制造環(huán)境友好的硅酸鹽化學(xué)灌漿液和灌漿凝膠的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及制造環(huán)境友好的硅酸鹽化學(xué)灌漿液和灌漿凝膠的方法，更具體而言， 涉及制造用于灌漿以便（例如）在對地面鉆孔之后形成防滲墻的環(huán)境友好的硅酸鹽化學(xué)灌 漿液和灌漿凝膠的方法。所述化學(xué)灌漿液和灌漿凝膠由于顯著低的透水性和堿性釋放而具 有較低的環(huán)境污染風(fēng)險，由于適當(dāng)?shù)哪z凝時間而易于現(xiàn)場操作，并且由于優(yōu)異的物理性質(zhì) (如抗壓強(qiáng)度）而適用于各種灌漿工作。
【背景技術(shù)】
[0002] 一般而言，灌漿是指將填料注入地面上的裂紋、空隙等中以便在工程和建造工作 中防止漏水和穩(wěn)定土壤等的方法。
[0003] 另外，灌漿用于修復(fù)建筑物的裂紋或者增強(qiáng)地基或機(jī)械基座的承載力。
[0004] 灌漿取決于目的可分為截水灌漿、地面改善灌漿、充填灌漿和加固灌漿，并且取決 于注入的位置可分為空隙灌漿、裂紋灌漿、裂縫灌漿等。
[0005] 用于灌漿的注入材料稱為灰漿或灌漿材料（在下文中，其將被稱作"灰漿 (grout) "）?；覞{通過重力或用泵填入裂縫或空隙中。
[0006] 灰漿包括：利用水泥、水、粘土等的水泥型灰漿；由于化學(xué)無收縮和高強(qiáng)度而主要 用于加固充填的鐵型灰漿；主要用于截水和穩(wěn)定土壤的瀝青型灰漿；以及使用日益增多的 化學(xué)灰漿。
[0007] 在這些中，化學(xué)灰漿的問題在于：當(dāng)灰漿隨時間流逝而經(jīng)受土壤中濕存水、毛細(xì)水 以及結(jié)合水的淋溶時，注入的灰漿可能失去其固有功能并污染地下水。
[0008] 為了避免此問題，化學(xué)改性的化學(xué)液體灰漿的使用日益增加。
[0009] 化學(xué)液體灰漿可分為酸性硅溶膠化學(xué)液體灰漿和中性硅溶膠化學(xué)液體灰漿。
[0010] 酸性硅溶膠化學(xué)液體灰漿具有穩(wěn)定性和水污染問題，因?yàn)槠涫怯晒杷徕c和諸如硫 酸、鹽酸、硝酸等強(qiáng)酸制備的。
[0011] 通過用特定酸性材料預(yù)處理硅酸鈉，然后在用離子交換樹脂、薄膜等去除副產(chǎn)物 后進(jìn)行濃縮，從而制備中性硅溶膠化學(xué)液體灰漿。
[0012] 中性硅溶膠化學(xué)液體灰漿的問題在于：原位制備是復(fù)雜且不經(jīng)濟(jì)的。
[0013] 當(dāng)用化學(xué)液體灰漿進(jìn)行灌漿時，化學(xué)液體與水泥水溶液（在下文中為"水泥溶 膠"）混合。
[0014] 作為利用化學(xué)液體和水泥溶膠的混合物的灌衆(zhòng)方法，存在LabilesWasser玻璃 (LW)法，此方法利用稀釋的低濃度硅酸鈉和水泥溶膠的混合物。
[0015] LW法基于硅酸鈉中硅酸鹽和水泥中Ca離子之間的反應(yīng)，由于反應(yīng)慢且質(zhì)量低而 在應(yīng)用上受到限制。
[0016] 為了彌補(bǔ)此問題，SGR法用碳酸氫鈉（NaHCO3)作為快凝添加劑以減小膠凝時間 (溶膠變?yōu)槟z狀態(tài)所需的時間）。
[0017] 然而，SGR法的缺點(diǎn)在于其對于反應(yīng)溫度非常敏感。
[0018] 另外，由于高堿性釋放，LW法和SGR法均具有低耐久性和地下水污染的問題。
[0019] 此外，現(xiàn)存的化學(xué)灌漿液和灌漿凝膠的問題在于：由于過長或過短的膠凝時間而 不方便且不適合于各種灌漿工作。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0020] 鑒于前述的問題，本發(fā)明的目的是提供：制造膠凝時間適合于現(xiàn)場灌漿的化學(xué)灌 漿液和灌漿凝膠的方法。
[0021] 本發(fā)明的另一個目的是提供：制造環(huán)境友好的化學(xué)灌漿液和灌漿凝膠的方法，所 述化學(xué)灌漿液和灌漿凝膠由于顯著低的透水性和堿性釋放而容易應(yīng)用于含地下水的地面， 并且具有較低的污染地下水的風(fēng)險。
[0022] 本發(fā)明的又一個目的是提供：制造由于高抗壓強(qiáng)度而可提高灌漿工作質(zhì)量的化學(xué) 灌漿液和灌漿凝膠的方法。
[0023] 本發(fā)明的再一個目的是提供制造化學(xué)灌漿液和灌漿凝膠的方法，所述化學(xué)灌漿液 和灌漿凝膠適用于各種灌漿工作，包括截水灌漿、地面改善灌漿、充填灌漿、加固灌漿等。
[0024] 在一般方面中，本發(fā)明提供了制造環(huán)境友好的硅酸鹽化學(xué)灌漿液的方法，所述化 學(xué)灌漿液與水泥凝膠混合用于灌漿，以便（例如）在對地面鉆孔之后形成防滲墻，所述方法 包括：通過對偏硅酸鈉（Na2SiO3)添加0? 8?1體積當(dāng)量的水，制備二硅酸鈉（Na2Si2O5);通 過用水稀釋乙二醛型、乙酸酯型或酯型有機(jī)化合物，制備作為負(fù)催化劑的有機(jī)化合物；和通 過將所述二硅酸鈉與所述作為負(fù)催化劑的有機(jī)化合物以7?8:1的重量比混合，制備環(huán)境 友好的硅酸鹽化學(xué)灌漿液。
[0025] 在示例性實(shí)施方式中，通過用水稀釋乙二醛型有機(jī)化合物，制備所述作為負(fù)催化 劑的有機(jī)化合物，并且所述乙二醛型有機(jī)化合物與水的體積比為1:8?9。
[0026] 在另一個示例性實(shí)施方式中，通過用水稀釋乙二醇二乙酸酯，制備所述作為負(fù)催 化劑的有機(jī)化合物，并且所述乙二醇二乙酸酯與水的體積比為1:7?8。
[0027] 在另一個示例性實(shí)施方式中，通過用水稀釋乙酸酯，制備所述作為負(fù)催化劑的有 機(jī)化合物，并且所述乙酸酯與水的體積比為1:6?8。
[0028] 在另一個一般方面中，本發(fā)明提供了制造環(huán)境友好的硅酸鹽灌漿凝膠的方法，所 述方法包括將通過上述方法制備的環(huán)境友好的硅酸鹽化學(xué)灌漿液與相同重量的水泥溶膠 混合。
[0029] 在示例性實(shí)施方式中，通過將水泥與相同重量的水混合，制備所述水泥溶膠。
[0030] 根據(jù)本發(fā)明，可提供膠凝時間足夠用于現(xiàn)場灌漿的化學(xué)灌漿液和灌漿凝膠。
[0031] 另外，可提供環(huán)境友好的化學(xué)灌漿液和灌漿凝膠，其由于顯著低的透水性和堿性 釋放而容易應(yīng)用于含地下水的地面，并且具有較低的污染地下水的風(fēng)險。
[0032] 此外，可提供由于優(yōu)異的機(jī)械性質(zhì)（如抗壓強(qiáng)度）而能夠提高灌漿質(zhì)量的化學(xué)灌 漿液和灌漿凝膠。
[0033] 另外，可提供適用于包括截水灌漿、地面改善灌漿、充填灌漿、加固灌漿等各種灌 漿工作的化學(xué)灌漿液和灌漿凝膠。
【附圖說明】
[0034] 圖1是圖示本發(fā)明制造環(huán)境友好的硅酸鹽化學(xué)灌漿液和灌漿凝膠的工藝的流程 圖。
【具體實(shí)施方式】
[0035] 現(xiàn)將參照附圖描述本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式。
[0036] 〈實(shí)施例1>
[0037] 在根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例1中，由偏硅酸鈉制備二硅酸鈉，并且由乙二醛型有機(jī)化 合物制備作為負(fù)催化劑的有機(jī)化合物。之后，通過將二硅酸鈉與作為負(fù)催化劑的有機(jī)化合 物混合而制備環(huán)境友好的硅酸鹽化學(xué)灌漿液，并且通過將化學(xué)灌漿液與水泥溶膠混合制備 灌漿凝膠。
[0038] 制造環(huán)境友好的硅酸鹽化學(xué)灌漿液的方法如下。首先，通過對偏硅酸鈉（Na2SiO3) 添加0. 8?1體積當(dāng)量的水制備二硅酸鈉（Na2Si2O5)?；瘜W(xué)反應(yīng)式如下。
[0039] 2Na2Si03+H20 -Na2Si205+2Na0H
[0040] 然后，制備在灌漿期間作為負(fù)催化劑以維持足夠的膠凝時間的有機(jī)化合物。
[0041] 所述作為負(fù)催化劑的有機(jī)化合物通過用水稀釋乙二醛型有機(jī)化合物制備，并且所 述乙二醛型有機(jī)化合物與水的體積比為1:8?9。
[0042] 然后，通過將二硅酸鈉與作為所述負(fù)催化劑的有機(jī)化合物以7?8:1的重量比混 合，制備環(huán)境友好的硅酸鹽化學(xué)灌漿液。
[0043] 最后，通過將所述化學(xué)灌漿液與相同重量的水泥溶膠混合制備灌漿凝膠，所述水 泥溶膠通過將水泥與相同重量的水混合制備。
[0044] 將根據(jù)此方法制備的灌漿凝膠與下面描述的比較例1-1至1-3中制備的灌漿凝膠 進(jìn)行比較。
[0045] (比較例 1-1)
[0046] 在比較例1-1中，通過對偏硅酸鈉（Na2SiO3)添加0. 8?1體積當(dāng)量的水制備二硅 酸鈉（Na2Si2O5)。
[0047] 然后，通過將二硅酸鈉與相同重量的水泥溶膠混合制備灌漿凝膠，所述水泥溶膠 通過將水泥與相同重量的水混合制備。
[0048](比較例1-2)
[0049] 在比較例1-2中，通過對偏硅酸鈉（Na2SiO3)添加0. 8?1體積當(dāng)量的水制備二硅 酸鈉（Na2Si2O5)。
[0050] 然后，通過將乙二醛型有機(jī)化合物用水以1:8-9的體積比稀釋，制備作為負(fù)催化 劑的有機(jī)化合物。
[0051] 然后，通過將二硅酸鈉與作為負(fù)催化劑的有機(jī)化合物以7?8:1的重量比混合制 備化學(xué)灌漿液。
[0052] 然后，通過將二硅酸鈉與水泥溶膠混合制備灌漿凝膠，所述水泥溶膠通過將水、作 為快凝劑的碳酸氫鈉（NaHCO3)與水泥以4:2:1的重量比混合制備。
[0053](比較例 1-3)
[0054] 在比較例1-3中，通過對偏硅酸鈉（Na2SiO3)添加0. 8?1體積當(dāng)量的水制備二硅 酸鈉（Na2Si2O5)。
[0055] 然后，通過將二硅酸鈉與水泥溶膠混合制備灌漿凝膠，所述水泥溶膠通過將水、作 為快凝劑的碳酸氫鈉（NaHCO3)與水泥以4:2:1的重量比混合制備。
[0056] 實(shí)施例1、比較例1-1、比較例1-2和比較例1-3中制備的灌漿凝膠的膠凝時間的 測量結(jié)果在表1中示出。
[0057] 表1.實(shí)施例1和比較例1-1至1-3中制備的灌漿凝膠的膠凝時間
[0058]
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種制造環(huán)境友好的硅酸鹽化學(xué)灌漿液的方法，所述硅酸鹽化學(xué)灌漿液與水泥凝膠 混合用于灌漿，以便在對地面鉆孔之后形成防滲墻，所述方法包括： 通過對偏硅酸鈉（Na2SiO3)添加0. 8?1個體積當(dāng)量的水，制備二硅酸鈉（Na2Si2O5); 通過用水稀釋乙二醛型、乙酸酯型或酯型有機(jī)化合物，制備作為負(fù)催化劑的有機(jī)化合 物；和 通過將所述二硅酸鈉與所述作為負(fù)催化劑的有機(jī)化合物以7?8:1的重量比混合，制 備環(huán)境友好的硅酸鹽化學(xué)灌漿液。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，通過用水稀釋乙二醛型有機(jī)化合物，制備所述作 為負(fù)催化劑的有機(jī)化合物，并且所述乙二醛型有機(jī)化合物與水的體積比為1:8?9。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，通過用水稀釋乙二醇二乙酸酯，制備所述作為負(fù) 催化劑的有機(jī)化合物，并且所述乙二醇二乙酸酯與水的體積比為1:7?8。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，通過用水稀釋乙酸酯，制備所述作為負(fù)催化劑的 有機(jī)化合物，并且所述乙酸酯與水的體積比為1:6?8。
5. -種制造環(huán)境友好的硅酸鹽灌漿凝膠的方法，所述方法包括：將權(quán)利要求1至4中 任一項(xiàng)所述的方法制備的環(huán)境友好的硅酸鹽化學(xué)灌漿液與相同重量的水泥溶膠混合。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中，所述水泥溶膠通過將水泥與相同重量的水混合 而制備。
【專利摘要】本發(fā)明提供了制造環(huán)境友好的硅酸鹽化學(xué)灌漿液和灌漿凝膠的方法，所述硅酸鹽化學(xué)灌漿液與水泥凝膠混合用于灌漿，以便(例如)在對地面鉆孔之后形成防滲墻。所述方法包括：通過對偏硅酸鈉(Na2SiO3)添加0.8～1個體積當(dāng)量的水，制備二硅酸鈉(Na2Si2O5)；通過用水稀釋乙二醛型、乙酸酯型或酯型有機(jī)化合物，制備作為負(fù)催化劑的有機(jī)化合物；和通過將所述二硅酸鈉與所述作為負(fù)催化劑的有機(jī)化合物以7～8:1的重量比混合，制備環(huán)境友好的硅酸鹽化學(xué)灌漿液。
【IPC分類】C04B28-26
【公開號】CN104556946
【申請?zhí)枴緾N201410584738
【發(fā)明人】金載禹
【申請人】又炅技術(shù)株式會社
【公開日】2015年4月29日
【申請日】2014年10月27日