。0031第二步制备甲液称取300克水玻璃38BE及100克水混合，搅拌均匀。0032第三步灌浆施工采用双液灌浆泵将甲液、乙液两种浆液按11。
19、的体积比混合注入到岩层裂隙中即可。0033实施例五一种水玻璃溶液型灌浆材料，包括甲液、乙液两种组份，甲液为水玻璃溶液，其中水玻璃38BE300克水100克乙液为固化剂溶液，主要由水、固化剂、催化剂、促溶剂混合反应后配制得到，其中水350克固化剂丙二醇甲醚醋酸酯30克乙二醛12克催化剂二异丁基萘磺酸钠1克促溶剂醋酸02克水玻璃溶液型灌浆材料的灌浆方法实施例五第一步制备乙液在密闭容器中，称取350克的水后，加入30克丙二醇甲醚醋酸酯、12克乙二醛，然后加入1克二异丁基萘磺酸钠搅拌均匀，形成均一透明液体，最后加入醋酸02克，陈化24小时以后，即可得乙液。0034第二步制备甲液称取300克水玻璃38B。
20、E及100克水混合，搅拌均匀。0035第三步灌浆施工采用双液灌浆泵将甲液、乙液两种浆液按11的体积比混合注入到岩层裂隙中即可。0036实施例六一种水玻璃溶液型灌浆材料，包括甲液、乙液两种组份，甲液为水玻璃溶液，其中水玻璃38BE300克水30克乙液为固化剂溶液，主要由水、固化剂、催化剂、促溶剂混合反应后配制得到，其中水350克固化剂丙二醇甲醚醋酸酯30克乙二醛12克催化剂二异丁基萘磺酸钠1克促溶剂醋酸02克水玻璃溶液型灌浆材料的灌浆方法实施例六说明书CN103910501A6/7页8第一步制备乙液在密闭容器中，称取350克的水后，加入30克丙二醇甲醚醋酸酯、12克乙二醛，然后加入1克二异丁基萘。
21、磺酸钠搅拌均匀，形成均一透明液体，最后加入醋酸02克，陈化24小时以后，即可得乙液。0037第二步制备甲液称取300克水玻璃38BE及30克水混合，搅拌均匀。0038第三步灌浆施工采用双液灌浆泵将甲液、乙液两种浆液按11的体积比混合注入到岩层裂隙中即可。0039本发明中，水玻璃溶液型灌浆材料的各成分配比的实验数据及效果见下表1。0040表1对比表1中对比数据组第8组与第1组、第3组可看出，丙二醇甲醚醋酸酯及乙二醛组合作为固化剂时，比丙二醇甲醚醋酸酯及乙二醛单独作为固化剂时，其浆液固化时间约缩短一倍。分别对比表1中对比数据组第6组与第7组，及第8组与第9组，加入二异丁基萘磺酸钠后，浆液固化过程中。
22、的分层现象消失，且浆液的固化时间明显缩短。对比表1中对比数据组第7组与实验数据组第3组，加入醋酸使浆液固化过程中的气味大大减少。0041在本发明中，丙二醇甲醚醋酸酯属于实际无毒级别；乙二醛占固化剂溶液中用量很少，而且是水溶性的，受二异丁基萘磺酸钠、醋酸的影响，乙二醛完成溶解在丙二醇甲醚说明书CN103910501A7/7页9醋酸酯和水中，可挥发性的物质极少，因此，固化剂溶液的毒性很低，与水玻璃形成的浆材达到实际无毒标准。0042采用表1中实验数据组第5组，应用于白象山470巷道截渗工程中白象山470巷道已掘进到F6导水断层前约17M处，据探水孔揭露钻孔涌水量及瞬变电磁超前探测初步结果等资料，巷。
23、道前方断层涌水量为1520M3/H，水头压力45MPA。0043施工工艺在掌子面布置14个防渗灌浆孔及3个检查孔，孔间距4M，钻孔终孔深度按深入断层破碎带后进入影响带内且透水率小于10LU为准。0044先采用水泥膨润土浆液进行灌浆，灌完待凝后扫孔；再采用水玻璃溶液型灌浆材料进行化学灌浆，对于涌水量小于1M3/H的孔段，直接采用本发明所述的水玻璃溶液型灌浆材料进行化学灌浆。0045水泥膨润土浆液最大灌浆压力18MPA，水玻璃溶液型灌浆材料最大灌浆压力为6MPA。灌浆设备为双液灌浆泵。0046注浆施工结束后，在帷幕内成三角形布置3个检查孔，检查防渗帷幕效果。0047水玻璃溶液型灌浆材料平均单耗达到200KG/M，检查孔的总漏水量少于001M3/MIN，大大减少了抽水费用和钻孔费用使巷道开挖顺利通过破碎带和断层。0048在工程实践中，可根据不同的地质条件及施工要求来选择与之相对应的甲液和乙液掺加量，以满足不同工程堵水的需要。说明书CN103910501A。