CN105541140A - 一种地聚合物注浆材料及其制备方法与应用 - Google Patents

一种地聚合物注浆材料及其制备方法与应用 Download PDF

Info

Publication number
CN105541140A
CN105541140A CN201510980670.9A CN201510980670A CN105541140A CN 105541140 A CN105541140 A CN 105541140A CN 201510980670 A CN201510980670 A CN 201510980670A CN 105541140 A CN105541140 A CN 105541140A
Authority
CN
China
Prior art keywords
paste material
injecting paste
geopolymer
parts
zeolite powder
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201510980670.9A
Other languages
English (en)
Other versions
CN105541140B (zh
Inventor
崔新壮
侯飞
金青
黄丹
刘泽群
汤维泽
李莉
楼俊杰
张炯
崔社强
郑英杰
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shandong University
Original Assignee
Shandong University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shandong University filed Critical Shandong University
Priority to CN201510980670.9A priority Critical patent/CN105541140B/zh
Publication of CN105541140A publication Critical patent/CN105541140A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN105541140B publication Critical patent/CN105541140B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B7/00—Hydraulic cements
    • C04B7/24—Cements from oil shales, residues or waste other than slag
    • C04B7/243—Mixtures thereof with activators or composition-correcting additives, e.g. mixtures of fly ash and alkali activators
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B12/00—Cements not provided for in groups C04B7/00 - C04B11/00
    • C04B12/005—Geopolymer cements, e.g. reaction products of aluminosilicates with alkali metal hydroxides or silicates
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02D—FOUNDATIONS; EXCAVATIONS; EMBANKMENTS; UNDERGROUND OR UNDERWATER STRUCTURES
    • E02D3/00—Improving or preserving soil or rock, e.g. preserving permafrost soil
    • E02D3/12—Consolidating by placing solidifying or pore-filling substances in the soil
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P40/00—Technologies relating to the processing of minerals
    • Y02P40/10—Production of cement, e.g. improving or optimising the production methods; Cement grinding

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Soil Sciences (AREA)
  • Agronomy & Crop Science (AREA)
  • Mining & Mineral Resources (AREA)
  • Paleontology (AREA)
  • Civil Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Curing Cements, Concrete, And Artificial Stone (AREA)
  • Soil Conditioners And Soil-Stabilizing Materials (AREA)

Abstract

本发明公开了一种地聚合物注浆材料及其制备方法与应用，组分配比为：粉煤灰50-80份，沸石粉16-50份，粘土4-10份，碱性激发剂5-15份，速凝剂0.5-2份，水玻璃3-8份，水灰比为0.75-1.5；1)将碱性激发剂溶于水中，配制碱性激发剂溶液；2)将粉煤灰、沸石粉和其他组分混合均匀，得到混合物；3)将所述碱性激发剂溶液与所述混合物混合，搅拌后得到目标地聚合物注浆材料。以沸石粉、粉煤灰及粘土为原料的地聚合物胶凝材料类似水泥却优于水泥的特性决定了其可作为一种优质的注浆材料，对处理工程中的路基加固、防渗等问题具有优良的效果。

Description

一种地聚合物注浆材料及其制备方法与应用
技术领域
本发明属于土木工程领域，具体涉及一种地聚合物注浆材料及其制备方法与应用。
技术背景
注浆材料是具有充填胶结性能的材料，配制成浆液后利用注浆设备注入到底层的裂隙、孔隙或孔洞中，凝结硬化后起到充填、加固的目的，并广泛应用于道路、隧道、水利等工程修筑时的防渗及加固。注浆材料可分为无机注浆材料和有机注浆材料两大类，其中无机注浆材料由于其原材料来源广泛、成本低、无毒性及施工工艺简单的特点，因此更为广泛的应用于注浆工程。现有的无机注浆材料大多以水泥作为基本材料，而以水泥作为注浆材料通常具有浆液稳定性不好、结实率低的缺点；同时，生产水泥过程中会消耗大量的能源、不可再生矿产以及产生大量的温室气体，如二氧化碳，随着全球气候环境的日益恶化，水泥产业已经越来越不能适应节能环保生产的时代要求。
粉煤灰主要是以煤为燃料的火力发电站或热电厂生产所排出的固体废弃物，我国每年因火力发电而排放的粉煤灰超过1亿吨，而较低的粉煤灰利用率导致粉煤灰的大量堆积，占用着大量的土地资源，给我国的生态环境的建设造成了巨大的压力。沸石是一种含水的碱金属或碱土金属的铝硅酸盐矿物，我国沸石矿物资源分布不广泛，并且沸石作为一种铝硅酸盐矿物，其中的铝硅氧化物达到了沸石总量的70％～80％，尤以硅的氧化物居多。
发明内容
本发明的目的是解决现有技术中土木工程领域常遇到的工程防渗加固的问题，提出了一种地聚合物注浆材料及其制备方法与应用。
为了解决以上问题，本发明的技术方案为：
一种地聚合物注浆材料，组分配比为：粉煤灰50-80份，沸石粉16-50份，粘土4-10份，碱性激发剂5-15份，速凝剂0.5-2份，水玻璃3-8份，水灰比为0.75-1.5。
优选的，所述地聚合物注浆材料，组分配比为：粉煤灰50-80份，沸石粉16-50份，粘土5-8份，碱性激发剂8-15份，速凝剂1-2份，水玻璃4-6份，水灰比为1-1.5；
优选的，所述地聚合物注浆材料，组分配比为：粉煤灰50份，沸石粉10份，粘土5份，碱性激发剂10份，速凝剂1份，水玻璃4-6份，水灰比为1。
所述的地聚合物注浆材料，还包括至少一种选自膨胀剂、流动剂和防吸水剂的外掺剂。
优选的，所述粉煤灰和沸石粉的细度均小于0.5mm；粘土的细度均小于0.5mm。粘土的主要作用为增大浆液粘度；加速浆液的凝结。
优选的，所述碱性激发剂为氢氧化钠。氢氧化钠是常见且常用的物质，作为碱性激发剂更容易获取，而且效果也更好。别的碱性激发剂也是可以的，如氢氧化钾和碳酸盐。
优选的，所述速凝剂为氢氧化钙。
优选的，所述水玻璃的模数为1.5-3.0。
上述地聚合物注浆材料的制备方法，包括如下步骤：
1)将碱性激发剂溶于水中，配制碱性激发剂溶液；
2)将粉煤灰、沸石粉和其他组分混合均匀，得到混合物；
3)将所述碱性激发剂溶液与所述混合物混合，搅拌后得到目标地聚合物注浆材料。
上述地聚合物注浆材料的使用方法，使用地聚合物注浆材料时，将可选用膨胀剂、流动剂和防吸水剂的外掺剂加入到地聚合物注浆材料中，配合使用。
上述地聚合物注浆材料在工程防渗加固中的应用。
本发明的地聚合物注浆材料的防渗加固原理及有益技术效果如下：
地聚合物是一种由AlO4和SiO4四面体结构单元组成三维立体网状结构的无机聚合物胶凝材料，能够在碱性条件下由搅拌均匀的液体凝结为强度很高的固体，具有类似水泥但却优于水泥的力学性能。沸石粉、粉煤灰中都含有大量的硅铝氧化物，其含量均达到了总质量的百分之七十以上。研究表明，沸石粉中铝硅氧化物的活性仅次于偏高岭土，而粉煤灰同样具有较高的活性，在碱性溶液的激发下，沸石粉及粉煤灰中的硅铝氧化物能够溶解形成类似于水泥的胶凝材料，而后硅氧键和铝氧键在碱性激发剂的作用下发生断裂及重组，并最终导致硬化固结的发生产生固体物质，具有较好的快速固化性及耐久性，能够将砂土颗粒进行包裹胶结。同时向地聚合物浆液中加入一定量的粘土，可以提高浆液的粘度、减短凝胶的时间、提高结实率。同时加入少量的水玻璃溶液，主要是用水玻璃来提高地聚合物中硅含量及碱性氧化物含量。以沸石粉、粉煤灰及粘土为原料的地聚合物胶凝材料类似水泥却优于水泥的特性决定了其可作为一种优质的注浆材料，对处理工程中的路基加固、防渗等问题具有优良的效果。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明作进一步说明。
实施例1
沸石粉和粉煤灰按照1:5的比例添加，然后掺加粘土的质量为沸石粉和粉煤灰质量和的5％，激发剂NaOH的质量取以上固体质量的10％，速凝剂氢氧化钙为上述固体总质量的1％，制取水灰比为1:1的地聚合物注浆浆液。发现粘度为18mPa·s，初凝时间为9h，结实率为84％，7天抗压强度为4.32MPa。
粉煤灰50～80份，沸石粉16～50份，粘土4-10份，碱性激发剂5-15份，速凝剂0.5-2份，水玻璃3-8份，水灰比为0.75-1.5。
实施例2
沸石粉和粉煤灰按照1:5的比例添加，然后掺加粘土的质量为沸石粉和粉煤灰质量和的10％，激发剂NaOH的质量取上述固体总质量的10％，速凝剂氢氧化钙为上述固体总质量的1％，制取水灰比为1:1的地聚合物注浆浆液。发现粘度为21mPa·s，初凝时间为7.5h，结实率为90％，7天抗压强度为3.51MPa。
实施例3
沸石粉和粉煤灰按照1:1的比例添加，然后掺加粘土的质量为沸石粉和粉煤灰质量和的15％，激发剂NaOH的质量取以上固体总质量的10％，速凝剂氢氧化钙为上述固体总质量的1％，制取水灰比为1:1的地聚合物注浆浆液。发现粘度为23mPa·s，初凝时间为6.2h，结实率为95％，7天抗压强度为1.42MPa。
实施例4
沸石粉和粉煤灰按照1:5的比例添加，然后掺加粘土的质量为沸石粉和粉煤灰质量和的10％，激发剂NaOH的质量取以上固体质量的15％，速凝剂氢氧化钙为上述固体总质量的1％，制取水灰比为1:1.5的地聚合物注浆浆液。发现粘度为19mPa·s，初凝时间为8h，结实率为91％，7天抗压强度为3.9MPa。
上述虽然对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种地聚合物注浆材料，其特征在于：组分配比为：粉煤灰50-80份，沸石粉16-50份，粘土4-10份，碱性激发剂5-15份，速凝剂0.5-2份，水玻璃3-8份，水灰比为0.75-1.5。
2.根据权利要求1所述地聚合物注浆材料，其特征在于：组分配比为：粉煤灰50-80份，沸石粉16-50份，粘土5-8份，碱性激发剂8-15份，速凝剂1-2份，水玻璃4-6份，水灰比为1-1.5。
3.根据权利要求2所述地聚合物注浆材料，其特征在于：组分配比为：粉煤灰50份，沸石粉10份，粘土5份，碱性激发剂10份，速凝剂1份，水玻璃4-6份，水灰比为1。
4.根据权利要求1所述的地聚合物注浆材料，其特征在于：还包括至少一种选自膨胀剂、流动剂和防吸水剂的外掺剂。
5.根据权利要求1所述地聚合物注浆材料，其特征在于：所述粉煤灰和沸石粉的细度均小于0.5mm；粘土的细度小于0.5mm。
6.根据权利要求1所述地聚合物注浆材料，其特征在于：所述碱性激发剂为氢氧化钠；所述速凝剂为氢氧化钙。
7.根据权利要求1所述地聚合物注浆材料，其特征在于：所述水玻璃的模数为1.5-3.0。
8.权利要求1-7任一所述的地聚合物注浆材料的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：
1)将碱性激发剂溶于水中，配制碱性激发剂溶液；
2)将粉煤灰、沸石粉和其他组分混合均匀，得到混合物；
3)将所述碱性激发剂溶液与所述混合物混合，搅拌后得到目标地聚合物注浆材料。
9.权利要求1-7任一所述的地聚合物注浆材料的使用方法，其特征在于：使用地聚合物注浆材料时，将至少一种选自膨胀剂、流动剂和防吸水剂的外掺剂加入到地聚合物注浆材料中，配合使用。
10.权利要求1-7任一所述的地聚合物注浆材料在工程防渗加固中的应用。
CN201510980670.9A 2015-12-23 2015-12-23 一种地聚合物注浆材料及其制备方法与应用 Active CN105541140B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201510980670.9A CN105541140B (zh) 2015-12-23 2015-12-23 一种地聚合物注浆材料及其制备方法与应用

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201510980670.9A CN105541140B (zh) 2015-12-23 2015-12-23 一种地聚合物注浆材料及其制备方法与应用

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN105541140A true CN105541140A (zh) 2016-05-04
CN105541140B CN105541140B (zh) 2017-10-24

Family

ID=55820766

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201510980670.9A Active CN105541140B (zh) 2015-12-23 2015-12-23 一种地聚合物注浆材料及其制备方法与应用

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN105541140B (zh)

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107285675A (zh) * 2017-08-04 2017-10-24 华东理工常熟研究院有限公司 一种调节地质聚合物初凝结时间的方法
CN107601988A (zh) * 2017-10-11 2018-01-19 上海力阳道路加固科技股份有限公司 一种微膨胀抗裂超早强双组份地聚合物注浆材料
CN108046669A (zh) * 2017-12-19 2018-05-18 中国建筑第五工程局有限公司 地质聚合物及其制备方法和应用
WO2018218609A1 (en) * 2017-06-01 2018-12-06 University Of Tennessee Research Foundation Cast-in-place geopolymer pile with heating system
CN110330276A (zh) * 2019-07-09 2019-10-15 中国矿业大学 一种露天矿内排土场隔水层重塑材料及方法
CN111646740A (zh) * 2020-06-24 2020-09-11 扬州大学 一种玄武岩纤维增强地聚合物复合灌浆料及其制备方法
CN113651587A (zh) * 2021-08-18 2021-11-16 陕西培文路泰交通科技有限公司 一种双组分地聚合物注浆加固材料及制备方法
CN113773028A (zh) * 2021-08-17 2021-12-10 湖南大学 地聚物混凝土及其制备方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101250034A (zh) * 2008-03-31 2008-08-27 芮志平 一种地质聚合物土壤固结注浆材料
CN101712546A (zh) * 2009-10-31 2010-05-26 浙江大学宁波理工学院 地聚合物灌浆材料
CN103613356A (zh) * 2013-11-22 2014-03-05 哈尔滨工业大学 一种适用于寒冷地区使用的地质聚合物灌浆料
CN103880377A (zh) * 2014-02-20 2014-06-25 广西交通科学研究院 一种地质聚合物灌浆材料及其制备方法
CN103896503A (zh) * 2014-03-06 2014-07-02 焦作丁豪科技股份有限公司 一种赤泥基新型注浆材料及其制备方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101250034A (zh) * 2008-03-31 2008-08-27 芮志平 一种地质聚合物土壤固结注浆材料
CN101712546A (zh) * 2009-10-31 2010-05-26 浙江大学宁波理工学院 地聚合物灌浆材料
CN103613356A (zh) * 2013-11-22 2014-03-05 哈尔滨工业大学 一种适用于寒冷地区使用的地质聚合物灌浆料
CN103880377A (zh) * 2014-02-20 2014-06-25 广西交通科学研究院 一种地质聚合物灌浆材料及其制备方法
CN103896503A (zh) * 2014-03-06 2014-07-02 焦作丁豪科技股份有限公司 一种赤泥基新型注浆材料及其制备方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
朱晓敏: ""粉煤灰地聚合物材料研究"", 《中国优秀硕士学位论文全文数据库 工程科技Ⅱ辑》 *

Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2018218609A1 (en) * 2017-06-01 2018-12-06 University Of Tennessee Research Foundation Cast-in-place geopolymer pile with heating system
US11268254B2 (en) 2017-06-01 2022-03-08 University Of Tennessee Research Foundation Cast in place geopolymer concrete pile with heating unit
CN107285675A (zh) * 2017-08-04 2017-10-24 华东理工常熟研究院有限公司 一种调节地质聚合物初凝结时间的方法
CN107285675B (zh) * 2017-08-04 2020-07-21 华东理工常熟研究院有限公司 一种调节地质聚合物初凝结时间的方法
CN107601988A (zh) * 2017-10-11 2018-01-19 上海力阳道路加固科技股份有限公司 一种微膨胀抗裂超早强双组份地聚合物注浆材料
CN108046669A (zh) * 2017-12-19 2018-05-18 中国建筑第五工程局有限公司 地质聚合物及其制备方法和应用
CN108046669B (zh) * 2017-12-19 2020-10-27 中国建筑第五工程局有限公司 地质聚合物及其制备方法和应用
CN110330276A (zh) * 2019-07-09 2019-10-15 中国矿业大学 一种露天矿内排土场隔水层重塑材料及方法
CN111646740A (zh) * 2020-06-24 2020-09-11 扬州大学 一种玄武岩纤维增强地聚合物复合灌浆料及其制备方法
CN113773028A (zh) * 2021-08-17 2021-12-10 湖南大学 地聚物混凝土及其制备方法
CN113651587A (zh) * 2021-08-18 2021-11-16 陕西培文路泰交通科技有限公司 一种双组分地聚合物注浆加固材料及制备方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN105541140B (zh) 2017-10-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN105541140A (zh) 一种地聚合物注浆材料及其制备方法与应用
CN102503263B (zh) 一种利用工业尾矿的建筑空心砖及其制备方法
CN104446045B (zh) 一种碱激发胶凝材料及其制备方法
CN102899048B (zh) 脱硫石膏碱渣土壤固化剂
CN103215043B (zh) 无熟料钢渣微粉复合土体固结剂
CN103979901B (zh) 一种掺有磷渣粉的水泥基无收缩灌浆材料及使用方法
CN104609814A (zh) 一种大比重低稠度抗水分散同步注浆材料
CN102180628A (zh) 一种高强微膨胀预应力锚固灌浆材料及制备方法
CN112110705B (zh) 一种建筑垃圾再生利用的自修复型半刚性基层材料
CN101948255B (zh) 一种低熟料用量、高折压比复合水泥的制备方法
CN108585592A (zh) 一种混凝土增效剂及其制备方法
CN103408273A (zh) 一种渗粘型水泥基密封修复剂及其制备方法
CN113213787A (zh) 一种煤矸石制备碱胶凝材料的生产工艺
CN113698164A (zh) 一种防裂防沉降道路水稳层材料及其制备方法
CN115057641A (zh) 一种基于工程弃土的再生功能骨料及其制备方法
CN103992071B (zh) 一种利用抛光砖废渣生产混凝土砌砖的制作工艺
CN115029113A (zh) 预拌盾构注浆材料、盾构注浆浆液及其应用
CN103553515A (zh) 一种掺有磷渣粉的干粉抹灰砂浆
CN104829261B (zh) 一种红砂岩加气混凝土及其制备方法
CN115073090B (zh) 抗收缩的建筑垃圾稳定道路基层材料及其应用
WO2020015509A1 (zh) 一种注浆料制备方法
CN103113055A (zh) 用于筒仓结构滑膜施工的混凝土
CN104003646B (zh) 一种干混砂浆用保水增稠材料及其应用
CN110590329A (zh) 一种发泡陶瓷及其制备方法
CN110590328A (zh) 一种发泡陶瓷及其制备方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant