CN109809746B - 一种利用工业固体废弃物制备注浆充填材料的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种利用工业固体废弃物制备注浆充填材料的方法，具体步骤为：确定注浆充填材料的原料：选取建筑垃圾再生骨料、钢渣粉、凝石和三合土作为原料；通过测定分别确定所需的胶结材料与水的配比；确定所需的建筑垃圾再生骨料与钢渣粉的配比；确定所需的三合土和凝石的配比：混合制备充填材料：根据确定的胶结材料与水的配比、确定的建筑垃圾再生骨料与钢渣粉的配比和确定的三合土和凝石的配比制备出注浆充填材料。本发明不仅减轻城市环境污染问题，又能解决注浆充填材料的来源和成本问题，同时其流动度和抗压强度均符合要求。

Description

一种利用工业固体废弃物制备注浆充填材料的方法
技术领域
本发明涉及一种制备注浆充填材料的方法，具体是一种利用工业固体废弃物制备注浆充填材料的方法。
背景技术
目前，我国煤炭开采量依然巨大，需要大量易取材、低成本、高性能和少污染的注浆充填材料，实现绿色科学采矿。
另一方面，随着我国每年新增住房面积的扩大，产生了大量建筑垃圾。与此同时，新增建筑的增加，导致我国产钢量大，因此每年都产生大量的副产品钢渣，且钢渣利用率极低。大量的钢渣被废弃，占用大量土地，资源造成浪费。
而利用工业固体废弃物制备注浆充填材料，既可以减轻城市环境污染问题，又能解决注浆充填材料的来源和成本问题。目前还没有采用钢渣、建筑垃圾混合制成的注浆充填材料，如何能使制备的注浆充填材料具有所需的物理力学性能是本行业研究方向。
发明内容
针对上述现有技术存在的问题，本发明提供一种利用工业固体废弃物制备注浆充填材料的方法，采用钢渣、建筑垃圾混合制成的注浆充填材料，不仅减轻城市环境污染问题，又能解决注浆充填材料的来源和成本问题，同时其流动度和抗压强度均符合要求。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种利用工业固体废弃物制备注浆充填材料的方法，该方法的具体步骤为：
A、确定注浆充填材料的原料：选取建筑垃圾再生骨料、钢渣粉、凝石和三合土作为原料；
B、确定所需的胶结材料与水的配比：将建筑垃圾再生骨料、钢渣粉和凝石混合制成胶结材料，然后将胶结材料与水分别进行不同配比制成多个浆液，且使浆液未发生离析现象；进而测定不同配比条件下各个浆液的流动度，得出各个浆液中的最大流动度，最终得出最大流动度所对应浆液的对应的胶结材料与水的配比；
C、确定所需的建筑垃圾再生骨料与钢渣粉的配比：按照步骤B得出的胶结材料与水的配比制备浆液；将浆液分成多份，向各个浆液中分别添加不同量的建筑垃圾再生骨料，然后测定各个浆液的流动度，筛选出浆液流动度达到煤矿注浆充填材料要求的250mm的多个浆液，然后在筛选出的多个浆液分别确定其对应的建筑垃圾再生骨料与钢渣粉的配比；采用各个筛选出的建筑垃圾再生骨料与钢渣粉的配比制成多个注浆充填材料，测定各个充填材料的材料干密度和28d抗压强度；最终得出材料干密度和28d抗压强度均最高的充填材料，进而确定该充填材料的建筑垃圾再生骨料与钢渣粉的配比为所需配比；
D、确定所需的三合土和凝石的配比：将三合土和凝石分别采用不同配比得出多份混合物，然后对多份混合物分别测定其干密度和28d抗压强度，采用正交分析法得出所需的三合土和凝石的配比；
E、混合制备充填材料：按照步骤B确定的胶结材料与水的配比、步骤C确定的建筑垃圾再生骨料与钢渣粉的配比和步骤D确定的三合土和凝石的配比，选取建筑垃圾再生骨料、钢渣粉、凝石和三合土，将钢渣粉、凝石和三合土混合形成胶结材料，然后胶结材料与水混合形成浆液，在浆液中添加选取的建筑垃圾再生骨料混合后制备出注浆充填材料。
进一步，所述建筑垃圾再生骨料由建筑垃圾经过破碎机破碎、烘干和研磨处理后制成，所述建筑垃圾包括建筑物废弃水泥块、砖头、瓷砖和碎玻璃。
进一步，所述钢渣粉由炼钢产生的钢渣研磨制得。
进一步，所述凝石由冶金渣、粉煤灰和煤矸石研磨后形成主体材料，然后以复合活化成岩流体为配体材料，使主体材料与配体材料混合并搅拌均匀后制成。
与现有技术相比，本发明采用建筑垃圾再生骨料、钢渣粉、凝石和三合土相结合方式，通过测定不同配比的情况，最终得出满足注浆充填材料所需的流动度、干密度和28d抗压强度的需求，按照确定的配比将钢渣、建筑垃圾混合制成的注浆充填材料，其不仅减轻城市环境污染问题，又能解决注浆充填材料的来源和成本问题，同时其流动度和抗压强度均符合要求；具有广泛的适用性。
附图说明
图1是本发明的制备流程图；
图2是本发明中测定不同水胶比条件下的浆液流动度曲线图；
图3是本发明中测定不同粉骨比条件下的浆液流动度曲线图；
图4是本发明中测定不同粉骨比条件下的充填材料的干密度及28d抗压强度曲线图；
图5是本发明中测定不同土石比条件下的充填材料的干密度及28d抗压强度曲线图。
具体实施方式
下面将对本发明做进一步说明。
如图1所示，本发明的具体步骤为：
A、确定注浆充填材料的原料：选取建筑垃圾再生骨料、钢渣粉、凝石和三合土作为原料；
B、确定所需的胶结材料与水的配比(即水胶比)：将建筑垃圾再生骨料、钢渣粉和凝石混合制成胶结材料，然后将胶结材料与水分别进行不同配比制成多个浆液，且使浆液未发生离析现象(水胶比达到0.61浆液发生离析现象)，不同的水胶比分别为0.50、0.51、0.52、0.53、0.54、0.55、0.56、0.57、0.58、0.59和0.60；进而测定不同配比条件下各个浆液的流动度，如图2所示，得出各个浆液中的最大流动度，最终得出最大流动度所对应浆液的对应的胶结材料与水的配比，即0.6；
C、确定所需的建筑垃圾再生骨料与钢渣粉的配比(即粉骨比)：按照步骤B得出的胶结材料与水的配比制备浆液；将浆液分成多份，向各个浆液中分别添加不同量的建筑垃圾再生骨料，然后测定各个浆液的流动度，以钢渣粉占整体充填材料的比重与建筑垃圾再生骨料占整体充填材料的比重相比(即粉骨比)分别为：0.1：0.5，0.2：0.4，0.3：0.3，0.4：0.2，0.5：0.1，如图3所示，筛选出浆液流动度达到煤矿注浆充填材料要求的250mm的多个浆液，然后在筛选出的多个浆液分别确定其对应的建筑垃圾再生骨料与钢渣粉的配比，即0.1：0.5；采用筛选出的建筑垃圾再生骨料与钢渣粉的配比制成该注浆充填材料，测定该充填材料的材料干密度和28d抗压强度；如图4所示，由于符合流动度的只有该配比，则确定该粉骨比1:5为所需配比；
D、确定所需的三合土和凝石的配比(即土石比)：将三合土和凝石分别采用不同配比得出多份混合物，然后对多份混合物分别测定其干密度和28d抗压强度，如图5所示，控制三合土和凝石两者总体占整体材料的比例为40％；以三合土占整体充填材料的比重与凝石占整体充填材料的比重相比(即土石比)分别为：0.1：0.3，0.2：0.2，0.3:0.1，采用正交分析法得出三合土和凝石的配比为1:3；
E、混合制备充填材料：按照步骤B确定的胶结材料与水的配比0.6、步骤C确定的建筑垃圾再生骨料与钢渣粉的配比1：5和步骤D确定的三合土和凝石的配比1:3，选取建筑垃圾再生骨料、钢渣粉、凝石和三合土，将钢渣粉、凝石和三合土混合形成胶结材料，然后胶结材料与水混合形成浆液，在浆液中添加选取的建筑垃圾再生骨料混合后制备出注浆充填材料。
进一步，所述建筑垃圾再生骨料由建筑垃圾经过破碎机破碎、烘干和研磨处理后制成，所述建筑垃圾包括建筑物废弃水泥块、砖头、瓷砖和碎玻璃。
进一步，所述钢渣粉由炼钢产生的钢渣研磨制得。
进一步，所述凝石由冶金渣、粉煤灰和煤矸石研磨后形成主体材料，然后以复合活化成岩流体为配体材料，使主体材料与配体材料混合并搅拌均匀后制成。通过配体材料激发主体材料的材料性能，使其满足标准材料所需性能。

Claims (3)

1.一种利用工业固体废弃物制备注浆充填材料的方法，其特征在于，该方法的具体步骤为：
A、确定注浆充填材料的原料：选取建筑垃圾再生骨料、钢渣粉、凝石和三合土作为原料；所述凝石由冶金渣 、粉煤灰和煤矸石研磨后形成主体材料，然后以复合活化成岩流体为配体材料，使主体材料与配体材料混合并搅拌均匀后制成；
B、确定所需的胶结材料与水的配比：将建筑垃圾再生骨料、钢渣粉和凝石混合制成胶结材料，然后将胶结材料与水分别进行不同配比制成多个浆液，且使浆液未发生离析现象；进而测定不同配比条件下各个浆液的流动度，得出各个浆液中的最大流动度，最终得出最大流动度所对应浆液的对应的胶结材料与水的配比；
C、确定所需的建筑垃圾再生骨料与钢渣粉的配比：按照步骤B得出的胶结材料与水的配比制备浆液；将浆液分成多份，向各个浆液中分别添加不同量的建筑垃圾再生骨料，然后测定各个浆液的流动度，筛选出浆液流动度达到煤矿注浆充填材料要求的250mm的多个浆液，然后在筛选出的多个浆液分别确定其对应的建筑垃圾再生骨料与钢渣粉的配比；采用各个筛选出的建筑垃圾再生骨料与钢渣粉的配比制成多个注浆充填材料，测定各个充填材料的材料干密度和28d抗压强度；最终得出材料干密度和28d抗压强度均最高的充填材料，进而确定该充填材料的建筑垃圾再生骨料与钢渣粉的配比为所需配比；
D、确定所需的三合土和凝石的配比：将三合土和凝石分别采用不同配比得出多份混合物，然后对多份混合物分别测定其干密度和28d抗压强度，采用正交分析法得出所需的三合土和凝石的配比；
E、混合制备充填材料：按照步骤B确定的胶结材料与水的配比、步骤C确定的建筑垃圾再生骨料与钢渣粉的配比和步骤D确定的三合土和凝石的配比，选取建筑垃圾再生骨料、钢渣粉、凝石和三合土，将钢渣粉、凝石和三合土混合形成胶结材料，然后胶结材料与水混合形成浆液，在浆液中添加选取的建筑垃圾再生骨料混合后制备出注浆充填材料。
2. 根据权利要求1 所述的一种利用工业固体废弃物制备注浆充填材料的方法，其特征在于，所述建筑垃圾再生骨料由建筑垃圾经过破碎机破碎、烘干和研磨处理后制成，所述建筑垃圾包括建筑物废弃水泥块、砖头、瓷砖和碎玻璃。
3. 根据权利要求1 所述的一种利用工业固体废弃物制备注浆充填材料的方法，其特征在于，所述钢渣粉由炼钢产生的钢渣研磨制得。
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