[0001] 本发明涉及水泥基建筑材料技术领域，尤其是涉及一种低负温施工用注浆材料及其制备方法与应用。

[0002] 注浆技术是将一种或几种材料配制成浆液，用泵送设备将其注入裂隙性含水层或软弱松散地层中凝固胶结，起堵水或加固作用的技术。该技术不仅应用于地下工程也应用于地面工程，尤其在隧道交通、地基加固、水利堵漏、矿山修复等工程中得到了广泛的应用。当前单液普通水泥注浆，易泌水离析，硬化后体积收缩，力学性能较差，难以满足抗渗需求。
普通水泥‑水玻璃双液浆注浆料会产生较大的线收缩，严重影响注浆效果的长期稳定性，而且化学结构不稳定，在接触流动水的条件下，会有大量钠离子溶出，使硬化体粉化，固结强度下降，溶出的钠离子还会污染水资源。

[0003] 当前水泥基注浆技术主要应用在常温施工环境，可制备多功能型的水泥基注浆材料，例如早强型(CN115385638A、CN114436604A、CN116332543A)、强抗渗(CN202111245699)、抗分散型(CN114605102A)、低粘度(CN116655317A)等，在常温条件下，达到上述功能相对比较容易，专利CN116835947A发明了一种高地温高效堵水注浆材料，然而，在低负温工况条件下，水泥基注浆材料的开发目前还为空白，虽然现有技术CN116854438A公开一种风电钢混塔架用超低温座浆料，可在‑20℃条件下进行施工，然而其适用于风电基础安装，浆料无流动性，且采用大量高活性水泥，成本高。

[0030] 为表征本发明技术效果，制备注浆材料并对其性能进行检测。其中，流动度检测环境温度设定为‑25℃，试件成型养护至规定龄期进行抗压强度和抗折强度检测，‑1d表示在‑25℃环境中养护1d，‑3d表示在‑25℃环境中养护3d，‑7d+21d表示在‑25℃环境中养护7d再转入标准条件养护21d。

[0031] 所用原料中，普通硅酸盐水泥为P·O42.5水泥，快硬剂比表面积为800cm2/g，非晶态铝酸钙矿物制备工艺为：将CaO和Al2O3以质量比1:1.1均匀混合，于1700℃煅烧，然后将熔2
融的液相通过压缩空气降温到1200℃，再用水冷却到室温，粉磨至490cm /g，即得，矿粉为
2 2
S95级矿粉，超细矿物掺合料比表面积为1000cm/g，超细氧化铝渣粉比表面积780cm/g，减水剂为聚羧酸粉体减水剂，缓凝剂采用葡萄糖酸钠，增稠剂选用羟乙基纤维素醚。

[0032] 实施例1

[0033] 低负温施工用注浆材料，由固相材料和液相材料按质量比11:3组成；

[0034] 其中，所述固相材料由以下重量份原料组成：普通硅酸盐水泥65份，快硬剂11份，超细矿物掺合料15份，增效剂3份，减水剂0.15份，缓凝剂0.2份，抗分散剂0.1份，增稠剂0.12份，快硬剂为非晶态铝酸钙矿物与硬石膏质量比7.5:2.5混合物，超细矿物掺合料为矿粉和煅烧煤矸石质量比为6:4的混合物，所述增效剂为超细氧化铝渣粉和稻壳灰按质量比
10:2的混合物，所述抗分散剂为淀粉、引发剂和聚丙烯酰胺进行接枝反应后经洗涤、干燥得到的改性聚丙烯酰胺与酒石酸钠、三聚磷酸钠按质量比1:0.8:0.4的混合物；

[0035] 其中，所述液相材料为甲醇、乙二醇和水质量比为1:3:10的混合物。

[0036] 经检测，‑25℃条件下，浆体初始流动度380mm，30min流动度300mm，和易性良好，‑1d抗压强度30.7MPa，‑3d抗压强度48.5MPa，‑7+21d抗压强度85.7MPa，‑7+21d抗折强度
9.2MPa。

[0037] 实施例2

[0038] 低负温施工用注浆材料，由固相材料和液相材料按质量比10:3组成；

[0039] 其中，所述固相材料由以下重量份原料组成：普通硅酸盐水泥55份，快硬剂15份，超细矿物掺合料16份，增效剂2份，减水剂0.14份，缓凝剂0.3份，抗分散剂0.2份，增稠剂0.1份，快硬剂为非晶态铝酸钙矿物与硬石膏质量比7:3混合物，超细矿物掺合料为矿粉和煅烧煤矸石质量比为6.5:3.5的混合物，所述增效剂为超细氧化铝渣粉和稻壳灰按质量比10:3的混合物，所述抗分散剂为淀粉、引发剂和聚丙烯酰胺进行接枝反应后经洗涤、干燥得到的改性聚丙烯酰胺与酒石酸钠、三聚磷酸钠按质量比3:1:0.3的混合物；

[0040] 其中，所述液相材料为甲醇、乙二醇和水质量比为1:3:8的混合物。

[0041] 经检测，‑25℃条件下，浆体初始流动度360mm，30min流动度310mm，和易性良好，‑1d抗压强度28.5MPa，‑3d抗压强度46.3MPa，‑7+21d抗压强度82.4MPa，‑7+21d抗折强度
8.9MPa。

[0042] 对比例1

[0043] 注浆材料，由固相材料和液相材料按质量比10:3组成；

[0044] 其中，所述固相材料由以下重量份原料组成：普通硅酸盐水泥55份，快硬剂15份，超细矿物掺合料16份，增效剂2份，减水剂0.14份，缓凝剂0.3份，抗分散剂0.2份，增稠剂0.1份，快硬剂为C3A与硬石膏质量比7:3混合物，超细矿物掺合料为粉煤灰和矿粉质量比为6.5:3.5的混合物，所述增效剂为超细氧化铝渣粉和稻壳灰按质量比10:3的混合物，所述抗分散剂为淀粉、引发剂和聚丙烯酰胺进行接枝反应后经洗涤、干燥得到的改性聚丙烯酰胺与酒石酸钠、三聚磷酸钠按质量比3:1:0.3的混合物；

[0045] 其中，所述液相材料为甲醇、乙二醇和水质量比为1:3:8的混合物。

[0046] 经检测，‑25℃条件下，浆体初始流动度330mm，30min流动度260mm，和易性良好，‑1d抗压强度12.5MPa，‑3d抗压强度18.6MPa，‑7+21d抗压强度43.1MPa，‑7+21d抗折强度
3.8MPa。

[0047] 对比例2

[0048] 注浆材料，由固相材料和液相材料按质量比10:3组成；

[0049] 其中，所述固相材料由以下重量份原料组成：普通硅酸盐水泥55份，硫铝酸盐水泥15份，超细矿物掺合料16份，硝酸钙2份，减水剂0.14份，缓凝剂0.3份，抗分散剂0.2份，增稠剂0.1份，超细矿物掺合料为矿粉和煅烧煤矸石质量比为6.5:3.5的混合物，抗分散剂为淀粉、引发剂和聚丙烯酰胺进行接枝反应后经洗涤、干燥得到的改性聚丙烯酰胺与酒石酸钠、三聚磷酸钠按质量比3:1:0.3的混合物；

[0050] 其中，所述液相材料为甲醇、乙二醇和水质量比为1:3:8的混合物。

[0051] 经检测，‑25℃条件下，浆体初始流动度270mm，30min无流动性，‑1d抗压强度7.3MPa，‑3d抗压强度8.4MPa，‑7+21d抗压强度16.6MPa，‑7+21d抗折强度2.1MPa。

[0052] 对比例3

[0053] 注浆材料，由固相材料和液相材料按质量比10:3组成；

[0054] 其中，所述固相材料由以下重量份原料组成：普通硅酸盐水泥55份，快硬剂15份，超细矿物掺合料16份，增效剂2份，减水剂0.14份，缓凝剂0.3份，抗分散剂0.2份，增稠剂0.1份，快硬剂为非晶态铝酸钙矿物与硬石膏质量比7:3混合物，超细矿物掺合料为粉煤灰和硅灰质量比为6.5:3.5的混合物，所述增效剂为超细氧化铝渣粉，所述抗分散剂为淀粉、引发剂和聚丙烯酰胺进行接枝反应后经洗涤、干燥得到的改性聚丙烯酰胺与酒石酸钠、三聚磷酸钠按质量比3:1:0.3的混合物；

[0055] 其中，所述液相材料为甲醇、乙二醇和水质量比为1:3:8的混合物。

[0056] 经检测，‑25℃条件下，浆体初始流动度200mm，有板结现象，轻微泌浆，30min无流动性，‑1d抗压强度17.5MPa，‑3d抗压强度22.0MPa，‑7+21d抗压强度36.2MPa，‑7+21d抗折强度3.3MPa。

[0057] 对比例4

[0058] 注浆材料，由固相材料和液相材料按质量比10:3组成；

[0059] 其中，所述固相材料由以下重量份原料组成：普通硅酸盐水泥55份，快硬剂15份，超细矿物掺合料16份，增效剂2份，减水剂0.14份，缓凝剂0.3份，抗分散剂0.2份，增稠剂0.1份，快硬剂为非晶态铝酸钙矿物与硬石膏质量比7:3混合物，超细矿物掺合料为超细粉煤灰，所述增效剂为偏高岭土，所述抗分散剂为淀粉、引发剂和聚丙烯酰胺进行接枝反应后经洗涤、干燥得到的改性聚丙烯酰胺与聚醚多元醇按质量比3:1的混合物；

[0060] 其中，所述液相材料为甲醇、乙二醇和水质量比为1:3:8的混合物。

[0061] 经检测，‑25℃条件下，浆体初始流动度150mm，30min无流动性，‑1d抗压强度14.1MPa，‑3d抗压强度18.4MPa，‑7+21d抗压强度22.6MPa，‑7+21d抗折强度2.3MPa。

[0062] 对比例5

[0063] 注浆材料，由固相材料和液相材料按质量比10:3组成；

[0064] 其中，所述固相材料由以下重量份原料组成：普通硅酸盐水泥55份，快硬剂15份，超细矿物掺合料16份，增效剂2份，减水剂0.14份，缓凝剂0.3份，抗分散剂0.2份，增稠剂0.1份，快硬剂为非晶态铝酸钙矿物与硬石膏质量比7:3混合物，超细矿物掺合料为矿粉和煅烧煤矸石质量比为6.5:3.5的混合物，所述增效剂为超细氧化铝渣粉和稻壳灰按质量比10:3的混合物，所述抗分散剂为淀粉、引发剂和聚丙烯酰胺进行接枝反应后经洗涤、干燥得到的改性聚丙烯酰胺与酒石酸钠、三聚磷酸钠按质量比3:1:0.3的混合物；

[0065] 其中，所述液相材料为水。

[0066] 经检测，‑25℃条件下，浆体初始流动度180mm，30min无流动性，‑1d抗压强度7.1MPa，‑3d抗压强度19.9MPa，‑7+21d抗压强度30.1MPa，‑7+21d抗折强度3.4MPa。

[0067] 最后应说明的是：以上各实施方式仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施方式对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：
其依然可以对前述各实施方式所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施方式技术方案的范围。