一种赤泥基新型注浆材料及其制备方法
【专利摘要】本发明公开了一种赤泥基新型注浆材料及其制备方法，按照重量百分数计，各个组分配比为：赤泥70~80%，矿物掺合料20~30%；外掺复合碱性激发剂的模数为1.2~1.6，适宜的掺量为8~12%。本发明利用赤泥和矿物掺合料制备的赤泥基新型注浆材料具有良好的流动性、较高的早期强度；本发明合理利用了工业废渣，能够减少对环境的影响，配料简单，制造成本低。
【专利说明】一种赤泥基新型注浆材料及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种注浆材料，尤其涉及一种用于隧道、路基、地下工程等注浆加固的赤泥基新型注浆材料及其制备方法。
【背景技术】
[0002]目前的注浆材料主要有无机和有机两大类，其中无机类注浆材料主要以水泥、水泥水玻璃等为主，这些材料虽然具有价格较低且结石体强度高等优点，但是由于颗粒粒径较粗，浆液无法渗透到岩土体的微裂隙中，还具有凝结时间不易控制，浆液易离析沉淀等缺点；有机类注浆材料主要以环氧树脂类、聚氨酯类为主，这些材料可注性好，但是结石体强度较低、耐久性较差、价格昂贵，尤其对周围地下水源有严重的污染。因此，需要开发一种既能满足实际工程需要、又经济适用的注浆材料。
[0003]随着工业的发展，每年产生大量的工业废渣。赤泥是以铝土矿为原料生产氧化铝过程中产生的强碱性固体废弃物，每生产It氧化铝，大约产生0.8-1.5t赤泥。我国是氧化铝的生产大国，年产量约占世界总量的1/3，目前，我国赤泥综合利用率仅为10%左右，累计堆存量高达2亿吨。随着我国氧化铝产量的逐年增长和铝矿石品位的降低，赤泥排放量将越来越大，预计到2015年，赤泥累计堆存量将达到3.5亿吨。含有碱性的赤泥大量堆积，浪费了大量的土地资源，所产生的环境问题也成为企业和国家可持续发展的重大制约因素。目前，已有许多关于赤泥应用于建材行业的相关研究，但是未见应用于注浆材料相关报道。
【发明内容】
[0004]本发明的技术思想为:通常具有潜在活性的矿物质材料的活性激发机理是利用碱性激发来完成的，由此可以生成具有良好水硬性的水化硅酸钙、水化铝酸钙和水化硫铝酸钙。利用赤泥和掺合料中的活性Al2O3和SiO2成分，通过碱性激发剂的碱激发作用使得其化合物溶解，发生解聚反应，并进而发生缩聚反应形成具有较高强度的三维网络凝胶结构的地质聚合物注浆材料。
[0005]本发明提出一种赤泥基新型注浆材料，其特征在于:其组成为:干粉混合料、水、复合碱性激发剂。所述的干粉混合料为工业废渣赤泥与矿物掺合料按一定比例混合粉磨而成，按照重量百分数计，所述赤泥掺量为70-80%，所述矿物掺合料为矿渣、粉煤灰任意一种或者两者复掺，掺量为20-30%，优选地，两者复掺时，矿渣与粉煤灰质量比为2:1 ;所述的水为纯水或工业用水；所述的复合碱性激发剂为NaOH和钠水玻璃配制而成，复合碱性激发剂适宜的模数为1.2^1.6，适宜的掺量为8~12%。
[0006]浆液颗粒细度越小，其渗透性能越好，强度越高，本发明综合产品性能及控制成本的因素考虑，确定本发明的注浆材料粉体材料必须经过粉磨处理,材料颗粒D97不大于20 μ m0
[0007]本发明赤泥基新型注浆材料的制备方法为:首先，用钠水玻璃和NaOH配制复合碱性激发剂溶液；其次，将各干粉原料烘干后按照比例混合粉磨，得到一定细度要求的干粉混合料；最后，将制备的复合碱性激发剂加入干粉混合料中，按照一定的水灰比拌制浆液，利用注浆泵即可注浆施工。
[0008]本发明是以工业废弃物赤泥-矿物掺合料为主要原料而制备的一种赤泥基新型注浆材料，第一，本发明对原料的品位要求不高，工业废弃物得到合理利用；第二，本发明不需要高温烧成，减少了材料制备过程中的能源消耗；第三，本发明渗透性能好、结石体强度较高且价格低廉，克服了传统无机类和有机类注浆材料在使用过程中的许多缺点，应用前景广阔。
[0009]本发明的有益效果:
本发明赤泥基新型注浆材料在配方中以铝厂排放的工业废弃料赤泥作为主料，以碱性催化剂来激发原料中的活性，能够通过原料溶解-单体重构-缩聚反应得到一种新型胶凝注浆材料。该注浆材料具有良好的流动性和渗透性，各项物理化学性能基本能够满足注浆工程的需要，且具有良好的环保节能效益。
【具体实施方式】
[0010]下面结合具体实例对本发明进行进一步阐述，但不限制本发明。
[0011]本发明各【具体实施方式】所要涉及到的配料统一描述如下:赤泥为焦作市某铝厂产烧结法赤泥；矿渣为焦作白水泥厂生产的矿渣；粉煤灰为焦作电厂生产的二级粉煤灰；钠水玻璃固含量38.7%，含有30.1%的SiO2,8.6%的Na2O和61.3%的水；NaOH为化学试剂，纯度达99.5%。
[0012]实施例1
根据本发明具体实施例提供的原料，各组分配方为:按照重量百分数计，干粉混合料配料时赤泥掺量为70%，矿渣20%,粉煤灰10% ;复合碱性激发剂的模数为1.5，掺量为干粉混合料质量的10%。以配制赤泥基新型注浆材料lOOOg，水灰比1:1计(水灰比中水包括由复合碱性激发剂引入的水和外加于干粉混合料中的拌合水)，赤泥基新型注浆材料的制备方法如下:
I)取NaOH固体17.77g溶于100g钠水玻璃溶液中，制备出117.77g模数为1.5的复合碱性激发剂。
[0013]2)取烘干后的赤泥700g、矿渣200g和粉煤灰100g置于粉磨装置中粉磨至符合细度要求，D97 ^ 20 μ m0
[0014]3)取100g配制好的复合碱性激发剂,加入947.95g水中，搅拌5min,加入1000g配制好的干粉混合料，快速搅拌5min，搅拌均匀后可以进行注浆作业。
[0015]实施例2
1)用钠水玻璃和NaOH配制复合碱性激发剂溶液，复合碱性激发剂模数为1.2 ；
2)将赤泥、矿物掺合料烘干后按照比例混合粉磨，D97( 20 μ m，得到干粉混合料，所述赤泥掺量为70%，所述矿物掺合料为矿渣，掺量为30% ；
3)将制备的复合碱性激发剂加入干粉混合料中，掺量为8%，加水搅拌制浆液。
[0016]实施例3
1)用钠水玻璃和NaOH配制复合碱性激发剂溶液，复合碱性激发剂模数为1.6 ；
2)将赤泥、矿物掺合料烘干后按照比例混合粉磨，D97( 20 μ m，得到干粉混合料，所述赤泥掺量为80%，所述矿物掺合料为矿渣，掺量为20% ；
3)将制备的复合碱性激发剂加入干粉混合料中，掺量为12%，加水搅拌制浆液。
[0017]实施例4
1)用钠水玻璃和NaOH配制复合碱性激发剂溶液，复合碱性激发剂模数为1.2 ；
2)将赤泥、矿物掺合料烘干后按照比例混合粉磨，D97( 20 μ m，得到干粉混合料，所述赤泥掺量为70%，所述矿物掺合料为粉煤灰，掺量为30% ；
3)将制备的复合碱性激发剂加入干粉混合料中，掺量为12%，加水搅拌制浆液。
[0018]实施例5
1)用钠水玻璃和NaOH配制复合碱性激发剂溶液，复合碱性激发剂模数为1.6 ；
2)将赤泥、矿物掺合料烘干后按照比例混合粉磨，D97( 20 μ m，得到干粉混合料，所述赤泥掺量为80%，所述矿物掺合料为粉煤灰，掺量为20% ；
3)将制备的复合碱性激发剂加入干粉 混合料中，掺量为8%，加水搅拌制浆液。
【权利要求】
1.一种赤泥基新型注浆材料，其特征在于，其组成为:干粉混合料、水、复合碱性激发剂，所述的干粉混合料为工业废渣赤泥与矿物掺合料按比例混合粉磨而成；所述的水为纯水或工业用水；所述的复合碱性激发剂为NaOH和钠水玻璃配制而成。
2.根据权利要求书I所述的一种赤泥基新型注浆材料，其特征是，按照重量百分数计，所述赤泥掺量为70-80%，所述矿物掺合料为矿渣、粉煤灰任意一种或者两者复掺，掺量为20~30%。
3.根据权利要求2所述的一种赤泥基新型注浆材料，其特征是，矿渣与粉煤灰两者复掺时质量比为2:1。
4.根据权利要求书I所述的一种赤泥基新型注浆材料，其特征是，所述复合碱性激发剂为NaOH和钠水玻璃配制而成，复合碱性激发剂模数为1.2^1.6，掺量为8~12%。
5.根据权利要求书I所述的一种赤泥基新型注浆材料，其特征是，干粉混合料经过烘干、粉磨处理，颗粒D97不大于20 μ m。
6.一种赤泥基新型注浆材料制备方法，其特征在于，包括以下步骤: 1)用钠水玻璃和NaOH配制复合碱性激发剂溶液，复合碱性激发剂模数为1.2^1.6 ； 2)将赤泥、矿物掺合料烘干后按照比例混合粉磨，得到干粉混合料，所述赤泥掺量为70-80%，所述矿物掺合料为矿渣、粉煤灰任意一种或者两者复掺，掺量为20-30% ； 3)将制备的复合碱性激发剂加入干粉混合料中，掺量为8~12%，加水搅拌制浆液。
【文档编号】C04B7/345GK103896503SQ201410078707
【公开日】2014年7月2日 申请日期:2014年3月6日 优先权日:2014年3月6日
【发明者】仲启方, 阎震彪, 管学茂, 管歆 申请人:焦作丁豪科技股份有限公司