CN111393116B - 一种原状盾构渣土免烧建筑材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种原状盾构渣土免烧建筑材料及其制备方法。该原状盾构渣土免烧建筑材料，按照重量份数计，由以下原料组成：原状盾构渣土1‑100份，粒化高炉矿渣1‑60份，生石灰1‑10份，碳酸钠1‑10份，水玻璃1‑5份，水1‑20份。该免烧建筑材料遇水基本无泛碱现象产生，具有较好的强度和耐久性能，干燥收缩值小，而且经济环保。本发明还包括上述材料的制备方法。

Description

一种原状盾构渣土免烧建筑材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及建材材料和固废处理技术领域，尤其涉及一种原状盾构渣土免烧建筑材料及其制备方法。
背景技术
首先，对于盾构渣土的处置与资源化利用，第一个难题就是脱水，传统的脱水方式不外乎晾干或烘干，而前者效率太低，后者经济上显然不划算，且高含泥率盾构渣土相比于其他类型土压平衡盾构渣土含水率更高、脱水更难。如若能将原状盾构渣土不脱水直接利用，将极大的降低渣土的前端处理成本，同时，又提高其后端产品附加值。其次，目前对于泥炭、淤泥、淤泥质土、泥炭质土等软土类，或者市政污泥、废弃泥浆、建筑渣土、尾矿等都是采用各种固化剂将其固化，强度最高者只有几兆帕，耐久性能也较差，远远达不到建筑材料的基本要求。
再次，采用传统的地质聚合物的方法能将盾构渣土固化，获得较好的力学性能，并且耐水、耐高温、耐酸碱腐蚀等，但是因为采用了碱性激发剂，不可避免的会将钠离子残留在试样内部，在遇水之后会游离至试样表面，并与大气中的二氧化碳反应生成碳酸盐类物质，导致风化形成。这不仅会影响材料的外表美观，更重要的是会对材料内部孔隙产生一定的压力，使材料内部结构疏松，并且开裂，进而加剧泛碱，导致材料粉化，最后使材料彻底丧失基本的力学性能和耐久性能。泛碱被称为“混凝土的癌症”，对于地质聚合物材料来说也是一个不可回避的问题。最后，在满足材料基本的力学性能和耐久性的前提下，如何降低其生产成本、保证经济性，也是渣土处置及资源化利用面临的一个突出问题。
如能克服原状盾构渣土含泥率高、含水率高，传统的固化方式强度低、耐久性差、泛碱严重，无法满足建筑材料的要求，以及不具备经济性等难点，将会产生巨大的社会效益、生态效益和经济效益。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：如何以原状盾构渣土为原料且能够避免泛碱的建筑材料。
为解决上述技术问题，本发明提出了一种原状盾构渣土免烧建筑材料及其制备方法。
一种原状盾构渣土免烧建筑材料，其特征在于，按照重量份数计，由以下原料组成：原状盾构渣土1-100份，粒化高炉矿渣1-60份，生石灰1-10份，碳酸钠1-10份，水玻璃1-5份，水1-20份。
优选地，所述原状盾构渣土的含泥率为70％以上。
优选地，所述粒化高炉矿渣的目数为200-400目。
优选地，所述生石灰含钙量为91％-95％，细度为200目通过率70％及以上。
优选地，所述碳酸钠的目数为150-200目；和/或，所述水玻璃为硅酸钠粉或者液体水玻璃，所述硅酸钠粉的模数为2.3-3.0，所述液体水玻璃的模数3.1-3.4。
本发明还提出一种上述原状盾构渣土免烧建筑材料的制备方法，包括以下步骤：
1)按配比将水加入至原状盾构渣土中，搅拌得第一浆料；
2)按配比将粒化高炉矿渣、生石灰、碳酸钠和水玻璃加入至步骤1)的第一浆料中，继续搅拌得第二浆料；
3)将步骤2)的所述第二浆料浇筑入模，养护脱模，得所述原状盾构渣土免烧建筑材料。
优选地，在步骤1)中，按配比将所述水加入至所述原状盾构渣土中，搅拌5-10min得所述第一浆料。
优选地，在步骤2)中，按配比将所述粒化高炉矿渣、所述生石灰、所述碳酸钠和所述水玻璃加入至步骤1)的所述第一浆料中，继续搅拌5-10min得第二浆料。
优选地，在步骤2)中，按配比将所述粒化高炉矿渣、所述生石灰、所述碳酸钠和所述水玻璃混合均匀后加入至步骤1)的所述第一浆料中。
优选地，在步骤2)中，所述水玻璃为液态水玻璃，按配比将所述粒化高炉矿渣、所述生石灰和所述碳酸钠混合搅拌均匀加入至所述第一浆料中，搅拌5-10min，之后加入液态水玻璃继续搅拌得所述第二浆料。
本发明与现有技术对比的有益效果包括：由原料原状盾构渣土1-100份，粒化高炉矿渣1-60份，生石灰1-10份，碳酸钠1-10份，水玻璃1-5份，水1-20份制备的原状盾构渣土免烧建筑材料中原状盾构渣土含水，生石灰粉和碳酸钠溶解在原状盾构渣土中，反应生成氢氧化钠，避免了直接使用氢氧化钠原料导致的过量的钠离子的引入，从源头减少了钠离子的浸出；水玻璃的掺入量只有1-5份，粒化高炉矿渣的掺入量1-60份，水玻璃的掺入量占粒化高炉矿渣和原状盾构渣土的总的质量比的1％以下，再加上1-20份的水，极大的降低了水玻璃溶解后的浓度；生石灰水化产生的钙离子与黏粒土颗粒表面的低价态钠离子发生交换反应，进一步降低了材料内部孔隙溶液中赋存的流动钠离子的浓度；原状盾构渣土主要为细颗粒，黏粒土颗粒含量高，相比较于含碎石、砂较多的渣土来说，虽然孔隙比大，但渗透系数小，贯通性大孔隙少，减少了钠离子或可溶性盐类物质的浸出通道，有效地切断了钠离子浸出的通道，从而有效的抑制了材料的泛碱，该材料遇水基本无泛碱现象产生，而且具有较好的强度。
附图说明
通过参考附图会更加清楚的理解本发明的特征和优点，附图是示意性的而不应理解为对本发明进行任何限制，在附图中：
图1是本发明强风化板岩盾构渣土粒径累计分布曲线。
图2是本发明实施例1圆柱试件养护28d的单轴压缩应力-应变曲线。
图3是本发明实施例1圆柱试件养护28d的单轴压缩破坏形态图。
图4是本发明实施例2圆柱试件养护28d的单轴压缩应力-应变曲线。
图5是本发明实施例2圆柱试件养护28d的单轴压缩破坏形态图。
图6是本发明实施例3圆柱试件养护28d的单轴压缩应力-应变曲线。
图7是本发明实施例3圆柱试件养护28d的单轴压缩破坏形态图。
图8是本发明实施例4圆柱试件养护28d的单轴压缩应力-应变曲线。
图9是本发明实施例4圆柱试件养护28d的单轴压缩破坏形态图。
图10是本发明实施例5圆柱试件养护28d的单轴压缩应力-应变曲线。
图11是本发明实施例5圆柱试件养护28d的单轴压缩破坏形态图。
图12是本发明实施例5圆柱试件养护28d且泡水4d后的单轴压缩应力-应变曲线。
图13是本发明实施例5圆柱试件养护28d且泡水4d后的单轴压缩破坏形态图。
图14是本发明实施例5圆柱试件养护28d且冻融15次循环后的单轴压缩应力-应变曲线。
图15是本发明实施例5圆柱试件养护28d且冻融15次循环后的单轴压缩破坏形态图。
图16是本发明实施例5圆柱试件经15次冻融循环后的外观形貌图。
图17是本发明实施例4圆柱试件经过90d从浸水至风干后的泛碱情况图。
图18是本发明实施例5与对比例1经过28天从浸水至风干后的泛碱情况对比图；左边为对比例1制备的免烧砖，右边为实施例5制备的免烧砖。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施的限制。
本具体实施方式提出一种原状盾构渣土免烧建筑材料，按照重量份数计，由以下原料组成：原状盾构渣土1-100份，粒化高炉矿渣1-60份，生石灰1-10份，碳酸钠1-10份，水玻璃1-5份，水1-20份。其中，所述原状盾构渣土的含泥率为70％以上；所述粒化高炉矿渣的目数为200-400目；所述生石灰含钙量为91％-95％，细度为200目通过率70％及以上；所述碳酸钠的目数为150-200目；和/或，所述水玻璃为硅酸钠粉或者液体水玻璃，所述硅酸钠粉的模数为2.3-3.0，所述液体水玻璃的模数3.1-3.4。
本具体实施方式还提出了一种上述原状盾构渣土免烧建筑材料的制备方法，包括以下步骤：
1)对原状盾构渣土中少许粗颗粒采用对辊的方式直接碾碎，使得2mm以上粗颗粒含量不超过5％，并测试其含水率；
2)按配比将水加入至原状盾构渣土中，搅拌5-10min得第一浆料。
3)按配比将粒化高炉矿渣、生石灰、碳酸钠和水玻璃混合均匀后加入至步骤2)的第一浆料中，继续搅拌5-10min得第二浆料；进一步地，若所述水玻璃为液态水玻璃，按配比将所述粒化高炉矿渣、所述生石灰和所述碳酸钠混合搅拌均匀加入至所述第一浆料中，搅拌5-10min，之后加入液态水玻璃继续搅拌5-10min得所述第二浆料。
4)将步骤3)的所述第二浆料浇筑入模，养护脱模，得所述原状盾构渣土免烧建筑材料。
为进一步说明本具体实施方式提出的原状盾构渣土免烧建筑材料及其制备方法，下面列举实施例进行详细说明。
下述实施例中的原状盾构渣土取自长沙地铁6号线二标某区间的强风化板岩盾构渣土，该渣土的粒径分布如图1所示，该渣土经测试其含水率为33％，含泥率为88％；粒化高炉矿渣的目数为200；生石灰细度为200目通过率80％，含钙量为91％；碳酸钠目数为150；硅酸钠粉，模数为2.85，细度为100目过筛率98.5％；液体水玻璃模数3.26，均为市售。
实施例1
原状盾构渣土免烧建筑材料由以下方法制得：
取原状盾构渣土71.07份，采用对辊的方式将少许粗颗粒直接碾碎，使得2mm以上粗颗粒含量不超过5％。将11.49份水加入71.07份的原状盾构渣土中，搅拌5min，得第一浆料；同时将13.36份粒化高炉矿渣与1.59份生石灰、1.59份碳酸钠和0.90份硅酸钠粉混合搅拌均匀，然后将其加入原状盾构渣土中，再搅拌10min，得第二浆料，将第二浆料浇筑入高100mm直径50mm的模具中，覆膜自然养护1d后脱模，继续覆膜自然养护至28d，得原状盾构渣土免烧建筑材料。
用该方法制作的三个试件，参照图2，平均强度为8.71MPa。参照图3，在单轴压缩情况下，原状盾构渣土免烧建筑材料试件呈现出整体性劈裂破坏，表现出高强度。
实施例2
原状盾构渣土免烧建筑材料由以下方法制得：
取原状盾构渣土71.07份，采用对辊的方式将少许粗颗粒直接碾碎，使得2mm以上粗颗粒含量不超过5％。将11.49份水加入71.07份的原状盾构渣土中，搅拌5min，得第一浆料；同时将13.36份粒化高炉矿渣与0.90份硅酸钠粉混合搅拌均匀，然后将其加入原状盾构渣土中，继续搅拌5min，最后加入1.59份生石灰和1.59份碳酸钠的混合物，再搅拌5min，得第二浆料，将其浇筑入高100mm直径50mm的模具中，覆膜自然养护1d后脱模，继续覆膜自然养护至28d，得最终原状盾构渣土免烧建筑材料。经测试，其28d平均强度为9.06MPa。
用该方法制作的三个试件，参照图4，平均强度为9.06MPa。参照图5，在单轴压缩情况下，原状盾构渣土免烧建筑材料试件呈现出整体性劈裂破坏，表现出高强度。
实施例3
原状盾构渣土免烧建筑材料由以下方法制得：
取原状盾构渣土71.07份，采用对辊的方式将少许粗颗粒直接碾碎，使得2mm以上粗颗粒含量不超过5％。将11.49份水加入71.07份的原状盾构渣土中，搅拌5min，得第一浆料；同时将13.36份粒化高炉矿渣与1.59份生石灰和1.59份碳酸钠混合搅拌均匀，然后将其加入原状盾构渣土中，继续搅拌5min，最后加入0.90份硅酸钠粉，再搅拌5min得第二浆料，将其浇筑入高100mm直径50mm的模具中，覆膜自然养护1d后脱模，继续覆膜自然养护至28d，得最终的免烧建材。
用该方法制作的三个试件，参照图6，平均强度为8.76MPa。参照图7，在单轴压缩情况下，原状盾构渣土免烧建筑材料试件呈现出整体性劈裂破坏，表现出高强度。
实施例2和3制备的原状盾构渣土免烧建筑材料的强度较实施例1略高，但实施例1的工艺是同时加入粒化高炉矿渣与生石灰、碳酸钠和硅酸钠粉，实施例1的工艺更简单方便。
实施例4
原状盾构渣土免烧建筑材料由以下方法制得：
取原状盾构渣土72.93份，采用对辊的方式将少许粗颗粒直接碾碎，使得2mm以上粗颗粒含量不超过5％。将10.42份水加入72.93份的原状盾构渣土中，搅拌5min，得第一浆料；同时将11.75份粒化高炉矿渣与1.63份生石灰和1.63份碳酸钠混合搅拌均匀，然后将其加入原状盾构渣土中，继续搅拌5min，最后加入1.63份液态水玻璃，再搅拌5min，得第二浆料，将其浇筑入高100mm直径50mm的模具中，覆膜自然养护1d后脱模，继续覆膜自然养护至28d，得最终的免烧建材。
用该方法制作的三个试件，参照图8，平均强度为8.83MPa。参照图9，在单轴压缩情况下，原状盾构渣土免烧建筑材料试件呈现出整体性劈裂破坏，表现出高强度。
将同批1个圆柱试样覆膜自然养护28d后，浸入水中，水面浸没试样顶面，在环境温度25℃的室温环境中静置，直到水完全风干。通过目测的方法，定期观察试样表面和周围的沉积物，从而定性的判断试样泛碱情况。结合图17，从图中可以得知，试样浸水90d后表面无泛碱现象发生，周围有少许白色沉积物，这主要是因为过量的碳酸钠溶解在水中，风干后残留导致。实施例4用的是液态水玻璃，实施例5固态硅酸钠的效果更好，无泛碱，且周围无白色沉积物。
进一步，对本发明所制备的原状盾构渣土免烧建材的力学性能、耐久性和经济性作详细说明。
实施例5
本实施例制得的原状盾构渣土免烧建筑材料为免烧砖，该免烧砖由以下方法制得：
取原状盾构渣土64.88份，采用对辊的方式将少许粗颗粒直接碾碎，使得2mm以上粗颗粒含量不超过5％。将10.49份水加入64.88份的原状盾构渣土中，搅拌5min，得第一浆料；同时将20.91份粒化高炉矿渣与1.45份生石灰、1.45份碳酸钠和0.82份硅酸钠粉混合搅拌均匀，然后将其加入原状盾构渣土中，再搅拌10min，得第二浆料，将其浇筑入高100mm直径50mm的模具中，覆膜自然养护1d后脱模，继续覆膜自然养护至28d，得最终的免烧建材。
用该方法制作的三个试件，参照图10，平均强度为14.80MPa。参照图11，在单轴压缩情况下，原状盾构渣土免烧建筑材料试件呈现出整体性劈裂破坏，表现出高强度和韧度。
将同批3个试样烘干后测其干质量，然后浸入20℃的水中，水面高出试样20mm，浸泡4天后取出，在铁丝网架上滴水1min，再用拧干的湿布拭去试样表面的水，分别称量其质量，测得试样泡水4天平均吸水率为0.71％，参照图12，平均强度为14.22MPa，软化系数为0.96。参照图13，在单轴压缩情况下，原状盾构渣土免烧建筑材料试件呈现出整体性劈裂破坏，表现出高强度。
将同批3个试样浸入20℃的水中，24h后取出，用湿布拭去表面的水分，放入冻融箱中，在-20℃的温度下冷冻4h，然后在20℃的水中融4h，如此为一个冻融循环，经过15次冻融循环后，测得其平均质量损失为1.7％，参照图16，试件形貌完整；参照图14，强度分别为12.94MPa、11.50MP、11.25MPa，即冻融15次循环后平均抗压强度为11.90MPa，强度损失19.6％。参照图15，在单轴压缩情况下，原状盾构渣土免烧建筑材料试件呈现出整体性剪切破坏，表现出高强度。根据本实施例的配比，计算20.91份粒化高炉矿渣、1.45份生石灰、1.45份碳酸钠和0.82份硅酸钠粉的成本，折合成标准砖的成本不超过0.5元。
同批制作尺寸为40*40*160mm的试样3块，养护28d后，测试其干燥收缩值，直至两次测长读数差在0.01mm范围内为止，以最后两次的平均值作为干燥后读数，测得试样的干燥收缩值为0.41mm/m。
同时，同批制作长宽高分别为240*115*53mm的标准砖，养护28d后，敲成两半，将一半(同时在中间预留一条微裂缝)浸入水中，水面浸没试样顶面，在环境温度25℃的室温环境中静置，直到水完全风干。通过目测的方法，定期观察试样表面和周围的沉积物，从而定性的判断试样泛碱情况，同时与对比例1进行比较。
对比例1
取原状盾构渣土64.88份，采用对辊的方式将少许粗颗粒直接碾碎，使得2mm以上粗颗粒含量不超过5％。将10.49份水加入64.88份的原状盾构渣土中，搅拌5min，得第一浆料；同时将20.91份粒化高炉矿渣与0.82份硅酸钠粉混合搅拌均匀，然后将其加入原状盾构渣土中，搅拌5min；最后将2.90份片状氢氧化钠加入搅拌好的物料中，再搅拌5min，得第二浆料，将其浇筑入长宽高分别为240*115*53mm的标准砖模具中，覆膜自然养护1d后脱模，继续覆膜自然养护至28d，得最终的免烧砖。
将养护28d后的免烧砖敲成两半，将一半浸入水中，水面浸没试样顶面，在环境温度25℃的室温环境中静置，直到水完全风干。通过目测的方法，定期观察试样表面和周围的沉积物，从而定性的判断试样泛碱情况，同时与实施例5进行比较。从图18可以看出，实施例5制备的免烧砖几乎无泛碱，而该对比例的免烧砖泛碱明显。
由实施例5、实施例4和对比例1，以及图17和图18的说明可知，本发明免烧建材表面基本没有可溶性盐类物质析出，有效的抑制了泛碱。
其他有益效果：
1)力学性能及耐久性能好。通常，一般的泥炭、淤泥、淤泥质土、泥炭质土等软土，或者市政污泥、废弃泥浆、建筑渣土、尾矿等采用固化剂固化，其强度最高者也只有几兆帕，且耐久性能也较差，远远达不到建筑材料的基本要求。本发明原状盾构渣土自然养护28d平均强度可达14.80MPa及以上，满足建筑材料的基本强度要求。干燥收缩值为0.41mm/m。泡水4天后平均强度为14.22MPa，即软化系数为0.96，泡水4天平均吸水率为0.71％，属于耐水材料。经15次冻融循环后的平均抗压强度为11.90MPa，平均质量损失为1.7％，强度损失19.6％，满足寒冷地区抗冻性要求，是一种很好的免烧建筑材料。
2)生石灰、碳酸钠、硅酸钠既可分别单独激发高炉矿渣的活性，又能协同作用激发高炉矿渣的活性。生石灰水化生成的氢氧化钙与掺入的碳酸钠反应生成碳酸钙，提高了材料的早期强度。生成的氢氧化钠和氢氧化钙(OH-)为硅酸钠激发矿渣提供了强碱环境，形成水化硅酸钙(C-S-H)凝胶，保证了材料的主要强度。氢氧化钙为碳酸钠激发矿渣补充了钙离子，形成水化硅铝酸钙(C-A-S-H)等凝胶，维持了材料的后期强度。同时，由于渣土中的黏粒含量较多，大部分为结合水，而自由水又被生石灰和高炉矿渣消耗了一部分，因此材料毛细通道中的自由水较少；且由于黏粒较多使得渗透系数较小，导致材料内部大孔隙减少，即赋存的水量也减少；最后，生成的胶凝物质又进一步填充了材料内部的孔隙，阻碍了水分迁移。因此，材料具有极强的耐水性，同时，当材料承受冻融循环时，所面临的水结冰产生的体积膨胀的影响也相对较小，从而减小了对材料的损伤，极大的提高了抗冻性。
3)经济环保。本发明所制备免烧建筑材料在保证了基本的抗压强度、耐水性、抗冻性和抑制泛碱外，还具有经济性。根据实际的配合比，计算粒化高炉矿渣、生石灰、碳酸钠和硅酸钠粉的成本，折合成标准砖的成本不超过0.5元。对高含泥率、高含水率的原状盾构渣土就地资源化制取免烧建筑材料，可以资源化应用于生产免烧砖、砌块、护坡砖、路沿石等，具有广阔的应用空间。同时，其处理过程简单、无污染，将最难处理的高含泥率、高含水率原状渣土资源化处置，节约了巨额渣土处置费，既经济又环保，可以获得很好的社会效益、环境效益和经济效益。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

Claims (9)

1.一种无泛碱的原状盾构渣土免烧建筑材料，其特征在于，按照重量份数计，由以下原料组成：原状盾构渣土1-100份，粒化高炉矿渣1-60份，生石灰1-10份，碳酸钠1-10份，水玻璃1-5份，水1-20份；所述原状盾构渣土的含泥率为70%以上。
2.根据权利要求1所述的无泛碱的原状盾构渣土免烧建筑材料，其特征在于，所述粒化高炉矿渣的目数为200-400目。
3.根据权利要求1所述的无泛碱的原状盾构渣土免烧建筑材料，其特征在于，所述生石灰含钙量为91%-95%，细度为200目通过率70%及以上。
4.根据权利要求1所述的无泛碱的原状盾构渣土免烧建筑材料，其特征在于，所述碳酸钠的目数为150-200目；和/或，所述水玻璃为硅酸钠粉或者液体水玻璃，所述硅酸钠粉的模数为2.3-3.0，所述液体水玻璃的模数3.1-3.4。
5.一种权利要求1-4任一项所述的无泛碱的原状盾构渣土免烧建筑材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
1）按配比将水加入至原状盾构渣土中，搅拌得第一浆料；
2）按配比将粒化高炉矿渣、生石灰、碳酸钠和水玻璃加入至步骤1）的第一浆料中，继续搅拌得第二浆料；
3）将步骤2）的所述第二浆料浇筑入模，养护脱模，得所述原状盾构渣土免烧建筑材料。
6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，在步骤1）中，按配比将所述水加入至所述原状盾构渣土中，搅拌5-10min得所述第一浆料。
7.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，在步骤2）中，按配比将所述粒化高炉矿渣、所述生石灰、所述碳酸钠和所述水玻璃加入至步骤1）的所述第一浆料中，继续搅拌5-10min得第二浆料。
8.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，在步骤2）中，按配比将所述粒化高炉矿渣、所述生石灰、所述碳酸钠和所述水玻璃混合均匀后加入至步骤1）的所述第一浆料中。
9.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，在步骤2）中，所述水玻璃为液态水玻璃，按配比将所述粒化高炉矿渣、所述生石灰和所述碳酸钠混合搅拌均匀加入至所述第一浆料中，搅拌5-10min，之后加入所述液态水玻璃继续搅拌得所述第二浆料。
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Families Citing this family (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111393117B (zh) * 2020-03-24 2021-08-27 中国建筑第五工程局有限公司 含水原状盾构渣土免烧建筑材料及其制备方法
CN111393116B (zh) * 2020-03-24 2021-10-12 中国建筑第五工程局有限公司 一种原状盾构渣土免烧建筑材料及其制备方法
CN112094067B (zh) * 2020-09-02 2022-03-25 中国建筑第五工程局有限公司 一种防止原状盾构渣土免烧制品干燥开裂的方法
CN112250412B (zh) * 2020-11-02 2022-05-03 中国建筑第五工程局有限公司 一种高粘性渣土固化用作回填料的方法
CN112649322B (zh) * 2020-12-30 2023-03-17 宜兴摩根热陶瓷有限公司 一种浇注料抗返碱性能测试试验方法
CN113307598A (zh) * 2021-05-13 2021-08-27 南京工业大学 一种工程渣土免烧透水砖及其制备工艺
CN113735550B (zh) * 2021-09-07 2022-09-23 中国建筑第五工程局有限公司 氯氧镁水泥基渣土免烧建筑材料及其制备方法
CN114516747B (zh) * 2022-03-10 2022-10-04 湖南锦佳环保科技有限公司 一种盾构淤泥免烧制备建材的方法
CN114716193B (zh) * 2022-04-26 2023-02-28 浙江大学 一种再生渣土砖的制备方法
CN115159943B (zh) * 2022-07-04 2023-10-03 中国建筑第五工程局有限公司 防火型轻质保温材料及其制备方法与应用
CN115477526A (zh) * 2022-07-28 2022-12-16 四川三合利源环保建材有限公司 一种采用废弃盾构泥浆料制备的路基填筑料及其制备方法
CN115304343B (zh) * 2022-08-15 2023-05-19 上海瑞泰同舟建材有限公司 建筑垃圾制备流态充填材料的方法
CN115417613A (zh) * 2022-08-23 2022-12-02 中铁工程服务有限公司 工程渣土注浆处理方法
CN115107163B (zh) * 2022-08-25 2022-11-04 杭州余杭环保科技有限公司 一种应用于管道回填的渣土填料的制备方法
CN115650690A (zh) * 2022-09-06 2023-01-31 南京理工大学 一种新型复合高分子盾构渣土固化剂
CN116332577A (zh) * 2023-03-21 2023-06-27 中铁第一勘察设计院集团有限公司 多场景绿色低碳固化材料及其制备方法与应用

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPWO2007069351A1 (ja) * 2005-12-14 2009-05-21 株式会社Ａｚｍｅｃ 吸着剤含有常温固化組成物、吸着剤含有成形体、吸着剤含有建材及び舗装用注入材
EP2508496A1 (en) * 2011-04-06 2012-10-10 HeidelbergCement AG Magnesia based binder composition
CN108698926A (zh) * 2015-10-29 2018-10-23 斯威本科技大学 矿物聚合物复合材料及矿物聚合物基组合物
CN106145880A (zh) * 2016-08-10 2016-11-23 卓达新材料科技集团威海股份有限公司 一种粉煤灰建筑垃圾透水砖及其制备方法
CN106431165A (zh) * 2016-10-12 2017-02-22 广西经正科技开发有限责任公司 一种赤泥泡沫砌块及其制备方法
CN107200518A (zh) * 2017-06-14 2017-09-26 合肥易美特建材有限公司 一种新型免烧砖及其制备方法
CN107628791B (zh) * 2017-10-17 2020-07-07 广东亿固壁安粘贴技术有限公司 一种瓷砖填缝剂的制备方法
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
CN108516765A (zh) * 2018-04-27 2018-09-11 福建建中建设科技股份有限公司 一种河道淤泥免烧砖及其制备方法
CN109734395B (zh) * 2019-01-21 2021-09-03 中铁十四局集团大盾构工程有限公司 一种含泥水盾构废弃泥浆的同步砂浆及其制备方法
CN111393117B (zh) * 2020-03-24 2021-08-27 中国建筑第五工程局有限公司 含水原状盾构渣土免烧建筑材料及其制备方法
CN111393116B (zh) * 2020-03-24 2021-10-12 中国建筑第五工程局有限公司 一种原状盾构渣土免烧建筑材料及其制备方法

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