[发明专利]一种适用于致密软弱地层加固与抗渗处理的硅基注浆材料及其制备方法

说明书

本发明属于隧道与地下工程注浆加固与防渗注浆材料领域，提供了一种适用于致密软弱地层加固与抗渗处理的硅基注浆材料及其制备方法，包括：A组分、B组分，A组份包括：50～95份纳米硅溶胶溶液、1～20份促进剂、1～20份橡胶助剂、0～20份硅烷偶联剂；所述B组份包括：80～95份硅酸盐溶液、5～20份水、0.1～10份催化剂、0～0.5份表面活性剂。本发明的硅基注浆材料能够有效固结致密软弱土体，特别是对于SiOsubgt;2/subgt;含量较高的鞍山质玄武岩、石英岩、硅质岩和硅质石英砂岩等地层，注浆加固与抗渗效果更优；该材料在实现自身凝胶的同时，能够与岩土体表面的硅羟基脱水缩合形成硅氧共价键等，进一步提高固结效率，形成的固结体具有强度高、寿命长的特点。

技术领域

本发明属于隧道与地下工程注浆加固与防渗注浆材料技术领域，尤其涉及一种适用于致密软弱地层加固与抗渗处理的硅基注浆材料及其制备方法。

背景技术

公开该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

目前，由于地形地貌及地质条件复杂，不良地质类型多样，导致隧道与地下工程施工中频繁发生突泥涌水、大变形、塌方等重大地质灾害，成为制约工程安全建设的关键难题。

注浆是隧道与地下工程灾害治理的主要方法，浆液注入地层并胶凝固化后可显著提升围岩的物理力学性能，降低灾害发生风险。然而，日益复杂的地质条件对于注浆浆液性能提出了更高要求。通常来说，对于空隙率较大的裂隙岩体、断层破碎带等，常规水泥基浆液即可满足围岩加固与堵水需求；但对于碎粉岩、粉细砂、白云岩砂化等致密软弱地层，因其颗粒粒径小、空隙率低、颗粒间粘聚力弱，常规水泥基浆液难以注入，无法形成有效的渗透扩散半径，同时浆液固结效果差，导致注浆治理难以达到预期效果。此外，对于致密软弱地层，即使采用现有的有机或无机溶液型注浆材料(如水玻璃、聚氨酯、环氧树脂、丙烯酰胺、木质素类浆材)，也各自存在不同程度的可注性差、固结强度低、经济成本高、环保性能弱等问题。

例如：专利202210618594.7公开了一种用于富水地层注浆堵水的抗分散注浆材料及制备方法和施工方法。该注浆材料包括：粉料A组分和液料B组分；所述粉料A组分包括：胶凝物质、聚合物胶粉和助剂；所述液料B组分包括：硅酸盐、硅溶胶、水玻璃改性剂和水。但该注浆材料为水泥基材料，硅酸盐、硅溶胶、水玻璃等作为添加剂，加入添加剂中用于调节水泥的初凝时间，在致密软弱地层中可注性差。

针对隧道与地下工程致密软弱地层灾害防控的迫切需求，目前亟需研发一种可注性好、固结能力强、成本低且具有良好环保性能的溶液类浆材。

发明内容

为克服现有材料对致密软弱地层岩适用性不强的问题，本发明提出了一种适用于致密软弱地层加固与抗渗处理的硅基注浆材料及其制备方法。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

本发明的第一个方面，提供了一种适用于致密软弱地层加固与抗渗处理的硅基注浆材料，包括：A组分、B组分，A组分与B组分的体积比范围为1：0.5～1：2；

所述A组份由以下重量份的原料组成：50～95份纳米硅溶胶溶液、1～20份促进剂、1～20份橡胶助剂、0～20份硅烷偶联剂；

所述B组份由以下按重量份的原料组成：80～95份硅酸盐溶液、5～20份水、0.1～10份催化剂、0～0.5份表面活性剂。

本发明提出了一种适用于致密软弱地层加固与抗渗处理的硅基注浆材料及其制备方法，可为碎粉岩等致密软弱地层注浆治理提供材料支撑。

本发明的第二个方面，提供了一种适用于致密软弱地层加固与抗渗处理的硅基注浆材料的制备方法，包括：

在纳米硅溶胶中分别加入促进剂、橡胶助剂以及硅烷偶联剂，混合均匀，得到A组分浆液；