[发明专利]一种低碳无机胶凝注浆充填材料及制备方法与应用

说明书

本发明公开了一种低碳无机胶凝注浆充填材料及其制备方法与应用，注浆充填材料，由以下重量份的组分组成：粉煤灰200‑240份，煤炉渣160‑200份，矿渣80‑90份，复合激发剂70‑90份，外加剂20‑25份；所述复合激发剂包括水泥和碱性物质，水泥的质量百分数为30％‑60％，所述碱性物质选自氢氧化钠、氧化钙或水玻璃；所述外加剂的组成为：膨润土70‑80份，减水剂为7‑10份，抗分散剂为8‑15份，早强剂为3‑5份。

技术领域

本发明属于胶凝材料制备技术领域，具体涉及一种低碳无机胶凝注浆充填材料及其制备方法与应用。

背景技术

这里的陈述仅提供与本发明相关的背景技术，而不必然地构成现有技术。

隧道及地下工程建设过程中，存在很多与岩溶裂隙和断层破碎带密切相关的复杂且难治理的地质灾害。尤其是富水岩溶区域，在雨季施工时易引发突涌水灾害，造成机器破坏、工程停滞等经济损失，严重时造成地面塌陷，伤及施工人员及路面人员的生命安全。

目前，由于注浆方法具有治理效果好、施工效率高及成本低等优势，已成为地下工程中岩溶裂隙、断层破碎带治理的常用方式。传统普通水泥类材料可注性低，浆液凝结时间过长，动水留存率低，且其结石体干缩性大，浆-岩胶结能力差，强度低耐久性差，无法满足富水砂层注浆治理要求。水泥-水玻璃类浆液虽能够快速封堵涌水，但浆液抗水溶蚀性及耐久性差，影响工程整体质量，成本高，而且需要大量消耗水泥和水玻璃，消耗不可再生矿产资源的同时排放大量二氧化碳。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的是提供一种低碳无机胶凝注浆充填材料及其制备方法与应用。该注浆材料具有抗分散性好、抗渗性高、体积稳定性好、低碳环保、成本低等特点，有效阻断地下水，加固破碎带，有利于实现地下工程灾害高效治理。

为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现：

第一方面，本发明提供一种低碳无机胶凝注浆充填材料，由以下重量份的组分组成：粉煤灰200-240份，煤炉渣160-200份，矿渣80-90份，复合激发剂70-90份，外加剂20-25份；

所述复合激发剂包括水泥和碱性物质，水泥的质量百分数为30％-60％，所述碱性物质选自氢氧化钠、氧化钙或水玻璃；

所述外加剂的组成为：膨润土70-80份，减水剂为7-10份，抗分散剂为8-15份，早强剂为3-5份。

第二方面，本发明提供所述低碳无机胶凝注浆充填材料的制备方法，包括如下步骤：

将煤炉渣研磨、过筛；

将粉煤灰、煤炉渣、矿渣、复合激发剂和外加剂按质量比混合，并搅拌均匀，即得。

第三方面，本发明提供所述低碳无机胶凝注浆充填材料在富水岩溶区域注浆充填中的应用。

上述本发明的一种或多种实施例取得的有益效果如下：

本法明采用高掺量的活性较差的低钙粉煤灰和粉磨炉渣替代水泥材料，以碱性无机盐和水泥协同作为复合激发剂，以功能型聚合物为外加剂，对材料进行有机无机协同调控。制备得到的注浆材料具有抗分散性好、抗渗性高、体积稳定性好、低碳环保、成本低等特点，适用于地下水封堵、破碎岩体加固等地下工程灾害治理，解决了传统注浆材料凝结时间长、抗水分散性差、抗渗性差、成本高以及固体废弃物堆积造成的环境污染等问题，具有巨大的应用潜力。

由于该注浆材料中，粉煤灰和炉渣等低钙固废的掺量较大，可以有效提高其利用率，具有较大的意义。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本发明使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。