工业废渣多元复合盾构隧道壁后注浆材料及其制备方法

本发明涉及工业废渣注浆材料制备，具体为工业废渣多元复合盾构隧道壁后注浆材料及其制备方法。

背景技术：

1、随着我国现代工业化进程的突飞猛进，工业废渣的排放量逐年增多。其中，粉煤灰、高炉矿渣以及钢渣排放量较高且利用率偏低。若不能及时有效的处置利用这些工业废渣使它们变废为宝，必将带来严重的资源浪费和环境污染问题；而注浆材料是一种在建筑、水利工程、隧道及地铁等领域中广泛应用的材料，主要用于加固和修复混凝土、砖石等建材以及填塞裂缝和空隙，注浆材料的性能和质量对于工程的耐久性和安全性起着至关重要的作用，为此，本申请人提出一种工业废渣多元复合盾构隧道壁后注浆材料及其制备方法，利用粉煤灰与矿渣中的活性氧化铝在碱性环境中与ca(oh)2、磷石膏等反应生成较多纤维状的aft，而其中的活性氧化硅与钢渣中的c2s、c3s在碱性环境中水化生成csh凝胶，从而完成注浆材料的强度发展，对资源进行多元循环利用，保证了资源的可发展性。

技术实现思路

1、本部分的目的在于概述本发明的实施方式的一些方面以及简要介绍一些较佳实施方式。在本部分以及本申请的说明书摘要和发明名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和发明名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本发明的范围。

2、因此，本发明的目的是提供工业废渣多元复合盾构隧道壁后注浆材料及其制备方法，能够利用粉煤灰与矿渣中的活性氧化铝在碱性环境中与ca(oh)2、磷石膏等反应生成较多纤维状的aft，而其中的活性氧化硅与钢渣中的c2s、c3s在碱性环境中水化生成csh凝胶，从而完成注浆材料的强度发展，对资源进行多元循环利用，保证了资源的可发展性。

3、为解决上述技术问题，根据本发明的一个方面，本发明提供了如下技术方案：

4、工业废渣多元复合盾构隧道壁后注浆材料，其包括如下质量分数原料：

5、盾构泥沙15％；

6、钢渣10％；

7、矿渣10％；

8、粉煤灰52％；

9、水玻璃7％；

10、添加剂5％；

11、减水剂1％。

12、作为本发明所述的工业废渣多元复合盾构隧道壁后注浆材料的一种优选方案，其中：粉煤灰为i级c类粉煤灰，矿渣为高炉矿渣，钢渣为氧化钙含量处于15％-20％的低碱度钢渣。

13、工业废渣多元复合盾构隧道壁后注浆材料的制备方法，其包括如下制备步骤：

14、步骤一、筛选，将工业废渣原料(钢渣、矿渣、粉煤灰)过筛后，去除原料中的杂物，并粉碎保证各废渣原料颗粒直径大小均匀；

15、步骤二、预混合，将盾构泥沙和供液废渣原料置入混合机中混合均匀，在混合过程中加入水和添加剂，得到混合料一；

16、步骤三、研磨，将步骤二中的混合料一放入球磨机内再进行研磨混合，进一步保证材料之间混合均匀性，得到混合料二；

17、步骤四、制浆，把步骤三中混合料二置入搅拌机内，加入水玻璃与减水剂，控制搅拌速率800-1000r/min，搅拌20-50min，得到注浆材料原料。

18、作为本发明所述的工业废渣多元复合盾构隧道壁后注浆材料的制备方法的一种优选方案，其中：为增加注浆材料的抗水溶蚀性能，所述步骤二中加入的添加剂包括氯化钾、氧化镁、硅酸盐等。

19、作为本发明所述的工业废渣多元复合盾构隧道壁后注浆材料的制备方法的一种优选方案，其中：所述步骤二中，加入添加剂时，需根据不同的配比控制添加剂及盾构泥沙的用量，以使注浆料达到自我抗水溶蚀性的平衡点。

20、作为本发明所述的工业废渣多元复合盾构隧道壁后注浆材料的制备方法的一种优选方案，其中：所述步骤二中，需保证水灰比控制在0.8-1之间，且步骤四中水玻璃与混合料二的体积比为1：2。

21、作为本发明所述的工业废渣多元复合盾构隧道壁后注浆材料的制备方法的一种优选方案，其中：所述步骤四中，获得的注浆材料在使用前需进行测量和检验，保证其符合注浆材料的标准和要求，并根据实际情况进行配比使用。

22、作为本发明所述的工业废渣多元复合盾构隧道壁后注浆材料的制备方法的一种优选方案，其中：所述步骤四中，在搅拌过程中，需保证搅拌机内温度处于20-30℃，且浮动温度上下不得超过5℃。

23、作为本发明所述的工业废渣多元复合盾构隧道壁后注浆材料的制备方法的一种优选方案，其中：所述步骤四中，在搅拌过程中，加入水玻璃前，顺时针搅拌10-15mim，加入水玻璃后，逆时针搅动至结束。

24、作为本发明所述的工业废渣多元复合盾构隧道壁后注浆材料的制备方法的一种优选方案，其中：所述步骤四中减水剂为保坍增粘型聚羧酸系高性能减水剂，粉剂，减水率≥30％，1.5h坍落度损失率﹤5％，用水量敏感度为4～9kg。

25、与现有技术相比，本发明具有的有益效果为：

26、1.利用粉煤灰与矿渣中的活性氧化铝在碱性环境中与ca(oh)2、磷石膏等反应生成较多纤维状的aft，而其中的活性氧化硅与钢渣中的c2s、c3s在碱性环境中水化生成csh凝胶，从而完成注浆材料的强度发展，并且，对资源进行多元循环利用，保证了资源的可发展性。

27、2.所用盾构泥砂含泥量高达15％，使得泥砂中的泥质与水混合后会形成卡屋结构，使大量的自卡屋结构中的束缚水，既增加颗粒间的滑动效应又增大其稳定性，进而防止离析分层造成的堵泵合适组成泥砂的加入；

28、3.通过在注浆材料内加入硅酸盐与水玻璃，使得注浆材料在水化过程中，在注浆颗粒表面形成凝胶体和晶体等成分组成的凝胶膜，这种凝胶膜由于水分渗入膜内形成渗透压而产生破裂，膜外水分因此继续渗入膜内，与水泥水化颗粒内核直接接触，产生新的凝胶，使原有的凝胶膜增厚，减缓了水化速度，另一方面进入水溶液中，使水泥石结构趋于致密，注浆材料强度提高；

29、4.纤维状的钙矾石晶体以颗粒表面为依托生长形成结晶网络，水化硅酸钙凝胶这将这种结晶网络胶结起来，aft与csh凝胶之间交叉连锁，将硬化体各物相胶结成整体，而未反应完的磷石膏与矿渣的等粉料则作为微集料填充在硬化体的微孔隙中，进一步保证了注浆材料的强度；

30、5.在注浆材料内加入添加剂，增加了注浆材料的抗水溶蚀性能，能有效避免注浆材料因在工作环境中接触到不同程度的水，而导致注浆材料损坏的情况。

技术特征：

1.工业废渣多元复合盾构隧道壁后注浆材料，其特征在于，包括如下质量分数原料：

2.根据权利要求1所述的工业废渣多元复合盾构隧道壁后注浆材料，其特征在于，粉煤灰为i级c类粉煤灰，矿渣为高炉矿渣，钢渣为氧化钙含量处于15％-20％的低碱度钢渣。

3.工业废渣多元复合盾构隧道壁后注浆材料的制备方法，其特征在于，包括如下制备步骤：

4.根据权利要求2所述的工业废渣多元复合盾构隧道壁后注浆材料的制备方法，其特征在于，为增加注浆材料的抗水溶蚀性能，所述步骤二中加入的添加剂包括氯化钾、氧化镁、硅酸盐等。

5.根据权利要求2所述的工业废渣多元复合盾构隧道壁后注浆材料的制备方法，其特征在于，所述步骤二中，加入添加剂时，需根据不同的配比控制添加剂及盾构泥沙的用量，以使注浆料达到自我抗水溶蚀性的平衡点。

6.根据权利要求2所述的工业废渣多元复合盾构隧道壁后注浆材料的制备方法，其特征在于，所述步骤二中，需保证水灰比控制在0.8-1之间，且步骤四中水玻璃与混合料二的体积比为1：2。

7.根据权利要求2所述的工业废渣多元复合盾构隧道壁后注浆材料的制备方法，其特征在于，所述步骤四中，获得的注浆材料在使用前需进行测量和检验，保证其符合注浆材料的标准和要求，并根据实际情况进行配比使用。

8.根据权利要求2所述的工业废渣多元复合盾构隧道壁后注浆材料的制备方法，其特征在于，所述步骤四中，在搅拌过程中，需保证搅拌机内温度处于20-30℃，且浮动温度上下不得超过5℃。

9.根据权利要求2所述的工业废渣多元复合盾构隧道壁后注浆材料的制备方法，其特征在于，所述步骤四中，在搅拌过程中，加入水玻璃前，顺时针搅拌10-15mim，加入水玻璃后，逆时针搅动至结束。

10.根据权利要求2所述的工业废渣多元复合盾构隧道壁后注浆材料的制备方法，其特征在于，所述步骤四中减水剂为保坍增粘型聚羧酸系高性能减水剂，粉剂，减水率≥30％，1.5h坍落度损失率﹤5％，用水量敏感度为4～9kg。

技术总结本发明公开的属于工业废渣注浆材料制备技术领域，具体为工业废渣多元复合盾构隧道壁后注浆材料及其制备方法，包括如下步骤，将盾构泥沙和供液废渣原料置入混合机中混合均匀，在混合过程中加入水和添加剂，得到混合料一，将步骤二中的混合料一放入球磨机内再进行研磨混合，进一步保证材料之间混合均匀性，得到混合料二，把步骤三中混合料二置入搅拌机内，加入水玻璃与减水剂，搅拌得到注浆材料原料，利用粉煤灰与矿渣中的活性氧化铝在碱性环境中与Ca(OH)<subgt;2</subgt;、磷石膏等反应生成较多纤维状的AFt，而其中的活性氧化硅与钢渣中的C2S、C3S在碱性环境中水化生成CSH凝胶，从而完成注浆材料的强度发展，并且，对资源进行多元循环利用，保证了资源的可发展性。技术研发人员：宗义江,岳亮,涂强,陶祥令,崔蓬勃,付红,高文艺受保护的技术使用者：江苏建筑职业技术学院技术研发日：技术公布日：2024/8/1