[发明专利]一种水玻璃固化剂的制备方法

说明书

本发明涉及水玻璃类化学灌浆材料，具体涉及一种水玻璃固化剂的制备方法。本发明以乙酸钠、硝酸锌作为离子提供体，提供钠离子及锌离子，通过乙烯基苯甲酸及1‑乙烯基咪唑在氢键的作用力下与离子结合，使离子作为中心受体，随后再与甲基丙烯酸进行混合，在催化剂等作用下进行聚合反应，利用乙醇及乙酸复合溶液将聚合物中离子进行脱除，使中心受体位置空出，并与氧化锌进行结合，在使用时，氧化锌形成锌酸根，被聚合物吸附在受体空出位置，同时聚合物中的氢离子代替水玻璃中的钠离子，增加其胶凝作用，同时钠离子被吸附在空出位置并与锌酸根离子进行结合，提高了水玻璃固化速率，增强了固结体的强度，且长久置于固结体中保持固结状态，增加耐久性。

技术领域

本发明涉及水玻璃类化学灌浆材料，具体涉及一种水玻璃固化剂的制备方法。

背景技术

高层建筑物在建设时一般都要开挖较深的基坑，地铁、公路在建设的过程中要开挖隧洞、隧道，而煤矿、油田等工程也要开挖深洞，这类建筑施工工程中都会遇到渗水、流沙。尤其是在多雨地区，这些渗水及流沙不仅影响工程的进度，给施工过程带来危险，且会危害筑成后的工程质量。因此必须用化学灌浆材料对这些流沙进行加固，做成帷幕，来止水防渗，从而实现固定流沙，稳定加固基坑、隧洞的效果。

硅酸钠，俗称泡花碱，是一种水溶性硅酸盐，其水溶液俗称水玻璃，是一种矿黏合剂。是化学灌浆中使用最早，也是非常廉价和基本无毒的一种固沙材料，为世界各国所重视。水玻璃化学灌浆材料的优点主要表现在：（1）水玻璃浆液是真溶液，起始粘度低，可灌性好；（2）水玻璃浆材来源广，造价低，经济效益大；（3）水玻璃浆材主剂毒副作用小，不会污染环境，使用安全；（4）水玻璃类化学灌浆材料是指，可以针对不同施工、水文、地质、土壤条件，选用相应种类水玻璃化固化剂与其发生化学反应，产生凝胶、固结而成的一种化学灌浆材料。常用水玻璃灌浆材料的固化剂分为有机类和无机类。

水玻璃的无机类固化剂，主要分为无机酸和无机酸盐，其中无机酸主要为硫酸和磷酸，这两种酸在使用的过程中易腐蚀施工设备，也会危害施工人员的健康，且固化速度太快，不利于浆液的渗透，同时固结体的强度很低、性能较脆、抗水性差、耐久性也低，还会造成环境的二次碱污染，虽然目前大量的水玻璃灌浆工程中都是使用无机酸，但考虑到上述缺点，可以说这种无机酸还不是水玻璃的理想固化剂。而无机盐类固化剂，如氯化钙、磷酸盐等物质，存在固化时间很快、固结体强度不均一、固结体性能较脆等缺点，其他的无机盐也存在类似的缺陷。

相对于无机固化剂来讲，有机类水玻璃固化剂具有固化时间可控性强，且固结体韧性较好的优点。它能慢慢释放出使水玻璃产生凝胶的物质，实现浆材粘度低、渗透性好、凝胶固砂体强度高、凝胶时间可控，且固结后的固结体的韧性较好。

目前常用的有机类固化剂主要有：醛类，有机酸类，酯类等物质。其中醛类，主要是乙二醛，虽然乙二醛一水玻璃化学灌浆材料，其渗透性好、固砂强度高、耐水性能好，但该物质毒性太大，且有一定的疏水性和挥发性，因此不适合作为防渗堵漏工程中灌浆材料。

而有机酸（如丙烯酸，聚丙烯酸，醋酸乙烯等），虽相对于酯类物质来讲，其固化速度较快，但是存在腐蚀性强，且固结体强度不够大的缺点。而酯类物质，如乙酸乙酯，丙烯酸酯，甘油酯等物质虽然广泛使用与水玻璃铸造领域，且取得了良好的固结强度，但是酯类的水溶性不好，作为化学灌浆材料使用时，需要先用乳化剂将其乳化，这些缺点也限制了酯类固化剂在水玻璃灌浆材料的应用。

总结来说，现如今使用的水玻璃固化剂总体上存在着：固化时间不易控制、固结体强度差、力学性能较脆，易腐蚀设备的问题。鉴于当前水玻璃类化学灌浆材料的缺点，开发出一种能够综合无机类和有机类固化剂的优点又避免其缺点，成为水玻璃类化学灌浆材料的研究热点之一。

发明内容

本发明所要解决的技术问题：针对目前水玻璃固化剂使用后存在固结体的强度低，耐久性差的问题，本发明提供了一种水玻璃固化剂的制备方法。

为解决上述技术问题，本发明采用如下所述的技术方案是：