CN115140967A - 一种单组份地聚物注浆料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于道路修补加固领域，公开了一种单组份地聚物注浆料及其制备方法。原料包括粉体材料A、粉体材料B和海水。粉体材料A由赤泥、膨润土、钠(钾)长石、高岭土、稻壳灰中的一种或多种与碱激发剂经过高温煅烧得到，粉体材料B由粉煤灰、矿渣、钢渣、硅灰中的一种或多种组成。本发明制备的一种单组份地聚物注浆料，使用方便，工艺简单，可实现变废为宝，大量处理工业固废，对环境更加友好，且适用于盐碱地域与沿海地段，具有经济、环境双重效益。
Description
技术领域
本发明涉及道路修补加固领域，特别涉及一种单组份地聚物注浆料及其制备方法。
背景技术
公开该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
在环境侵蚀和长期重复载荷作用下，路基渗水、沉降、脱空以及路肩塌陷等问题不仅限制了道路的服役寿命，也带来了不可小觑的安全问题。注浆修补是目前路基病害治理的主流措施，而注浆材料是注浆修补技术的核心，其材料性能直接决定了路基病害的治理效果。目前使用的注浆材料大致可以分为三类：水泥基注浆材料、有机类注浆材料和碱激发注浆材料。其中，水泥基注浆材料虽原材料广泛、价格低廉但水泥的生产伴随着巨大的能耗和环保问题；有机类注浆材料在地下水流较大时可以解决普通水泥基注浆材料无法解决的工程问题，但其强度低、结石率低以及在紫外线照射下易老化等弊端也限制了其在注浆材料领域的使用；碱激发材料可以较大程度地利用工业废渣代替水泥利用碱性物质激发其胶凝特性受到业界地广泛关注，但以水玻璃溶液为主的碱激发剂不仅需要提前配置、运输保存难度大且还会对周围土壤环境有一定不良影响。
发明内容
针对上述碱激发注浆材料的不足，本发明提供了一种新型注浆材料，可实现变废为宝，成本低廉，工艺简单，对环境更加友好，且适用于盐碱地域与沿海地段，使用范围更加宽泛。
为实现上述技术目的，本发明采用如下技术方案：
本发明的第一个方面，提供了一种单组份地聚物注浆料，包括：粉体材料A、粉体材料B和海水，粉体材料B的质量是粉体材料A质量的150-400％，海水质量为两种粉体材料总质量的60-90％；
其中，粉体材料A由赤泥、膨润土、钠/钾长石、高岭土、稻壳灰中的一种或多种与碱激发剂经过高温煅烧、空气淬火、研磨得到；
粉体材料B由粉煤灰、矿渣、钢渣、硅灰中的一种或多种组成。
本发明的第二个方面，提供了一种单组份地聚物注浆料的制备方法，包括：
将称量好的赤泥、膨润土、钠/钾长石、高岭土、稻壳灰与碱激发剂混合均匀，煅烧后，在空气中急冷，然后球磨、过筛，得到粉体材料A；
将粉体材料A和粉体材料B混合均匀，得到混合粉体；
用滤网将抽取的海水过滤，按海水质量为两种粉体材料总质量的60-90％称取所需海水加入混合均匀的粉体材料中充分搅拌5分钟，即得。
本发明的第三个方面，提供了上述的单组份地聚物注浆料在路基病害治理中的应用。
本发明的有益效果在于：
(1)本发明制备的一种单组份地聚物注浆料，使用方便，工艺简单，可实现变废为宝，大量处理工业固废，对环境更加友好，且适用于盐碱地域与沿海地段，具有经济、环境双重效益。
(2)本发明将赤泥、膨润土、钠/钾长石、高岭土、稻壳灰等共同作为碱激发胶凝材料的前驱体，且本身呈碱性，经高温煅烧后可以提高其反应活性，获得较优的强度性能；同时，通过煅烧、淬火、研磨的处理，主要提高了原材料的反应活性，次要的充分混合并磨细。本申请避免了液体碱激发剂的使用，以碱性原材料(组分A)以及固体碱激发剂经煅烧、研磨等工序替代目前常用的以水玻璃为主的碱激发剂。使用时，只需在本材料中加水(或海水)搅拌即可。
(3)本发明的注浆材料用自来水或海水均可，与硅酸盐水泥、有机类注浆材料相比，碱激发材料对海水中的氯离子等相对不敏感，反而海水中的部分金属阳离子有利于提高注浆材料的早期强度，经实验验证，用海水取代自来水，并不会导致注浆料性能明显下降，而海水的使用可以在某些野外工程提供极大的便利和节约成本。
(4)本申请的操作方法简单、成本低、具有普适性，易于规模化生产。
具体实施方式
应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本发明使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
一种单组份地聚物注浆料，包括粉体材料A、粉体材料B和海水，粉体材料B的质量是粉体材料A质量的150-400％，海水质量为两种粉体材料总质量的60-90％。其中粉体材料A由赤泥、膨润土、钠(钾)长石、高岭土、稻壳灰中的一种或多种与碱激发剂经过高温煅烧、空气淬火、研磨等工序得到，粉体材料B由粉煤灰、矿渣、钢渣、硅灰中的一种或多种组成，海水为普通海水，比食用自来水多了氯盐、钙离子和硫酸根离子等物质。
进一步的，碱激发剂的质量为赤泥、膨润土、钠(钾)长石、高岭土、稻壳灰这些物料总质量的60-100％，且碱激发剂包括工业氢氧化钠(钾)、工业硅酸钠(钾)、生石灰、固体铝酸钠、工业石膏中的一种或多种。
所述粉体材料B中粉煤灰的比表面积为350-380m2/kg，矿渣的比表面积为340-380m2/kg，钢渣的比表面积为360-410m2/kg，硅灰的比表面积为370-400m2/kg。
所述高温煅烧工序的煅烧温度为650-1000℃，煅烧时间为0.5-2小时。
所述研磨工序的目的是控制粉体材料A的颗粒过200目筛且筛余不超过5％。
一种单组份地聚物注浆料的制备方法，包括如下几个步骤：(1)粉体材料A的制备：将称量好的赤泥、膨润土、钠(钾)长石、高岭土、稻壳灰这些物料与碱激发剂混合均匀并于650-1000℃的高温炉中煅烧0.5-2小时，在空气中急冷，然后用球磨机将煅烧过的材料过200目筛且控制筛余量不超过5％，得到粉体材料A；(2)均匀混合：将粉体材料A和粉体材料B按比例置于混料机中搅拌均匀，里面不设有球体或柱状体等任何起研磨破碎的装置；(3)搅拌待用：用滤网将抽取的海水过滤以尽量避免海水带来的泥沙，按海水质量为两种粉体材料总质量的60-90％称取所需海水加入混合均匀的粉体材料中充分搅拌5分钟。
下面结合具体的实施例，对本发明做进一步的详细说明，应该指出，所述具体实施例是对本发明的解释而不是限定。
实施例1：
称取400份赤泥和240份工业氢氧化钠于800℃下煅烧1个小时，空气中急冷，然后用球磨机将煅烧后的材料过200目筛且控制筛余量不超过5％得到粉体材料A，向粉体材料A中加入1000份的矿渣和280份的钢渣并在混料机中使粉体材料A和粉体材料B搅拌均匀，将混合均匀的材料置于搅拌机中加入1700份过滤的海水充分搅拌5分钟，得到单组份地聚物注浆料。
实施例2：
称取300份膨润土、200份高岭土和500份工业硅酸钠于900℃下煅烧1.5个小时，空气中急冷，然后用球磨机将煅烧后的材料过200目筛且控制筛余量不超过5％得到粉体材料A，向粉体材料A中加入500份的粉煤灰、700份的矿渣和300份的钢渣并在混料机中使粉体材料A和粉体材料B搅拌均匀，将混合均匀的材料置于搅拌机中加入1500份过滤的海水充分搅拌5分钟，得到单组份地聚物注浆料。
实施例3：
称取400份高岭土和240份工业氢氧化钾于700℃下煅烧1个小时，空气中急冷，然后用球磨机将煅烧后的材料过200目筛且控制筛余量不超过5％得到粉体材料A，向粉体材料A中加入1000份的粉煤灰和280份的钢渣并在混料机中使粉体材料A和粉体材料B搅拌均匀，将混合均匀的材料置于搅拌机中加入1160份过滤的海水充分搅拌5分钟，得到单组份地聚物注浆料。
实施例4：
称取400份钠长石和280份工业硅酸钠于1000℃下煅烧0.5个小时，空气中急冷，然后用球磨机将煅烧后的材料过200目筛且控制筛余量不超过5％得到粉体材料A，向粉体材料A中加入1000份的粉煤灰和360份的钢渣并在混料机中使粉体材料A和粉体材料B搅拌均匀，将混合均匀的材料置于搅拌机中加入1250份过滤的海水充分搅拌5分钟，得到单组份地聚物注浆料。
实施例5：
称取400份高岭土和240份工业硅酸钠以及100份工业石膏于650℃下煅烧1个小时，空气中急冷，然后用球磨机将煅烧后的材料过200目筛且控制筛余量不超过5％得到粉体材料A，向粉体材料A中加入1000份的粉煤灰、300份的钢渣和180份硅灰并在混料机中使粉体材料A和粉体材料B搅拌均匀，将混合均匀的材料置于搅拌机中加入1750份过滤的海水充分搅拌5分钟，得到单组份地聚物注浆料。
对各实施例的材料性能进行测试，测试结果如表1所示。
表1单组份地聚物注浆料的性能测试结果
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。
Claims (10)
1.一种单组份地聚物注浆料，其特征在于，包括：粉体材料A、粉体材料B和海水，粉体材料B的质量是粉体材料A质量的150-400％，海水质量为两种粉体材料总质量的60-90％；
其中，粉体材料A由赤泥、膨润土、钠/钾长石、高岭土、稻壳灰中的一种或多种与碱激发剂经过高温煅烧、空气淬火、研磨得到；
粉体材料B由粉煤灰、矿渣、钢渣、硅灰中的一种或多种组成。
2.如权利要求1所述的单组份地聚物注浆料，其特征在于，碱激发剂包括工业氢氧化钠/钾、工业硅酸钠/钾、生石灰、固体铝酸钠、工业石膏中的一种或多种。
3.如权利要求1所述的单组份地聚物注浆料，其特征在于，所述碱激发剂的质量为赤泥、膨润土、钠/钾长石、高岭土、稻壳灰总质量的60-100％。
4.如权利要求1所述的单组份地聚物注浆料，其特征在于，粉煤灰的比表面积为350-380m2/kg。
5.如权利要求1所述的单组份地聚物注浆料，其特征在于，矿渣的比表面积为340-380m2/kg。
6.如权利要求1所述的单组份地聚物注浆料，其特征在于，钢渣的比表面积为360-410m2/kg。
7.如权利要求1所述的单组份地聚物注浆料，其特征在于，硅灰的比表面积为370-400m2/kg。
8.一种单组份地聚物注浆料的制备方法，其特征在于，包括：
将称量好的赤泥、膨润土、钠/钾长石、高岭土、稻壳灰与碱激发剂混合均匀，煅烧后，在空气中急冷，然后球磨、过筛，得到粉体材料A；
将粉体材料A和粉体材料B混合均匀，得到混合粉体；
用滤网将抽取的海水过滤，按海水质量为两种粉体材料总质量的60-90％称取所需海水加入混合均匀的粉体材料中充分搅拌5分钟，即得。
9.权利要求8所述的单组份地聚物注浆料的制备方法，其特征在于，所述煅烧工序的煅烧温度为650-1000℃，煅烧时间为0.5-2小时；
或，所述球磨工序控制粉体材料A的颗粒过200目筛且筛余不超过5％。
10.权利要求1-7任一项所述的单组份地聚物注浆料在路基病害治理中的应用。
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