[发明专利]一种无水泥地聚物灌浆材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种无水泥地聚物灌浆材料及其制备方法，以砂砾作为支撑材料提高材料整体强度，然后加入高炉矿渣粉、粉煤灰和硅灰，以SiO₂为主的硅灰能够优化孔结构，降低体系孔隙率；利用水玻璃溶液和NaOH将粉煤灰和矿渣粉中的活性硅、铝、钙物质溶解之后重聚，形成C‑S‑H水化硅酸钙、C‑S‑A‑H水化硅铝酸钙水化产物，利用水玻璃溶液和NaOH组成的溶液使粉煤灰和矿渣粉中的氧化铝先反应，确保后去氧化钙反映增强材料的增长，从而有效提高高炉矿渣粉和粉煤灰的使用率，同时提高了注浆材料的工作性能，本发明制备得到的灌浆材料流动性好、析水率低、结石率高，有效利用了矿渣粉、粉煤灰的工业废弃物，实现工业废渣变废为宝的目的。

技术领域

本发明涉及公路灌浆材料领域，具体涉及一种无水泥地聚物灌浆材料及其制备方法。

背景技术

我国各地在冶炼钢铁产生大量的高炉矿渣粉，火力发电厂会生产大量粉煤灰，高炉矿渣粉和粉煤灰属工业固体废弃物，目前针对工业固体废弃物主要是采用堆积掩埋方式处理，大量堆放不仅需要侵占土地同时对周边地区产生粉尘污染。

随着高速公路交通量不断增加，在一些地质较差的地方路基局部强度不足、路基沉陷或基层动水冲刷，从而造成路面不同程度沉陷或板底脱空，对道路上车辆行驶安全构成严重危害。其中，静压渗透注浆是处治公路路基沉陷的主要处治技术手段。目前的注浆材料主要采用水泥基注浆材料，但是每生产1吨水泥就要释放1吨的CO₂，而且伴随着排放大量的NO_x、SO_x和粉尘，生产水泥耗能大，对生态环境造成巨大破坏。另外，在静压渗透注浆中，水泥颗粒偏大，粒径为100-200μm左右，不利于渗透至砂砾石的细小孔隙；且在水灰比0.8-1.5之间才能具有足够的流动性能进行注浆工作，水灰比越高，流动性越好越利于注浆，但浆液的析水率越高，结石率越低，容易造成析出水分进入路基局部水损害。以水灰比1.2的水泥注浆材料为例，2h析水率高达20％，结石率仅为76％。采用水泥作为注浆材料生产能耗大、价格较高、且工作性能欠佳。因此，急需采用一种新的材料作为注浆材料。

发明内容

本发明的目的在于提供一种无水泥地聚物灌浆材料及其制备方法，以克服现有技术的不足。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种无水泥地聚物灌浆材料，按质量分数计，包括高炉矿渣粉100-140份，粉煤灰60-100份，硅灰20-40份，水60-90份，砂砾200-400份，水玻璃溶液54-80份，NaOH固体4-8份，消泡剂0-1份，膨胀剂3-5份，缓凝剂0-1份，可再分散性乳胶粉0-1份。

进一步的，所述高炉矿渣粉采用S95级以上的高炉矿渣粉。

进一步的，高炉矿渣粉比表面积≥400㎡/kg，高炉矿渣粉中玻璃体质量分数≥85％。

进一步的，所述粉煤灰采用F类粉煤灰。

进一步的，粉煤灰细度45微米方孔筛余≤30％，粉煤灰中SiO₂、Al₂O₃和Fe₂O₃总质量分数≥70％。

进一步的，硅灰粒度为11-20μm，硅灰中SiO₂含量大于98％。

进一步的，所述水玻璃溶液水玻璃模数为3.3，水玻璃溶液中SiO₂含量≥26％，水玻璃溶液中Na₂O含量大于8.2％。

进一步的，所述NaOH固体纯度大于99％；所述砂砾采用河砂；所述减水剂采用聚羧酸高效减水剂；所述膨胀剂采用石膏粉；所述缓凝剂采用酒石酸；所述可再分散性乳胶粉采用丙烯酸均聚物。

一种无水泥地聚物灌浆材料的制备方法，包括下述具体步骤：