CN112500056B - 超细固废基注浆材料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种超细固废基注浆材料及其制备方法，旨在解决水泥基注浆材料存的微细裂隙难以注入、稳定性差、易被冲刷流失、析水率高、结石率低、凝结时间长且难以调整、强度增长慢、收缩大等技术问题。其主要由固废超细粉体、烧成固废超细粉体、增钙煅烧固废超细粉体、含碱物质、废硫酸盐矿物、无机盐、触变组分、塑性膨胀组分、流化组分、调凝组分等原料，经粉料混合、助剂添加等步骤制成。所制备的注浆材料具有良好的稳定性、触变性、可注性、凝结时间可调性、力学性能和耐久性能，节能环保，适用于公路路基病害、采矿业采空区回填、防渗堵漏、岩（煤）层加固等处理。

Description

超细固废基注浆材料及其制备方法

技术领域

本发明涉及建材技术领域，具体涉及一种超细固废基注浆材料及其制备方法。

背景技术

受交通荷载和环境的影响，道路在服役过程中不可避免的在路基和基层产生沉陷、脱空、翻浆等病害；矿山开采过程中，常出现漏顶、冒顶、片帮、突水、遗煤自燃等事故；而且，矿山开采在地下形成了大量的采空区，易造成地表塌陷、开裂、沉降等变形，危及已有建（构）筑物。对于这些情况的应对，常采用注浆技术解决路基病害、采空区回填、工作面破碎顶板漏顶、围岩加固、堵水防渗和灭火问题。

该领域所用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裂隙、孔隙或孔洞中，凝结硬化后起到充填、加固的目的。优质的注浆材料应具有如下技术性能：

（1）具有较好的稳定性：新拌注浆材料不发生分层、离析现象，不泌（析）水；浆液在硬化过程中或硬化后应该无收缩或微膨胀，以保证密实填充。

（2）具有较好的触变性：注浆材料在注浆压力下，呈现剪切稀化现象，粘度减小，注浆压力撤除后，注浆材料粘度又能恢复，保持一定的稳定性。

（3）具有较好的可注性：注浆材料流动性好，渗透性强，在需要时能渗透到微细裂隙（宽度小于0.05mm）内。

（4）具有较好的凝结时间可调性：凝结时间在一定范围内可控可调，以满足不同施工工况要求；在公路注浆加固时，为快速恢复交通，凝结时间尽可能缩短（终凝时间≤240min），但凝结时间也不可过短（初凝时间≥30min），否则会出现浆液未注完已经凝结的情况；若带水作业，凝结时间可进一步缩短；若矿区回填用，凝结时间可适当延长，以便于施工组织。

（5）具有优良的力学性能：结石体早期强度高，具有较好的抗压、抗折强度，能抵抗周围岩石压力和地下水冲刷，在新老基体界面粘结紧密，实现良好的密水性和整体性，不龟裂。

（6）具有优良的耐久性能：注浆材料硬化体具有优良的抗渗性、抗水溶性、抗硫酸盐腐蚀和抗冻性能。

（7）环境友好：注浆材料应尽量资源利用固体废弃物，以减少自然资源消耗，减少能耗和二氧化碳排放，且无毒无害，对环境无污染。

而当前常用的有机类注浆材料虽然流动性好，但是结石强度一般较低，价格较高，尤其是许多有机注浆材料有毒性，会对周围地下水源造成污染；无机注浆材料因具有原材料来源广泛、成本低、无毒性及施工工艺简单的优点，在注浆施工过程中应用较多；其中，水泥基注浆材料是使用最为广泛的无机注浆材料，但尚存在着微细裂隙难以注入、稳定性差、易被冲刷流失、析水率高、结石率低、凝结时间长且难以调整、强度增长慢且收缩大等方面的问题。

发明内容

本发明提供一种超细固废基注浆材料及其制备方法，旨在解决水泥基注浆材料存的微细裂隙难以注入、稳定性差、易被冲刷流失、析水率高、结石率低、凝结时间长且难以调整、强度增长慢、收缩大等技术问题，以实现注浆材料良好的稳定性、触变性、可注性、凝结时间可调性、力学性能和耐久性能，且环境友好的目的。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

设计一种超细固废基注浆材料，由以下重量份的原材料制成：

固废超细粉体280～700份、烧成固废超细粉体0～350份、增钙煅烧固废超细粉体0～350份、含碱物质5～330份、废硫酸盐矿物0～140份、无机盐5～210份、触变组分0～70份、塑性膨胀组分0～10份、流化组分2～35份、调凝组分0～30份、水84～2800份。

优选的，以重量百分比计，所述固废超细粉体由如下比表面积≥850m²/kg细粉料组成：

超细粒化高炉矿渣粉20%～90%、超细粉煤灰0～80%、超细废混凝土粉0～50%、超细废红砖粉0～50%、超细钢渣粉0～50%、超细尾矿粉0～30%。

优选的，以重量百分比计，所述烧成固废超细粉体由如下比表面积≥850m²/kg细粉料组成：

煅烧煤矸石超细粉体50～100%、自燃煤矸石超细粉体0～50%，或煅烧拜耳法赤泥超细粉体50～100%、烧结法赤泥超细粉体0～50%。

优选的，所述增钙煅烧固废超细粉体为比表面积≥850m²/kg的增钙煅烧煤矸石超细粉体或/和增钙煅烧拜耳法赤泥超细粉体；所述增钙煅烧煤矸石超细粉体/增钙煅烧拜耳法赤泥超细粉体经由以下方法制得：

取煤矸石/拜耳法赤泥与生石灰（或消石灰、石膏）按1:0.05～0.20的比例混合磨细至比表面积≥400m²/kg，置高温炉中于温度500～900℃下煅烧30～180min，自然冷却后再磨细至比表面积大于850m²/kg，即得。

优选的，所述含碱物质由如下重量百分比的原料组成：

拜耳法赤泥0～50%、硅酸盐水泥熟料5～100%、氢氧化物0～100%、石灰0～100%。

优选的，所述废硫酸盐矿物由为脱硫石膏、磷石膏、氟石膏、钛石膏等副产品石膏中的至少一种。

优选的，所述无机盐为碳酸盐、硝酸盐、氯盐、偏硅酸盐、硅酸盐、水玻璃中的至少一种。

优选的，所述触变组分由如下重量百分比的原料组成：

有机高分子触变剂（如淀粉醚）0.5%～3.0%、碳酸钠0～8.0%、硫酸锌0～5.0%，余量为水。

优选的，所述塑性膨胀组分为偶氮二甲酰胺类物质。

优选的，所述流化组分为萘系高效减水剂、聚羧酸系高性能减水剂中的至少一种。

优选的，所述调凝组分为氯化钡、硝酸铅、硝酸锌、硝酸钡、硝酸钙中的至少一种。

上述超细固废基注浆材料的制备方法，包括如下步骤：

（1）按所述配比取所需量的无机盐、调凝组分、塑性膨胀组分、流化组分分别加水后制成对应的无机盐溶液、调凝组分溶液、塑性膨胀组分溶液、流化组分溶液（加水量是以各组分能充分溶解为准）；

（2）按所述配比称取固废超细粉体、烧成固废超细粉体、增钙煅烧固废超细粉体、含碱物质、废硫酸盐矿物及余量的水混合均匀，得浆料；

（3）向步骤（2）所得浆料中加入步骤（1）所制得的各溶液，并混匀；

（4）最后向步骤（3）所得混合物中加入对应所述配比量的触变组分，混匀后即成。

与现有技术相比，本发明的主要有益技术效果在于：

1.本发明各原料组分协同作用的，配制的注浆材料具有良好的稳定性、触变性、可注性、凝结时间可调性、力学性能和耐久性能，节能环保，适用于公路路基病害、采矿业采空区回填、防渗堵漏、岩（煤）层加固等处理。

各原料之间主要的配合作用机理简述如下：

（1）固废超细粉体效应：固废在超细粉碎时，物料受到强烈的冲击、摩擦、剪切、碰撞，矿物晶体将沿着晶体构造中键合力最弱的地方断裂；其表面分子排列分布结构发生变化，产生了奇特的表面与界面效应；超细粉体随着粒径减小（中位径5μm左右），表面积急剧增大（≥850m²/kg），从而引起表面原子数迅速增多，不饱和键数量增多，大大增大了粒子的活性，从而大大提高体系的反应程度和固废超细粉体的活性；另外，固废超细粉体粒径在20μm以下，可以提高浆体渗透性和可注性，能满足微细裂隙（缝宽小于0.05mm）注浆需要。

（2）固废增钙煅烧活性提升机理：煤矸石、拜耳法赤泥等固废通过增加生石灰、消石灰或石膏，在500～900℃温度下煅烧，黏土矿物脱水，生成无定形产物，提高了固废参与反应的程度；生石灰、消石灰或石膏中的CaO与部分Al₂O₃和SO₃反应生成CaO·Al₂O₃和CaSO₄，进一步增加反应程度与速度；固废增钙煅烧后，反应活性大幅度提高，反应时间大大缩短。

（3）多源固废协同作用机理：以往固废资源化利用，单种固废的考量较多，多种固废协同利用较少；本发明充分发挥多源固废协同作用，主要包括三部分：①热活化、机械活化和化学活化多活化手段协同作用：煅烧煤矸石、煅烧拜耳法赤泥、烧结法赤泥和自燃煤矸石都是固废经煅烧热活化或自燃热活化，黏土矿物发生脱水反应，形成无定形硅铝质产物，从而具有较高的反活性；固废超细粉体、烧成固废超细粉体、增钙煅烧固废超细粉体均经过机械粉磨后，比表面积大于850m²/kg，发挥机械活化效应，从而具有更高活性；在多种激发剂的各种阴阳离子复合作用下，固废中的活性成分能够进行充分地溶解、重构和缩聚反应，具有更高的化学活化效应；②多源固废化学成分和矿物成分协同作用：各种固废均各自具有不同的化学成分和矿物成分，在激发剂碱性溶液环境下，各自为整个系统反应提供了不同的反应离子，例如：高炉矿渣粉为系统提供Ca²⁺、Al³⁺，钢渣为系统提供二价阳离子和OH^-，废硫酸盐矿物为系统提供Ca²⁺、SO₄ ^2-，赤泥为系统提供Na⁺、偏铝酸根离子和OH^-，其他固废超细粉体也同时为系统提供各自不同的反应离子及其活性成分；上述反应离子及其活性成分在激发剂作用下，呈现复合超叠加效应，大大提高了反应速率和反应程度；③多种激发剂协同作用：含碱物质、废硫酸盐矿物、无机盐各自为系统提供不同的离子和碱性环境，含碱物质主要提供强碱环境和碱金属离子、碱土金属离子，废硫酸盐主要为系统提供钙离子和硫酸根离子，无机盐主要为系统提供碱金属离子、碱土金属离子和碳酸根、氯离子、硅酸根离子和偏硅酸根离子，这些离子发生相互促进的交互作用，为系统反应提供了一个高效的碱激发环境下，大大加速了固废成分的溶解、重构和聚合的反应过程与程度；④多产物协同作用：多源固废在多种活化手段下，生成了种类繁多的产物，主要有碱金属铝硅酸盐凝胶、低C/S比的C-S-H凝胶、C-A-S-H凝胶、C-N-A-S-H凝胶等无定形胶体，以及沸石类矿物、长石类矿物、钙矾石等晶体矿物，各种无定形胶体和各种晶体矿物与未反应的莫来石、石英等矿物相互镶嵌，相互填充，相互增强、增韧，最终形成一个致密的体系，从而使得系统具有更高的强度和耐久性。

（4）浆体触变性改善机理：①有机高分子触变剂可使得浆体在受到外力产生的剪切应力时，黏度减小，流动性增加，表现为剪切稀化，剪应力撤除后，黏度又恢复原来水平，呈现较好的触变性；②本发明触变组分中的碳酸钠能与体系中的Ca²⁺发生反应产生细小的碳酸钙胶状颗粒，改变浆体的黏度，增强体系的触变性；③本发明触变组分中的硫酸锌能够使得体系中产生较多的钙矾石晶体，晶体之间相互搭接，从而形成网状结构，当注浆材料受到外力时，网状结构容易被破坏，表现为流体状态，从而具有较好的触变性。

（5）硬化浆体体积稳定性机理：塑性膨胀组分在碱激发剂提供的碱性环境下，与水慢慢反应，放出氮气，生成大量均匀致密气泡，这些气泡稳定性好，不发生破裂，引起一定的微膨胀，具有很好补偿反应收缩的功能，使得硬化浆体具有很好的体积稳定性，避免了注浆后收缩引起脱空和界面粘结不牢的问题。

（6）塑性浆体稳定性机理：①由于固废超细粉体颗粒粒径在20μm以下，颗粒小，表面亲水性增强，在浆体中易于悬浮；②前述塑性膨胀组分产生大量微小气泡，气泡平均直径在（4.0±0.5）μm，内比表面积急剧增加，加之超细粉体比表面积大，致使注浆材料黏度增加，黏聚性增强；③前述触变组分使得浆体具有较好的触变性，浆体在静止状态时具有较大黏度；上述机理使得注浆材料具有较大黏度和较好的黏聚性，不发生分层离析现象，不泌（析）水，具有较好稳定性。

（7）浆体凝结时间可调性机理：①本发明的胶凝材料为碱激发胶凝材料，与硅酸盐水泥反应机理不同，可通过固废种类及搭配、激发剂种类、激发剂用量及其组合配伍对凝结时间进行大幅度调整；②煤矸石等固废增钙煅烧后，生成了无定形的Al₂O₃、SiO₂、CaO·Al₂O₃和CaSO₄，可以显著提高反应速度，缩短凝结时间；③在带水作业时，可通过提高原材料的钙含量和激发剂中可溶性SiO₂，以及更高的早期pH值环境，注浆材料具有很短凝结时间和较高的超早期强度，能够避免被水流冲刷带走；④若需要长时间灌注，需要更小的流动度损失时，调凝组分中的氯化钡、硝酸铅、硝酸钡、硝酸钙具有较好地延缓体系反应速率的作用，使得凝结时间延长；通过上述作用，使得注浆材料凝结时间在较大范围内可调，以满足不同工况下注浆施工。

（8）耐久性提升机理：①碱激发胶凝材料硬化体结构密实，孔隙率低，孔径小，注浆材料硬化浆体抗渗性好；②碱激发胶凝材料水化产物为无定形的碱金属铝硅酸盐凝胶、C-A-S-H凝胶、C-N-A-S-H凝胶、低C/S比的C-S-H凝胶和类沸石等结晶矿物，这些产物溶解度低，化学稳定，难以与H⁺、SO₄ ^2-等离子反应，因此注浆材料具有优良的耐水性、抗酸性介质和抗硫酸盐侵蚀性能；③碱金属离子被包裹在产物结构中，起到平衡电荷作用，OH^-离子则直接参与了碱激发反应，注浆材料硬化浆体孔隙溶液中的碱金属离子和OH^-离子浓度低，因而不发生碱-骨料反应；④塑性膨胀剂在系统内引入大量稳定的微小气泡，能够有效缓冲冻融循环中体积变化或水分转移造成的破坏，且硬化浆体强度高，抵抗破坏的能力强，从而具有优良的抗冻性能。

2.本发明制备超细固废基注浆材料中固体废弃物利用率高，符合国家生态文明战略和循环经济、环保理念，环境协调性好、节能环保。

3.本发明原料易得、制备工艺简单，产品性能卓越，是水泥基注浆材料的理想替代产品。

具体实施方式

下面结合实施例来说明本发明的具体实施方式，但以下实施例只是用来详细说明本发明，并不以任何方式限制本发明的范围。

在以下实施例中所涉及的仪器设备如无特别说明，均为常规仪器设备；所涉及的制备方法，如无特别说明，均为常规方法。

以下所涉及的材料：固废超细粉体的最大粒径小于20微米；超细粒化高炉矿渣粉的28d活性指数≥120%；超细粉煤灰的28d活性指数≥90%；超细尾矿粉的28d活性指数≥80%；增钙煅烧煤矸石超细粉体的28d活性指数≥95%；氢氧化物中氢氧化钠含量大于98%；水玻璃模数在2.3～2.8之间，萘系高效减水剂主要成分为β萘磺酸盐甲醛缩合物，1.0%掺量下，减水率在20%以上；聚羧酸系高性能减水剂在1.0%掺量下，减水率在30%以上；煤矸石中黏土矿物含量在70%以上；拜耳法赤泥含水率≤5%，pH值≥11；脱硫石膏含水率≤5%，二水石膏的含量≥90%。

以下所涉及的注浆材性能检测或评价方法：流动度、初凝时间、终凝时间、抗压强度、抗折强度、泌（析）水率、自由膨胀率等指标参照JTG/T 50《公路桥涵施工技术规范》检测；不透水性系数、抗冻等级、碱-骨料反应等性能按照SL 352《水工混凝土试验规程》检测；耐水性参照DG/TJ 08-2240《道路注浆加固技术规程》检测，抗蚀系数按照JC/T 1011《混凝土抗硫酸盐类侵蚀防腐剂》检测，马氏漏斗黏度参照ASTM D6910检测。

实施例1 一种超细固废基注浆材料，由以下重量份的原料制成：

超细粒化高炉矿渣粉420份、超细粉煤灰140份、增钙煅烧煤矸石超细粉体140份、硅酸盐水泥熟料3份、氢氧化物27份、水玻璃108份、触变组分35份、塑性膨胀组分1份、萘系高效减水剂7份、硝酸钡5份、水196份；触变组分由如下重量百分比的原料组成：有机高分子触变剂（淀粉醚）1.0%、碳酸钠6.0%、硫酸锌4.0%，余量为水。

上述超细固废基注浆材料的制备方法，包括如下步骤：

（1）煤矸石和消石灰（占煤矸石重量的5%）混合磨细至比表面积≥400m²/kg，置高温炉中于温度750℃下煅烧60min，然后自然冷却，再磨细至比表面积≥850m²/kg，制得增钙煅烧固废超细粉体。

（2）按所述配比取所需量的无机盐、调凝组分、塑性膨胀组分、流化组分分别加水（加水量是以各组分能充分溶解为准）配制成对应的无机盐溶液、调凝组分溶液、塑性膨胀组分溶液、流化组分溶液；

（3）按所述配比称取固废超细粉体、烧成固废超细粉体、增钙煅烧固废超细粉体、含碱物质、废硫酸盐矿物及余量的水混合均匀，得浆料；

（4）向步骤（3）所得浆料中加入步骤（2）所制得的各溶液，并混匀；

（5）最后向步骤（4）所得混合物中加入对应所述配比量的触变组分，混匀后即成。

该注浆材料的性能如下：流动度为17s，初凝时间186min，终凝时间231min，泌水率0，24h自由膨胀率为2.1%，1d抗压强度为21.4MPa，3d抗压强度为49.0MPa，28d抗压强度为57.0MPa，1d抗折强度为3.4MPa，3d抗折强度为5.9MPa，28d抗折强度为6.7MPa，耐水性为96.3%，抗硫酸盐侵蚀性能优异，抗蚀系数1.02，抗水渗透性好，不透水性系数＞12.1MPa·h，抗冻等级达到200次冻融循环，不发生碱-骨料反应。

该注浆材料浆体稳定性、触变性、可注性良好，稠度小，可灌入各类土质的地下基础及非常细微的缝隙结构中，无泌水，凝结时间短，自由膨胀率大，体积无收缩，抗压和抗折强度高，耐久性好，节能环保，适合于道路非开挖式注浆加固处理。

实施例2 一种超细固废基注浆材料，由以下重量份的原料制成：

超细粒化高炉矿渣粉570份、增钙煅烧煤矸石超细粉体60份、硅酸盐水泥熟料2份、氢氧化物20份、水玻璃122份、触变组分35份、塑性膨胀组分1.2份、萘系高效减水剂10份、硝酸锌3份、水110份；触变组分由如下重量百分比的原料组成：有机高分子触变剂（淀粉醚）1.0%、碳酸钠5.0%、硫酸锌4.0%、余量为水。

上述超细固废基注浆材料的制备方法与实施例1基本相同，不同之处在于：原材料的种类、比例不同。

该注浆材料的主要性能指标如下：流动度为17s，初凝时间48min，终凝时间103min，泌水率0，24h自由膨胀率为2.5%，3h抗压强度为17.2MPa，3d抗压强度为62.1MPa，28d抗压强度为74.5MPa，3d抗折强度为10.6MPa，28d抗折强度为13.5MPa，耐水性为98.5%，抗硫酸盐侵蚀性能优异，抗蚀系数1.01，抗水渗透性好，不透水性系数＞12.1MPa·h，抗冻等级达到250次冻融循环，不发生碱-骨料反应；本注浆材料浆体稳定性、触变性和可注性良好，稠度小，可灌入各类土质的地下基础及非常细微的缝隙结构中，无泌水，凝结时间短，自由膨胀率大，体积无收缩，早期强度高，耐久性好，环境友好，适合于道路非开挖式注浆极快速加固处理。

实施例3 一种超细固废基注浆材料，由以下重量份的原料制成：

超细粒化高炉矿渣粉390份、超细粉煤灰300份、拜耳法赤泥78份、硅酸盐水泥熟料106份、脱硫石膏35份、触变组分35份、塑性膨胀组分0.5份、聚羧酸系高性能减水剂4份、水356份；触变组分由如下重量百分比的原料组成：淀粉醚1.0%、碳酸钠6.0%，余量为水。

上述超细固废基注浆材料的制备方法与实施例1基本相同，不同之处在于：原材料的种类、比例不同，本实施例中采用拜耳法赤泥，不需制备增钙煅烧煤矸石超细粉体，步骤（3）为：预先将塑性膨胀组分、流化组分别分制成塑性膨胀组分溶液、流化组分溶液，步骤（4）为：按所述配比称取原料，先将塑性膨胀组分、流化组分和水以外的原料混匀。

该注浆材料的性能如下：马氏漏斗黏度为30s，1h马氏漏斗黏度为35s，初凝时间362min，终凝时间485min，析水率0%，结石率100%，24h自由膨胀率为1.0%，7d抗压强度为15.1MPa，28d抗压强度为25.8MPa，7d抗折强度为2.7MPa，28d抗折强度为3.7MPa，抗硫酸盐侵蚀性能优异，抗蚀系数0.97，抗水渗透性好，不透水性系数为12.1MPa·h，抗冻等级达到150次冻融循环，不发生碱-骨料反应；本注浆材料浆体稳定性、触变性和可注性良好，稠度小，流动度损失小，可灌非常细微的缝隙结构中，不析水，结石率高，体积无收缩，耐久性好，环境友好，适合于采矿过程中不带水注浆加固处理。

实施例4 一种超细固废基注浆材料由以下重量份的原料制成：

超细粒化高炉矿渣粉210份、超细粉煤灰350份、超细尾矿粉140份、拜耳法赤泥78份、氢氧化物106份、碳酸钠28份、触变组分32份、塑性膨胀组分1份、萘系高效减水剂6份、水700份；触变组分由如下重量百分比的原料组成：淀粉醚1.0%、硫酸锌4%，余量为水。

上述超细固废基注浆材料的制备方法与实施例1基本相同，不同之处在于：原材料的种类、比例和步骤（1）、（3）和（4）。本实施例中采用拜耳法赤泥，无需制备步骤（1）中的增钙煅烧煤矸石超细粉体；步骤（3）为：预先将塑性膨胀组分、流化组分别分制成塑性膨胀组分溶液、流化组分溶液；步骤（4）为：按对应的原料配比，先将除塑性膨胀组分、流化组分和水以外的原料混匀。

该注浆材料的主要性能指标如下：马氏漏斗黏度为28s，1h马氏漏斗黏度为32s，初凝时间483min，终凝时间634min，析水率0%，结石率100%，24h自由膨胀率为1.2%，7d抗压强度为10.3MPa，28d抗压强度为15.8MPa，7d抗折强度为1.9MPa，28d抗折强度为2.5MPa，抗硫酸盐侵蚀性能优异，抗蚀系数1.05，抗水渗透性好，不透水性系数为10.6MPa·h，抗冻等级达到50次冻融循环，不发生碱-骨料反应。本注浆材料浆体稳定性、触变性和可注性良好，稠度小，流动度损失小，可灌非常细微的缝隙结构中，不析水，结石率高，体积无收缩，耐久性好，环境友好，适合于矿山采空区回填。

实施例5 一种超细固废基注浆材料由以下重量份的原料制成：

超细粒化高炉矿渣粉630份、硅酸盐水泥熟料2份、氢氧化物22份、水玻璃125份、触变组分32份、塑性膨胀组分1份、萘系高效减水剂9份、水191份；触变组分由如下重量百分比的原料组成：淀粉醚1.0%，其余为水。

上述超细固废基注浆材料的制备方法与实施例1基本相同，不同之处在于：原材料的种类、比例和步骤（1）、（3）和（4）有所不同；本实施例中无步骤（1）；步骤（3）为：预先将塑性膨胀组分、流化组分别分制成塑性膨胀组分溶液、流化组分溶液；步骤（4）为：称取上述重量份数的原料，先将塑性膨胀组分、流化组分和水以外的原料混匀。

该注浆材料的性能如下：流动度为20s，初凝时间12min，终凝时间35min，泌水率0，24h自由膨胀率为2.0%，1h抗压强度为12.5MPa，3d抗压强度为42.3MPa，28d抗压强度为50.4MPa，3d抗折强度为5.7MPa，28d抗折强度为6.9MPa，耐水性为98.1%，抗硫酸盐侵蚀性能优异，抗蚀系数1.02，抗水渗透性好，不透水性系数＞12.1MPa·h，抗冻等级达到200次冻融循环，不发生碱-骨料反应；本注浆材料浆体稳定性、触变性和可注性良好，稠度小，可灌入各类土质的地下基础及非常细微的缝隙结构中，无泌水，快速凝结，自由膨胀率大，体积无收缩，小时强度高，耐久性好，环境友好，适合于带水作业的防渗堵漏注浆处理。

由以上各实施例的性能试验检测结果可知，本发明制备的配制的注浆材料具有良好的稳定性、触变性、可注性，不泌（析）水，结石率高，凝结时间可调，体积稳定，具有较高的强度和抗硫酸盐侵蚀、耐水性、抗水渗透、抗冻性能，且环境友好。

上面结合实施例对本发明作了详细的说明；但是，所属技术领域的技术人员能够理解，在不脱离本发明构思的前提下，还可以对上述实施例中的各个具体参数进行变更，或者是对相关材料及方法步骤进行等同替代，从而形成多个具体的实施例，均为本发明的常见变化范围，在此不再一一详述。

Claims (6)

1.一种超细固废基注浆材料，由以下重量份的原料制成：

固废超细粉体280～700份、烧成固废超细粉体0～350份、增钙煅烧固废超细粉体0～350份、含碱物质5～330份、废硫酸盐矿物0～140份、无机盐5～210份、触变组分0～70份、塑性膨胀组分0～10份、流化组分2～35份、调凝组分0～30份、水84～2800份；

所述增钙煅烧固废超细粉体为比表面积≥850m²/kg的增钙煅烧煤矸石超细粉体或/和增钙煅烧拜耳法赤泥超细粉体，其经由以下方法制得：取煤矸石/拜耳法赤泥与生石灰、消石灰或石膏按1:0.05～0.20的重量比混合磨细至比表面积≥400m²/kg，置高温炉中于温度500～900℃下煅烧30～180min，自然冷却后再磨细至比表面积大于850m²/kg；

所述含碱物质由如下重量百分比的原料组成：拜耳法赤泥0～50%、硅酸盐水泥熟料5～100%、氢氧化物0～100%、石灰0～100%；

所述触变组分由如下重量百分比的原料组成：有机高分子触变剂0.5%～3.0%、碳酸钠0～8.0%、硫酸锌0～5.0%，其余为水；

所述塑性膨胀组分为偶氮二甲酰胺类物质；所述流化组分为萘系高效减水剂、聚羧酸系高性能减水剂中的至少一种。

2.根据权利要求1所述的超细固废基注浆材料，其特征在于，以重量百分比计，所述固废超细粉体由如下比表面积≥850m²/kg的细粉料组成：

超细粒化高炉矿渣粉20%～90%、超细粉煤灰0～80%、超细废混凝土粉0～50%、超细废红砖粉0～50%、超细钢渣粉0～50%、超细尾矿粉0～30%。

3.根据权利要求1所述的超细固废基注浆材料，其特征在于，以重量百分比计，所述烧成固废超细粉体由如下比表面积≥850m²/kg的细粉料组成：

煅烧煤矸石超细粉体50～100%、自燃煤矸石超细粉体0～50%，或煅烧拜耳法赤泥超细粉体50～100%、烧结法赤泥超细粉体0～50%。

4.根据权利要求1所述的超细固废基注浆材料，其特征在于，所述废硫酸盐矿物由为脱硫石膏、磷石膏、氟石膏、钛石膏等副产品石膏中的至少一种；所述无机盐为碳酸盐、硝酸盐、氯盐、偏硅酸盐、硅酸盐、水玻璃中的至少一种。

5.根据权利要求1所述的超细固废基注浆材料，其特征在于，所述调凝组分为氯化钡、硝酸铅、硝酸锌、硝酸钡、硝酸钙中的至少一种。

6.权利要求1所述超细固废基注浆材料的制备方法，包括如下步骤：

（1）按所述配比取所需量的无机盐、调凝组分、塑性膨胀组分、流化组分分别加水制成对应的无机盐溶液、调凝组分溶液、塑性膨胀组分溶液、流化组分溶液，加水量以对应的无机盐或组分能充分溶解为准；

（2）按所述配比称取固废超细粉体、烧成固废超细粉体、增钙煅烧固废超细粉体、含碱物质、废硫酸盐矿物及余量的水混合均匀，得浆料；

（3）向步骤（2）所得浆料中加入步骤（1）所制得的各溶液，并混匀；

（4）最后向步骤（3）所得混合物中加入对应所述配比量的触变组分，混匀后即成。