[发明专利]一种多源固废基注浆胶凝材料及其制备方法和应用

说明书

本发明涉及一种多源固废基注浆胶凝材料及其制备方法和应用。包括如下重量份的原料：赤泥60‑80份，其他固废60‑80份，激发剂40‑60份，外加剂10‑20份；其他固废包括如下重量份的原料：炉渣15‑25份，矿渣15‑25份，钢渣10‑20份，脱硫石膏8‑20份。本发明的制备方法简单，所制备的注浆胶凝材料凝结时间短，早期强度高，结石体力学强度高，抗侵蚀能力优异，适用于滨海岩溶破碎岩体加固治理工程中，可保证滨海地区工程安全建设，并且缓解固废堆存压力，解决赤泥对环境的污染问题，实现高附加值价值，推动赤泥的综合利用。

技术领域

本发明属于固废综合利用、岩土工程灾害治理和建材制备技术领域，具体涉及一种多源固废基注浆胶凝材料及其制备方法和应用。

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。

滨海岩溶地区水文地质复杂，地层岩体长时间受潮汐作用、咸淡水循环驱替、机械冲刷应力及海水渗流场作用，岩层化学组分及矿物组分受到严重的溶蚀作用及机械破坏，给工程安全建设和区域环境造成了严重的影响。滨海岩溶破碎岩体作为滨海地区的典型地质类型，诱发地表塌陷、突水突泥等地质灾害的相关案例近年来显著增多，且破坏性极强，已成为地质灾害防治领域的突出问题。注浆可改善破碎岩体的物理力学性能、提高被注地层的抗渗性和整体性，成为滨海岩溶地区破碎岩体加固治理的重要手段。

注浆材料作为注浆技术的重要因素之一，得到越来越多的关注。部分学者针对滨海岩溶破碎岩体注浆加固材料展开了研究，以解决破碎岩体造成的地质灾害。现有技术中，通过向水泥浆液中加入石膏、铝酸盐水泥等物质，制备了早期膨胀迅速、后期膨胀稳定、凝结时间可调的新型水泥基注浆材料；还有通过混合粉磨硅酸盐水泥熟料和矿化剂实现材料性能均一化；现有技术中研究了不同速凝早强剂对水泥基浆液水化进程的影响规律，并提出多种添加剂复合使用的协同作用机理。

我国工业固废量大、面广、害多，产量逐年累积且种类繁多，化工渣、冶金渣等大量的工业固体废弃物的堆积导致了很多灾难性的问题，包括对环境的污染、对生态的破坏。工业固废在原有存量没有得到处置和综合利用的情况下，很多新的增量不断增加，使工业固废处理面临的问题逐渐加重。固废处理中赤泥的问题最为突出，赤泥的大规模堆放对土壤、水源、大气等造成持续性污染，然而赤泥的利用率不足1％，尚无有效的工业化处理方法。赤泥具有高碱性且工业固废的化学成分以SiO₂、Al₂O₃、CaO为主，具有潜在的胶凝活性，可用于制备碱激发胶凝材料。因此，多固废协同互补利用，大宗消化赤泥、钢渣等固废制备绿色土木功能材料已刻不容缓。此外，随着环保意识的增强，普通硅酸盐水泥制备能耗高、原料不可再生等问题日益凸显，利用“以废治灾”的理念，使用具有潜在胶凝活性的工业固废体废弃物制备水泥类胶凝材料已成为缓解固废堆存压力、取代传统水泥基胶凝材料的研究热点。

目前，已有部分学者开展以赤泥为主，协同其他固废制备注浆材料的研究，以实现资源化利用。如利用赤泥协同粉煤灰，添加膨胀剂等外加剂，制备了一种封堵效果好的注浆材料；或者以赤泥为主要原材料，协同粉煤灰、脱硫石膏，制备了一种无泌水现象的注浆充填材料；或者赤泥协同钢渣的注浆材料，利用赤泥和激发剂的复合作用提高注浆材料的强度。

滨海岩溶破碎岩体的注浆加固治理工程中，传统的注浆加固材料以硅酸盐水泥单液浆和水泥-水玻璃双液浆为主。但针对滨海岩溶海水侵蚀能力强、潮汐水冲刷及咸淡水循环交替等特殊的地质特点，水泥类浆液凝结时间长、力学强度低、抗侵蚀性能差等缺陷制约了滨海岩溶破碎岩体的高效加固。虽然多源固废基注浆材料具有一定的力学强度，但普遍具有赤泥的使用量低，其他协同固废使用量甚微，且注浆胶凝材料凝结时间长、抗侵蚀能力差的问题，不适宜用于滨海岩溶破碎岩体注浆加固治理。

发明内容

针对上述现有技术中存在的问题，本发明的目的是提供一种多源固废基注浆胶凝材料及其制备方法和应用。