本發(fā)明屬于建筑材料領(lǐng)域，涉及一種高性能雙液漿速凝注漿料及其制備方法。

背景技術(shù)：

1、注漿材料是指能夠注入地面/層裂隙、孔隙或構(gòu)筑物的縫隙、孔洞中，并在其中起到充填、固結(jié)和膠結(jié)固化作用的物質(zhì)，它是實現(xiàn)地層或構(gòu)筑物加固、防滲堵漏等工程目的的關(guān)鍵材料。

2、目前，注漿料為了達到快速凝結(jié)的性能，常以硫鋁酸鹽水泥作為主要膠凝材料，硫鋁酸鹽水泥雖然凝結(jié)速度快，但是快凝現(xiàn)象不僅會導致水泥的強度和耐久性降低，還會導致水泥內(nèi)部應(yīng)力不均衡，從而容易引起水泥內(nèi)部的裂縫。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于：提供了一種高性能雙液漿速凝注漿料及其制備方法，解決了硫鋁酸鹽水泥快凝后，內(nèi)部容易出現(xiàn)裂縫并且強度低的問題。

2、本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：

3、一種高性能雙液漿速凝注漿料，包括組分a、組分b，所述組分a為基漿，所述組分b為組分a的性能調(diào)節(jié)劑；

4、所述組分a包括以下重量份數(shù)的組分：30-35份甲基丙烯酸酐化明膠改性的硫鋁酸鹽水泥、5-8份鈣粉、0.25-0.45份氧化鑭鈰、0.5-0.8份氨基酸型表面活性激發(fā)劑、1-1.5份聚羧酸減水劑、水，其中水與改性硫鋁酸鹽水泥的水灰比為0.35-0.45；

5、所述組分b包括以下組分：羥乙基纖維素丙烯酰胺改性膨潤土、n-乙烯基吡咯烷酮/甲基丙烯酸/2-羥基-3-甲基丙烯酰氧丙基三甲基氯化銨三元共聚物、雙引發(fā)劑、交聯(lián)劑、去離子水；

6、其中，羥乙基纖維素丙烯酰胺改性膨潤土、甲基丙烯酸酐化明膠改性的硫鋁酸鹽水泥、n-乙烯基吡咯烷酮/甲基丙烯酸/2-羥基-3-甲基丙烯酰氧丙基三甲基氯化銨三元共聚物的質(zhì)量比為2：8：1；

7、其中，所述雙引發(fā)劑包括：氧化還原引發(fā)劑、光引發(fā)劑，氧化還原引發(fā)劑、光引發(fā)劑的質(zhì)量比為1：1.2-1.5；雙引發(fā)劑的加量為羥乙基纖維素丙烯酰胺改性膨潤土、甲基丙烯酸酐化明膠改性的硫鋁酸鹽水泥、n-乙烯基吡咯烷酮/甲基丙烯酸/2-羥基-3-甲基丙烯酰氧丙基三甲基氯化銨三元共聚物質(zhì)量之和的0.4-0.5%；

8、其中，所述交聯(lián)劑包括tg酶、單寧酸，tg酶、單寧酸的質(zhì)量比為3：2，交聯(lián)劑的加量為甲基丙烯酸酐化明膠改性的硫鋁酸鹽水泥的1-1.2%。

9、本發(fā)明中甲基丙烯酸酐化明膠改性的硫鋁酸鹽水泥作為基漿的主要成分，硫鋁酸鹽水泥具有早強、高強的特點，甲基丙烯酸酐化明膠的改性進一步增強了其粘結(jié)力和抗裂性，有助于減少裂縫的形成，此外，在紫外線照射和光引發(fā)劑的作用下，甲基丙烯酸酐化明膠會進行光固化，固化速度快；作為填充料，鈣粉可以提高注漿料的密實度和強度；氨基酸型表面活性激發(fā)劑可以降低水泥顆粒的表面張力，促進水泥顆粒的分散和水化，從而提高注漿料的強度和流動性；水泥中添加膨潤土能夠起到防滲漏的作用，但是膨潤土與水泥之間的相容性較差，使得膨潤土在水泥中的分散性較差，因此本發(fā)明采用了羥乙基纖維素丙烯酰胺改性的膨潤土，羥乙基纖維素丙烯酰胺改性后的膨潤土在水泥漿液中分散性好；為了加強羥乙基纖維素丙烯酰胺改性后的膨潤土與甲基丙烯酸酐化明膠改性的硫鋁酸鹽水泥之間的連接性，本發(fā)明增加了n-乙烯基吡咯烷酮/甲基丙烯酸/2-羥基-3-甲基丙烯酰氧丙基三甲基氯化銨三元共聚物，n-乙烯基吡咯烷酮/甲基丙烯酸/2-羥基-3-甲基丙烯酰氧丙基三甲基氯化銨三元共聚物的水溶性好且結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，n-乙烯基吡咯烷酮/甲基丙烯酸/2-羥基-3-甲基丙烯酰氧丙基三甲基氯化銨三元共聚物與甲基丙烯酸酐化明膠、羥乙基纖維素丙烯酰胺在引發(fā)劑、交聯(lián)劑的作用下發(fā)生聚合、交聯(lián)，能夠形成結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，不僅能夠加強注漿料整個體系的粘接強度也能夠提升注漿料的機械強度。

10、本發(fā)明以甲基丙烯酸酐化明膠改性的硫鋁酸鹽水泥、羥乙基纖維素丙烯酰胺改性膨潤土、n-乙烯基吡咯烷酮/甲基丙烯酸/2-羥基-3-甲基丙烯酰氧丙基三甲基氯化銨三元共聚物為主要成分，在紫外光照、雙引發(fā)劑、交聯(lián)劑的作用下，能夠形成高強度的注漿料，并且凝結(jié)速度快。本發(fā)明中的交聯(lián)為tg酶、單寧酸，在明膠中添加tg酶和單寧酸可以顯著提高凝膠強度，進而能夠顯著提高明膠改性的水泥的強度；此外，單寧酸還能夠與羥乙基纖維素分子鏈形成氫鍵進而形成致密氫鍵網(wǎng)絡(luò)。

11、n-乙烯基吡咯烷酮/甲基丙烯酸/2-羥基-3-甲基丙烯酰氧丙基三甲基氯化銨三元共聚物中n-乙烯基吡咯烷酮作為非離子型的親水性單體，可以提高共聚物的親水性、透明度和柔韌性。同時，n-乙烯基吡咯烷酮還具有良好的共聚性和反應(yīng)性，能夠與甲基丙烯酸和2-羥基-3-甲基丙烯酰氧丙基三甲基氯化銨（hmopta）形成穩(wěn)定的共聚物；甲基丙烯酸與甲基丙烯酸酐化明膠相容性好，在紫外光照及光引發(fā)劑下，能夠發(fā)生交聯(lián)聚合反應(yīng)，加強三元共聚物與甲基丙烯酸酐化明膠之間的連接強度；2-羥基-3-甲基丙烯酰氧丙基三甲基氯化銨含有多種官能團，具有高度的反應(yīng)活性，能夠參與聚合反應(yīng)，提高共聚物的穩(wěn)定性，適應(yīng)多種環(huán)境。

12、進一步地，所述甲基丙烯酸酐化明膠改性的硫鋁酸鹽水泥通過以下方法制備得到：

13、s1、以甲基丙烯酸酐與明膠為原料制備得到甲基丙烯酸酐化明膠，將甲基丙烯酸酐化明膠加入磷酸鹽緩沖溶液中，在40℃下攪拌30-40分鐘后加入硅烷偶聯(lián)劑繼續(xù)攪拌20-30分鐘，得到甲基丙烯酸酐化明膠溶液；

14、s2、將硫鋁酸鹽水泥熟料進行研磨，得到硫鋁酸鹽水泥粉料；

15、s3、將硫鋁酸鹽水泥粉料置于攪拌罐中，在150轉(zhuǎn)/分鐘的攪拌作用下，保持攪拌罐內(nèi)溫度為40-50℃，使用噴槍按照0.4mpa的噴射壓力將甲基丙烯酸酐化明膠溶液噴入攪拌罐中，使得甲基丙烯酸酐化明膠粘附在硫鋁酸鹽水泥顆粒表面，噴灑完成后在55-60℃下進行干燥，得到甲基丙烯酸酐化明膠改性的硫鋁酸鹽水泥顆粒。

16、進一步地，所述羥乙基纖維素丙烯酰胺改性膨潤土通過以下方法制備得到：

17、制備羥乙基纖維素-丙烯酰胺接枝聚合物：將羥乙基纖維素和丙烯酰胺分散于去離子水中，并在磁力攪拌器上充分攪拌，隨后使用氫氧化鈉溶液將ph調(diào)節(jié)至7，再將攪拌后的溶液倒入三口長頸瓶中，再加入引發(fā)劑，并置于?mas-ⅱ微波合成反應(yīng)站中進行合成反應(yīng)，合成反應(yīng)的參數(shù)預置為?40℃、60?h、200?w，并通入氮氣，在磁力攪拌作用下經(jīng)過合成反應(yīng)得到透明膠狀液體，靜置至常溫后用乙醇沉淀反應(yīng)物，并多次洗滌后過濾得到沉淀物，將沉淀物在?70℃的真空狀態(tài)下烘干至恒重后，用丙酮在索氏提取器中提純?10?h，最后再次烘干沉淀物至恒重，并在?yxqm?行星式球磨機中研磨成粉，得到羥乙基纖維素-丙烯酰胺接枝聚合物；

18、羥乙基纖維素-丙烯酰胺接枝聚合物改性膨潤土：將鈉基膨潤土分散于去離子水中，對分散液充分攪拌后加入3wt%的羥乙基纖維素-丙烯酰胺接枝聚合物，并用?gjd-b12k高速攪拌機以?10×103rpm?的轉(zhuǎn)速強力攪拌2h，最后通過烘干箱在?105℃±3℃下烘干至恒重，再進行研磨，制得羥乙基纖維素丙烯酰胺改性膨潤土。

19、進一步地，羥乙基纖維素和丙烯酰胺的質(zhì)量比為1：10，以過硫酸銨、亞硫酸氫鈉作為引發(fā)劑。

20、進一步地，所述組分a還包括0.06-0.08份檸檬酸鈉、0.08-0.13份山梨醇、1-2份硅灰。

21、進一步地，所述n-乙烯基吡咯烷酮/甲基丙烯酸/2-羥基-3-甲基丙烯酰氧丙基三甲基氯化銨三元共聚物的制備方法為：

22、將n-乙烯基吡咯烷酮溶于水中，加入甲基丙烯酸攪拌均勻后使用氫氧化鈉調(diào)節(jié)ph至7，再加入2-羥基-3-甲基丙烯酰氧丙基三甲基氯化銨，攪拌均勻后得到反應(yīng)液；將反應(yīng)液加入帶有攪拌器、溫度計和氮氣進口的反應(yīng)容器中，升溫攪拌，通人氮氣，升溫至60℃后停止通入氮氣，并加入過硫酸鉀為引發(fā)劑，過硫酸鉀的加量為n-乙烯基吡咯烷酮、甲基丙烯酸、2-羥基-3-甲基丙烯酰氧丙基三甲基氯化銨總質(zhì)量的0.5%，隨后在60℃下恒溫反應(yīng)2小時后加入6-叔丁基-2,4-二甲基苯酚阻聚劑，6-叔丁基-2,4-二甲基苯酚阻聚劑的加量為n-乙烯基吡咯烷酮、甲基丙烯酸、2-羥基-3-甲基丙烯酰氧丙基三甲基氯化銨總質(zhì)量的0.02%，隨后將反應(yīng)液冷卻至室溫后，進行沉淀、洗滌、干燥、粉碎，得到n-乙烯基吡咯烷酮/甲基丙烯酸/2-羥基-3-甲基丙烯酰氧丙基三甲基氯化銨三元共聚物。

23、進一步地，所述氨基酸型表面活性激發(fā)劑包括月桂酰谷氨酸鈉、椰油酰基丙氨酸鈉，月桂酰谷氨酸鈉、椰油?；彼徕c的質(zhì)量比為3：2。

24、進一步地，所述氧化還原引發(fā)劑為過硫酸銨-亞硫酸氫鈉氧化還原劑；所述光引發(fā)劑包括4,4'-二羥基二苯甲酮、納米二氧化鈦，4,4'-二羥基二苯甲酮、納米二氧化鈦的質(zhì)量比為1：1。

25、一種高性能雙液漿速凝注漿料的制備方法，包括以下步驟：

26、a、制備第一漿液：以組分a為原料制備第一漿液，先將甲基丙烯酸酐化明膠改性的硫鋁酸鹽水泥、鈣粉均勻混合形成混合粉料，再按照水灰比稱取對應(yīng)量的水，將水先加入攪拌罐中，隨后開啟與攪拌罐配套的攪拌器，攪拌器的轉(zhuǎn)速為250r/min，攪拌罐內(nèi)部溫度為35-40℃，在250r/min的轉(zhuǎn)速下將混合粉料緩慢加入攪拌罐中，混合粉料添加完畢后在攪拌器持續(xù)攪拌下再將組分a的其他組分依次加入攪拌罐中，繼續(xù)攪拌10分鐘后靜置10分鐘得到第一漿液；

27、b、制備第二漿液：將組分b中的羥乙基纖維素丙烯酰胺改性膨潤土分散在水中，得到膨潤土分散液；同時將組分b中的n-乙烯基吡咯烷酮/甲基丙烯酸/2-羥基-3-甲基丙烯酰氧丙基三甲基氯化銨三元共聚物加入水中，在攪拌作用下加熱至50℃后恒溫攪拌5-6分鐘，再靜置降溫至室溫，得到n-乙烯基吡咯烷酮/甲基丙烯酸/2-羥基-3-甲基丙烯酰氧丙基三甲基氯化銨三元共聚物溶液；在攪拌作用下，向膨潤土分散液中緩慢倒入n-乙烯基吡咯烷酮/甲基丙烯酸/2-羥基-3-甲基丙烯酰氧丙基三甲基氯化銨三元共聚物溶液，攪拌均勻，得到第二漿液；

28、c、在250r/min的轉(zhuǎn)速下，將第一漿液與第二漿液均勻混合后依次加入組分b中的雙引發(fā)劑、交聯(lián)劑，攪拌均勻后得到目標產(chǎn)物，所述目標產(chǎn)物為一種高性能雙液漿速凝注漿料，所述高性能雙液漿速凝注漿料在制備成功后的5分鐘內(nèi)使用，所述高性能雙液漿速凝注漿料在注漿完成在養(yǎng)護初始階段對其采用波長為280-340nm的紫外光照射3-5分鐘，使得高性能雙液漿速凝注漿料的初凝時間在8分鐘以內(nèi)，終凝時間為0.4～0.6h。

29、綜上所述，由于采用了上述技術(shù)方案，本發(fā)明的有益效果是：

30、1.本發(fā)明以甲基丙烯酸酐化明膠改性的硫鋁酸鹽水泥、羥乙基纖維素丙烯酰胺改性膨潤土、n-乙烯基吡咯烷酮/甲基丙烯酸/2-羥基-3-甲基丙烯酰氧丙基三甲基氯化銨三元共聚物為主要成分，在紫外光照、雙引發(fā)劑、交聯(lián)劑的作用下，能夠形成高強度的注漿料，并且凝結(jié)速度快；

31、2.本發(fā)明中的交聯(lián)為tg酶、單寧酸，在明膠中添加tg酶和單寧酸可以顯著提高凝膠強度，進而能夠顯著提高明膠改性的水泥的強度，單寧酸還能夠與羥乙基纖維素分子鏈形成氫鍵進而形成致密氫鍵網(wǎng)絡(luò)；

32、3.本發(fā)明中n-乙烯基吡咯烷酮/甲基丙烯酸/2-羥基-3-甲基丙烯酰氧丙基三甲基氯化銨三元共聚物的水溶性好且結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，n-乙烯基吡咯烷酮/甲基丙烯酸/2-羥基-3-甲基丙烯酰氧丙基三甲基氯化銨三元共聚物與甲基丙烯酸酐化明膠、羥乙基纖維素丙烯酰胺在引發(fā)劑、交聯(lián)劑的作用下發(fā)生聚合、交聯(lián)，能夠形成結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，不僅能夠加強注漿料整個體系的粘接強度也能夠提升注漿料的機械強度。