[发明专利]一种水泥石相制备的岩体裂隙注浆材料及制备方法

说明书

本发明公开了一种利用废弃混凝土中水泥石相制备矿用裂隙注浆材料的方法。矿用裂隙注浆材料包括下列重量份比的原料：水泥石相40‑60%、煤矸石20‑30%、炉渣10%‑30%、减水剂占粉末质量百分比0.5‑1%。本发明的矿用裂隙注浆材料以超细水泥石再生胶凝材料为基质材料，辅以其他材料，具有颗粒超细、高结石率、微膨胀性、低析水率，稳定性良好等优点；在水灰比为1:1时，28天抗压强度可达15MPa以上。本发明克服了普通硅酸盐水泥注浆浆液析水率大、稳定性差、凝结时间较长，且不易灌入微小裂隙、生产污染环境、消耗大量能源和资源、成本高等的缺陷；本发明方法绿色环保、成本低廉。

技术领域

本发明涉及一种岩体裂隙注浆材料及其制备方法，具体说是一种水泥石相制备的矿用裂隙注浆材料及其制备方法，属于岩体裂隙注浆工程领域。

背景技术

注浆堵水是煤矿防治水害的重要手段之一。我国北方煤矿在深部开采过程中，遇到各种灰岩水害的威胁，目前采取两种措施，一种是疏水降压，本方法受到水环境的保护与吨煤成本增高的限制，用得较少；二是注浆改造加固，即对受底部灰岩水威胁的底板隔水层进行注浆加固改造，增加其防渗强度，得到改善底板强度的作用。

深部煤层采掘活动造成底板岩体裂隙发育，且可能承受较大水压力，底板突水一直威胁着煤炭的安全开采。所以，煤层底板注浆是最重要的防治手段。目前所用的注浆材料主要有两大类，一类是化学浆液，该浆液可注性好，能注入岩层中的细小裂隙或孔隙。其缺点是结石体强度较低、耐久性较差、价格较贵，尤其对周围地下水源有严重的污染。因此，以加固为目的的工程一般较少采用化学浆材，故应用面不广。另一类就是水泥类浆液，是一种使用面最广的基本注浆材料。水泥类浆液虽然具有价格较低且结石体强度高等优点，但是由于粒径较粗，岩体中微细裂隙难以注入，初凝与终凝时间较长且不能准确控制、强度增长速度慢，且易沉降析水等缺点，并且在大孔隙地层中注浆易出现漏浆现象，因而，注浆质量难以保证。因此，目前在水泥类浆液的应用上也有一定的局限性。

近年来国内外在改善水泥类浆液性能方面做了大量的研究工作，如用各种化学添加剂来缩短水泥类浆液的胶凝时间及提高其可注性；为了提高水泥浆液的可注性，开发了超细水泥注浆材料等。超细水泥注浆材料，其粒度约为普通水泥的十分之一，但其价格大约是普通水泥的十倍，在大量使用的情况下，工程费用较高。因此，现有市场急需开发一种既能满足实际工程需要、又经济适用的注浆材料。

随着城市建筑业的不断发展,混凝土材料的消耗量越来越大。每年拆除的废旧混凝土、新建建筑产生的废弃混凝土以及混凝土工厂、预制构件厂排放的废旧混凝土数量巨大。目前，对废弃混凝土的利用主要是作为建筑基础垫填材料或生产再生集料，但对其中经济成本最高、环境负荷最重的水泥石组分未实现有效利用。从废弃混凝土中分离出的硬化水泥石粉末，主要由纳米级的C-S-H凝胶组成，在一定温度下煅烧可获得高活性的脱水相，具有良好的再生胶凝性能；而且C-S-H凝胶的粒子呈纳米级，能很好地渗透到细小的裂隙或孔隙中。用水泥石再生胶凝材料替代超细水泥制备注浆材料，不仅成本低廉，而且具有超细水泥强度高、析水率低、结石率高等同样的优点，展示了美好的应用前景。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于，客服现有技术存在的缺陷，提出了一种水泥石相制备的矿用裂隙注浆材料，基于深部煤层底板岩体裂隙发育非均匀性、各向异性、微空隙性等特点及承受较大的水压应力条件，以超细水泥石再生胶凝材料为基质材料，通过添加其它不同性能的工业废渣，使其具有高渗透性、低析水率、高结石率、微膨胀性等性能，从而满足煤层底板岩体裂隙注浆要求。本发明同时提供了该材料的制备方法。

本发明为实现发明目的所提出的技术方案是：

一种水泥石相制备的矿用裂隙注浆材料，各组分质量百分比如下：

水泥石 40-60%；

煤矸石 20-30%；

炉渣 15-30%；