CN108455933A - 一种利用含水赤泥直接制备注浆材料的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种利用含水赤泥直接制备注浆材料的方法。采用赤泥、煤矸石为主要基质原料，以氢氧化钠溶液、水玻璃、硅酸盐水泥熟料为碱激发剂，制备赤泥基注浆材料。所述材料组分和质量比为含水赤泥50‑60份，煤矸石20‑30份，碱激发剂10‑15份，外加剂3‑8份。碱激发剂组分和质量比为氢氧化钠25‑33份，水玻璃8‑12份，硅酸盐水泥熟料55‑67份。外加剂组分和质量比为羧酸类减水剂20‑25份，滑石粉15‑25份，羟丙基甲基纤维素10‑15份，脱硫石膏粉35‑55份。本发明的方法简单，所制备的注浆材料可注性高，抗渗能力强，可广泛应用于软弱地层加固等注浆工程中，保证了地下工程的安全施工，解决了赤泥对环境的污染问题，变废为宝，对赤泥及煤矸石的综合利用具有积极的推动作用。

Description

一种利用含水赤泥直接制备注浆材料的方法
技术领域
本发明涉及一种利用含水赤泥直接制备注浆材料的方法，属于废弃物综合利用和建材制备技术领域。
背景技术
赤泥是制铝工业提取氧化铝时排出的废渣，一般平均每生产1吨氧化铝，附带产生1.0～ 2.0吨赤泥。据测算，我国每年产生的赤泥近3000万吨。赤泥的堆存占用了大量土地，对地下水、土壤造成严重污染。煤矸石是采煤过程和洗煤过程中排放的固体废物，中国历年已积存煤矸石约上百亿吨，占用大量耕地，且污染环境。因此，实现赤泥、煤矸石多渠道、大规模的资源化利用已迫在眉睫。
注浆技术作为提升不良地质体物理力学性能的有效手段，被广泛应用于路基填充、地基加固及地下工程灾害治理等领域。注浆材料是注浆技术的关键因素之一，越来越得到人们的关注。水泥基注浆材料因其具有力学强度高、工艺成熟、操作简单等优势，目前是注浆工程中应用最广泛的注浆材料。但随着社会环保意识的逐渐增强，水泥制备过程中能耗大、原料不可再生等问题日益暴露，人们正在积极寻找水泥材料的替代品。赤泥、煤矸石的主要成分为CaO、SiO2、Al2O3等，具有潜在的胶凝活性。利用赤泥、煤矸石制备胶凝材料不但可以部分取代高能耗的水泥产品，还能够减轻二者带来的环境污染，促进其资源化利用效率。
经检索有关文献，国内外对赤泥在各行业中的利用都进行了大量的探索性研究工作，并取得良好的应用前景。如中国专利文献CN103896503 A公开了一种赤泥基新型注浆材料及其制备方法，通过碱激发作用使赤泥和掺和料生成一种高强的地质聚合物类注浆材料；中国专利文献CN104446213 A公开了一种以赤泥为原料的注浆材料，利用赤泥和碱的复合激发作用提高注浆料的强度。这些赤泥基注浆材料具有一定的力学强度，一定程度上实现了赤泥的大规模应用；中国专利文献CN 105669945 A公开了一种赤泥基自悬浮柔性注浆材料，该材料黏结力强，抗折强度高。但文献报道的赤泥应用需要蒸干、压滤除水，过程操作繁琐，脱水需要大量热能，导致成本昂贵，而对于含水赤泥直接制备注浆材料领域尚无报道。
发明内容
为了克服上述不足，本发明提供一种利用含水赤泥直接制备注浆材料的方法，将赤泥作为一种基质原料，辅以煤矸石、碱激发剂、添加剂等成分，制备注浆材料，可应用于地基加固、路基填充、地下工程灾害治理等领域。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种利用含水赤泥直接制备的注浆材料，由如下重量份的原料组成：含水赤泥50-60份，煤矸石20-30份，碱激发剂10-15份，外加剂3-8份；
所述的碱激发剂包括：氢氧化钠、水玻璃和硅酸盐水泥熟料。
优选的，所述外加剂包括：羧酸类减水剂、滑石粉、羟丙基甲基纤维素、脱硫石膏粉。
优选的，所述碱性激发剂中各原料的质量分数如下：氢氧化钠25-33份，水玻璃8-12份，硅酸盐水泥熟料55-67份。
优选的，所述外加剂中各原料的质量分数如下：羧酸类减水剂20-25份，滑石粉15-25 份，羟丙基甲基纤维素10-15份，脱硫石膏粉35-55份。
优选的，所述含水赤泥的含水率为62％，比表面积为250m2/Kg，pH值为11-13。
优选的，所述煤矸石的比表面积为450-500m2/Kg。
优选的，所述的硅酸盐水泥熟料的比表面积为340-360m2/Kg；
优选的，所述的氢氧化钠为8mol/L的氢氧化钠水溶液；
优选的，所述的水玻璃为市售，其模式为2.8，波美度为35。
优选的，所述的赤泥基注浆材料的终凝时间为300-356min；所述的赤泥基注浆材料的流动度为423-466mm。
本发明还提供了一种利用含水赤泥直接制备注浆材料的方法，包括：
取煤矸石和硅酸盐水泥熟料分别粉磨至比表面积为450-500m2/Kg、340-360m2/Kg，然后加入含水赤泥、其余的碱激发剂、外加剂，控制水灰比为0.8-1.2，搅拌均匀，即得。
本发明还提供了任上述的注浆材料在地基加固、路基填充或地下工程灾害治理中的应用。
本发明的有益效果
(1)本发明取得的有益效果在于本发明的制备方法简单，制备注浆材料过程中应用了大量的含水赤泥，节省制备工序及成本；所制备的赤泥基材料性能优异，可广泛应用于地基加固、路基填充、地下工程灾害治理等众多领域，既解决了相关工程问题，又实现了赤泥的高附加值资源化利用，减轻了对生态环境的污染。
(2)本发明制备方法简单、检测效率高、实用性强，易于推广。
具体实施方式
应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
下面结合具体的实施例，对本发明做进一步的说明。
实施例1
1、组份及质量比：含水赤泥(含水率为62％，比表面积为250m2/Kg，pH值为11-13)60 份，煤矸石(450-500m2/Kg)20份，碱激发剂12份，外加剂8份。碱激发剂组分和质量比为8mol/L氢氧化钠水溶液25份，水玻璃(其模式为2.8，波美度为35)10份，硅酸盐水泥熟料(340-360m2/Kg)65份。外加剂组分和质量比为羧酸类减水剂SP-409 25份，滑石粉25份，羟丙基甲基纤维素15份，脱硫石膏粉35份。
2、制备方法：向含水赤泥中加入煤矸石微粉、碱激发剂和外加剂，按设计水灰比混合搅拌均匀，即可注浆使用。
3、强度测试方法：实验室内按水灰比为1:1设计，使用70.7×70.7×70.7mm试模浇筑试样，养护温度为20℃，湿度为90％。
实施例2
1、组份及质量比：含水赤泥(含水率为62％，比表面积为250m2/Kg，pH值为11-13)57 份，煤矸石(450-500m2/Kg)28，碱激发剂14份，外加剂6份。碱激发剂组分和质量比为8mol/L 氢氧化钠水溶液30份，水玻璃(其模式为2.8，波美度为35)10份，硅酸盐水泥熟料(340-360m2/Kg)60份。外加剂组分和质量比为羧酸类减水剂SP-409 23份，滑石粉20份，羟丙基甲基纤维素15份，脱硫石膏粉42份。
2、制备方法：向含水赤泥中加入煤矸石微粉、碱激发剂和外加剂，按设计水灰比混合搅拌均匀，即可注浆使用。
3、强度测试方法：实验室内按水灰比为0.8:1设计，使用70.7×70.7×70.7mm试模浇筑试样，养护温度为20℃，湿度为90％。
最后应该说明的是，以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。上述虽然对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本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以内。

Claims (10)

1.一种利用含水赤泥直接制备的注浆材料，其特征在于，由如下重量份的原料组成：含水赤泥50-60份，煤矸石20-30份，碱激发剂10-15份，外加剂3-8份；
所述的碱激发剂包括：氢氧化钠、水玻璃和硅酸盐水泥熟料。
2.如权利要求1所述的注浆材料，其特征在于，所述外加剂包括：羧酸类减水剂、滑石粉、羟丙基甲基纤维素、脱硫石膏粉。
3.如权利要求1所述的注浆材料，其特征在于，所述碱性激发剂中各原料的质量分数如下：氢氧化钠25-33份，水玻璃8-12份，硅酸盐水泥熟料55-67份。
4.如权利要求1所述的注浆材料，其特征在于，所述外加剂中各原料的质量分数如下：羧酸类减水剂20-25份，滑石粉15-25份，羟丙基甲基纤维素10-15份，脱硫石膏粉35-55份。
5.如权利要求1所述的注浆材料，其特征在于，所述含水赤泥的含水率为62％，比表面积为250m2/Kg，pH值为11-13。
6.如权利要求1所述的注浆材料，其特征在于，所述煤矸石的比表面积为450-500m2/Kg。
7.如权利要求1所述的注浆材料，其特征在于，所述的硅酸盐水泥熟料的比表面积为340-360m2/Kg；
或所述的氢氧化钠为为8mol/L的氢氧化钠水溶液；
或所述的水玻璃为市售，其模式为2.8，波美度为35。
8.如权利要求1所述的注浆材料，其特征在于，所述的赤泥基注浆材料的终凝时间为300-356min；所述的赤泥基注浆材料的流动度为423-466mm。
9.一种利用含水赤泥直接制备注浆材料的方法，其特征在于，包括：
取煤矸石和硅酸盐水泥熟料分别粉磨至比表面积为450-500m2/Kg、340-360m2/Kg，然后加入含水赤泥、其余的碱激发剂、外加剂，控制水灰比为0.8-1.2，搅拌均匀，即得。
10.权利要求1-8任一项所述的注浆材料在地基加固、路基填充或地下工程灾害治理中的应用。
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