[发明专利]一种中粗砂层加固用注浆材料及其制备方法

说明书

本发明涉及建筑材料技术领域，尤其涉及一种中粗砂层加固用注浆材料及其制备方法，该注浆材料由矿渣微粉30～50份，水15～45份，减水剂0.2～0.4份和碱性激发剂1.7～4.5份制成，其中碱性激发剂为氢氧化钠、碳酸钠、氢氧化钙和甲酸钙的混合物。采用矿渣微粉作为注浆材料的胶凝成分，通过特定组成的碱性激发剂彻底激发矿渣微粉的活性：配合特定用量的减水剂，改善了矿渣微粉的缺陷，使制得的注浆材料早期强度高，流动性好，硬化时间适宜，适合中粗砂层加固过程的施工特点，让仅采用矿渣微粉制备建筑材料成为了现实。

技术领域

本发明属于建筑材料技术领域，尤其涉及一种中粗砂层加固用注浆材料及其制备方法。

背景技术

矿渣属于高炉炼铁的副产品，是由高炉炼铁熔融的矿物经水淬骤冷时，来不及结晶而大部分形成的玻璃态物质，其主要组分为氧化钙，氧化镁，氧化硅和氧化铝，共占总量的95％以上。矿渣研磨后的矿渣微粉可以作为混合材料掺入水泥中，实现矿渣回收的同时改善水泥的性能，降低生产成本和能耗。

不过由于矿渣微粉中含有大量结构完整的晶体，并且组成中氧化硅等酸性氧化物含量高于氧化钙等碱性氧化物的含量，导致矿渣微粉的反应活性很低，需要借助水泥的水化过程提高矿渣微粉的反应活性，因此，虽然矿渣微粉可以代替部分水泥，但是由于矿渣微粉反应活动低的问题，制备的材料也就一直存在强度低，流动性差，硬化时间长的缺陷，现有技术中尚未出现矿渣微粉完全代替水泥的建筑材料。

发明内容

针对现有技术中矿渣微粉的反应活性差，制备的建筑材料强度低，流动性差，硬化时间长的技术问题，本发明提供一种中粗砂层加固用注浆材料及其制备方法，该注浆材料仅采用矿渣微粉作为注浆材料的胶凝成分，通过选用特定的碱性激发剂，提高了矿渣微粉的反应活性和水化效率，制备得到的注浆材料早期强度高，流动性强，硬化时间适宜，符合中粗砂层加固过程的施工特点。

为达到上述发明目的，本发明实施例采用了如下的技术方案：

本发明实施例提供了一种中粗砂层加固用注浆材料：该注浆材料按重量份数计，包括矿渣微粉30～50份，水15～45份，减水剂0.2～0.4份和碱性激发剂1.7～4.5份，其中碱性激发剂为氢氧化钠、碳酸钠、氢氧化钙和甲酸钙的混合物。

相对于现有技术，本发明提供的中粗砂层加固用注浆材料仅采用矿渣微粉作为注浆材料的胶凝成分，并通过特定组成的碱性激发剂，彻底激发矿渣微粉的活性：氢氧化钠和甲酸钙的复合使用，能显著激发矿渣微粉的早期活性，提高注浆材料的早期强度；碳酸钠、氢氧化钙的复合使用，能进一步提高矿渣微粉的水化反应速率，有效分解矿渣微粉中的玻璃体结构，降低注浆材料的粘度，提高其流动性和稳定性，氢氧化钙和甲酸钙还能为矿渣微粉提供有效的Ca²⁺，促进矿渣微粉水化生成C-S-H凝胶的形成，碳酸钠和氢氧化钙也会反应生成纳米型碳酸钙，与不断生成的C-S-H凝胶相互粘结，形成一个整体，有效提高注浆后中粗砂层固结体的强度；结合特定用量的减水剂的掺入，使制得的注浆材料早期强度高，流动性好，硬化时间适宜，适合中粗砂层加固过程的施工特点，让仅采用矿渣微粉制备建筑材料成为了现实。

优选地，碱性激发剂中氢氧化钠、碳酸钠、氢氧化钙和甲酸钙的质量比为10～20：5～15：2～6：5～6。

优选地，该中粗砂层加固用注浆材料所用减水剂为聚羧酸盐类减水剂，具体可选用西卡公司的ViscoCrete 325C聚羧酸高效粉状减水剂。

减水剂是改善注浆材料初始流动度和初始粘度的关键组分，聚羧酸盐类减水剂与矿渣微粉的相容性好，有效成分高，分子范围集中，能在低掺量的情况下显著降低注浆材料的用水量，提高注浆材料的流变性和可塑性，对注浆材料的早期强度和后期强度的提高也有一定的促进作用。

优选地，该中粗砂层加固用注浆材料所用的矿渣微粉为S95级矿渣微粉或S105级矿渣微粉中的一种。

优选地，该中粗砂层加固用注浆材料中所用的氢氧化钠、碳酸钠、氢氧化钙和甲酸钙为工业纯以上。