本发明涉及一种建(构)筑物材料，特别是涉及一种井下建(构)筑物加固使用的材料。
背景技术：
地下煤层在开采过程中，需要掘进大量的巷道(煤巷、岩巷)，掘进过程中遇到碎石层、砂土层以及陷落柱、断层破碎带时，由于其内部比较松散，无法提供足够的支撑力，引发巷道顶板塌落、片帮、涌水等事故，特别是煤巷使用时间短，故需要低强度加固材料对其进行加固，节约成本。
目前使用的水泥为主的加固材料和化学加固材料虽然能够较好地对巷道进行加固，但其加固材料成本高，煤层回采过程中拆除难，制约煤矿的经济效益。因此，有必要设计出一种既能堵水、又能加固、易拆除的井下用材料，改变加固材料的加固性能，从而有效提高巷道安全系数。
技术实现要素：
鉴于现有技术的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是提供一种井下建/构筑物加固材料。
为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：
一种井下建/构筑物加固材料，包括以下重量百分比的固体材料构成：赤泥45％～60％、粉煤灰25％～40％、脱硫石膏0～7.5％、矿渣0～5％、水泥2.5％～12.5％；还包括水，水固比为1:1.0～1.3。
作为优选，包括以下重量百分比的固体材料构成：赤泥55％、粉煤灰30％、脱硫石膏5％、矿渣2.5％、水泥7.5％；还包括水，水固比为1:1.2。
作为优选，还包括外加剂，外加剂占固体材料总重量的0～1.5％。
作为优选，所述外加剂为膨润土、三聚磷酸钠、聚醚多元醇、聚酯多元醇中的一种或其任意组合。
本发明的有益效果是：
能够满足井下加固特性的要求，同时还有效的利用了赤泥、粉煤灰等固体废弃物，实现了资源的循环利用；本发明具有环保性，符合环保要求，对环境危害较少；本发明能够有效拓展井下加固材料的来源，成本低廉，易于推广。
大掺量采用赤泥，充分利用赤泥的保水性能，以降低加固材料的泌水现象，并配合掺入自制外加剂，调整其流变性能，从而保证加固材料在具有较好流动性的情况下，不发生泌水现象；
充分利用赤泥中的碱性物质碱激发粉煤灰、矿渣粉中的SiO2、Al2O3等活性物质，从而形成强度；同时，利用碱激发材料所形成的水化产物化学固化Na+并物理固封重金属离子；通过掺入自制外加剂，结构重建进一步稳定/固化重金属离子。
说明书附图
图1是本发明材料用于巷道加固工程的施工图。
具体实施方式
下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
一种井下建/构筑物加固材料，包括以下重量百分比的固体材料构成：赤泥45％～60％、粉煤灰25％～40％、脱硫石膏0～7.5％、矿渣0～5％、水泥2.5％～12.5％；还包括水，水固比为1:1.0～1.3。
例如：固定加固材料中水泥掺量为7.5％，矿粉掺量为2.5％，脱硫石膏掺量为5％，外加剂掺量为1％(外掺)，水固比为1:1.2，调整赤泥掺量分别为45％、50％、55％、60％，其余用粉煤灰补齐，分别检测加固材料的工作性与力学性能，具体试验结果如表1-1所示：
表1-1赤泥掺量对加固材料工作性与力学性能的影响
从表1-1可以看出：(1)随着赤泥掺量的增加，加固材料的工作性能逐渐减弱，当赤泥掺量高达60％后，赤泥的粘度与流动度均呈现急剧下降的趋势；(2)随着赤泥掺量的增加，加固材料的强度呈现逐渐降低的趋势，当赤泥掺量为55％时，其7d强度为1.05MPa，28d强度为2.20MPa。
例如：固定加固材料中赤泥掺量为55％，矿粉掺量为2.5％，脱硫石膏掺量为5％，外加剂掺量为1％(外掺)，水固比为1:1.2，调整水泥掺量分别为2.5％、5％、7.5％、10％、12.5％，其余用粉煤灰补齐，分别检测加固材料的工作性与力学性能，具体试验结果如表1-2所示：
表1-2水泥掺量对加固材料工作性与力学性能的影响
从表1-2可以看出：(1)水泥掺量的变化对加固材料的工作性影响不大，其粘度基本位于30-35s之间，初始流动度基本在320mm左右，30min流动度在300mm左右；(2)随着水泥掺量的增加，加固材料的强度呈现逐渐升高的趋势，当水泥掺量有2.5％提高到12.5％，加固材料的28d强度由原来的0.75MPa提高到3.01MPa，考虑到经济性，合适的水泥掺量为7.5％。
例如：固定加固材料中赤泥掺量为55％，水泥掺量为7.5％，脱硫石膏掺量为5％，外加剂掺量为1％(外掺)，水固比为1:1.2，调整矿粉掺量分别为0％、2.5％、5.0％，其余用粉煤灰补齐，分别检测加固材料的工作性与力学性能，具体试验结果如表1-3所示：
表1-3矿粉掺量对加固材料工作性与力学性能的影响
从表1-3可以看出：(1)随着矿粉掺量的增加，加固材料的粘度逐渐增大，流动度则逐渐降低，但均满足相关技术要求；(2)随着矿粉掺量的增加，加固材料的强度呈现逐渐升高的趋势，当矿粉掺量有0％提高到5％，加固材料的28d强度由原来的1.58MPa提高到2.56MPa.由于有些地区的矿粉资源较少，且成本较高，考虑到经济性，合适的矿粉掺量为2.5％。
例如：固定加固材料中赤泥掺量为55％，水泥掺量为7.5％，矿粉掺量为2.5％，外加剂掺量为1％(外掺)，水固比为1:1.2，调整脱硫石膏掺量分别为0％、2.5％、5.0％、7.5％，其余用粉煤灰补齐，分别检测加固材料的工作性与力学性能，具体试验结果如表1-4所示：
表1-4脱硫石膏掺量对加固材料工作性与力学性能的影响
从表1-4可以看出：(1)随着脱硫石膏掺量的增加，加固材料的粘度逐渐增大，流动度则逐渐降低，当脱硫石膏掺量高到7.5％后，加固材料30min流动度降低至260mm；(2)随着脱硫石膏掺量的增加，加固材料的强度呈现先逐渐升高后逐渐降低的趋势，当脱硫石膏掺量为5％时，加固材料28d强度达到最高值为2.20MPa。
例如：固定加固材料中赤泥掺量为55％，水泥掺量为7.5％，矿粉掺量为2.5％，脱硫石膏掺量为5％，其余用粉煤灰补齐，水固比为1:1.2，调整外加剂掺量分别为0％、0.5％、1.0％、1.5％(外掺)，分别检测加固材料的工作性与力学性能，具体试验结果如表1-5所示：
表1-5外加剂掺量对加固材料工作性与力学性能的影响
从表1-5可以看出：(1)外加剂对加固材料工作性影响显著，当其掺量低于0.5％时，加固材料粘度较高，且流动度较小，无法满足施工要求，而当其掺量高达1.5％后，加固材料出现了泌水现象，同样影响了其工作性；(2)外加剂掺量对加固材料的力学性能具有一定的影响，随着外加剂掺量的增加，加固材料的强度也逐渐上升。综合考虑，优选外加剂掺量为1.0％。
例如：固定加固材料中赤泥掺量为55％，水泥掺量为7.5％，矿粉掺量为2.5％，脱硫石膏掺量为5％，其余用粉煤灰补齐，外加剂掺量为1.0％(外掺)，调整水固比为分别为1：1.0、1：1.1、1：1.2、1：1.3，分别检测加固材料的工作性与力学性能，具体试验结果如表1-6所示：
表1-6水固比对加固材料工作性与力学性能的影响
从表1-6可以看出：(1)水固比对加固材料工作性影响显著，随着水固比的降低，加固材料的工作性逐渐减弱；(2)水固比对加固材料力学性能有显著影响，随着水固比由1：1.0降低至1：1.3，加固材料28d强度由1.22MPa提高至2.87MPa。综合考虑性能与成本，优选水固比为1：1.2。
基于上述材料组成与加固材料工作性、力学性能的影响规律，最终确定合适的赤泥基加固材料的配合比为如表1-7所示：
表1-7确定的赤泥基加固材料配比
赤泥属一类碱性较强的工业固废，其pH值往往高于12，并含有一定量的重金属离子，因此被GB 5058-85《有色金属工业固体废物污染控制标准》界定为有害废渣(强碱性土)。采用赤泥为主要原料，制备井下加固材料，需对重金属离子的浸出特性进行研究，从而确保赤泥基加固材料在使用过程中，不对环境造成二次污染。表1-8为原状赤泥及不同外加剂掺量的赤泥基加固材料其浸出液的pH值及部分重金属离子的浸出浓度。
表1-8原状赤泥及赤泥基加固材料的pH以及重金属离子的浸出浓度(ppm)
注1：除pH限值参照《固体废物腐蚀性测定玻璃电极法》(GB/T15555.12-1995)确定外，其余均参照《生活垃圾填满场控制标准》(16889-2008)相关技术要求确定。
注2：ND表示没有检出。
分析表1-8可以发现：(1)碱激发与硫酸盐激发体系，能显著降低浸出液的pH值，固化/稳定赤泥中的重金属离子。即便不加外加剂，浸出液的pH值由原来的12.69降低至12.51，重金属离子溶出浓度也显著降低；(2)外加剂具有很好的降低pH值及稳定重金属的作用。当外加剂掺量为1.0％时，浸出液的pH值降低至11.88，而重金属离子浓度降低明显，Pb由0.381ppm降低至未检出，Cr由4.452ppm降低至0.09ppm，Cu由42.1ppm降低至未检出，As由0.42ppm降低至0.0005ppm；(4)设计出的赤泥基加固材料其浸出液不具备腐蚀性，且重金属离子浓度均达到了《生活垃圾填满场控制标准》(16889-2008)的相关要求。
可见，采用赤泥为主要原料制备出的井下加固材料具有良好的环保性能，不会对环境造成显著的污染。
上面仅对本发明的较佳实施例作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施例，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化，各种变化均应包含在本发明的保护范围之内。