[發明專利]一種多源固廢基注漿膠凝材料及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 202010466982.9
• 申請日: 2020-05-28
• 公開（公告）號: CN111689752B
• 公開（公告）日: 2021-06-01
• 發明（設計）人: 李召峰;張晨;張健;王衍升
• 申請（專利權）人: 山東大學
• 主分類號: C04B28/26
• 分類號: C04B28/26;C04B18/04;C04B18/14;C04B22/14;C04B111/70
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司 37221
• 代理人: 張曉鵬

本發明涉及一種多源固廢基注漿膠凝材料及其制備方法和應用。包括如下重量份的原料：赤泥60?80份，其他固廢60?80份，激發劑40?60份，外加劑10?20份；其他固廢包括如下重量份的原料：爐渣15?25份，礦渣15?25份，鋼渣10?20份，脫硫石膏8?20份。本發明的制備方法簡單，所制備的注漿膠凝材料凝結時間短，早期強度高，結石體力學強度高，抗侵蝕能力優異，適用于濱海巖溶破碎巖體加固治理工程中，可保證濱海地區工程安全建設，并且緩解固廢堆存壓力，解決赤泥對環境的污染問題，實現高附加值價值，推動赤泥的綜合利用。

技術領域

本發明屬于固廢綜合利用、巖土工程災害治理和建材制備技術領域，具體涉及一種多源固廢基注漿膠凝材料及其制備方法和應用。

背景技術

公開該背景技術部分的信息僅僅旨在增加對本發明的總體背景的理解，而不必然被視為承認或以任何形式暗示該信息構成已經成為本領域一般技術人員所公知的現有技術。

濱海巖溶地區水文地質復雜，地層巖體長時間受潮汐作用、咸淡水循環驅替、機械沖刷應力及海水滲流場作用，巖層化學組分及礦物組分受到嚴重的溶蝕作用及機械破壞，給工程安全建設和區域環境造成了嚴重的影響。濱海巖溶破碎巖體作為濱海地區的典型地質類型，誘發地表塌陷、突水突泥等地質災害的相關案例近年來顯著增多，且破壞性極強，已成為地質災害防治領域的突出問題。注漿可改善破碎巖體的物理力學性能、提高被注地層的抗滲性和整體性，成為濱海巖溶地區破碎巖體加固治理的重要手段。

注漿材料作為注漿技術的重要因素之一，得到越來越多的關注。部分學者針對濱海巖溶破碎巖體注漿加固材料展開了研究，以解決破碎巖體造成的地質災害。現有技術中，通過向水泥漿液中加入石膏、鋁酸鹽水泥等物質，制備了早期膨脹迅速、后期膨脹穩定、凝結時間可調的新型水泥基注漿材料；還有通過混合粉磨硅酸鹽水泥熟料和礦化劑實現材料性能均一化；現有技術中研究了不同速凝早強劑對水泥基漿液水化進程的影響規律，并提出多種添加劑復合使用的協同作用機理。

我國工業固廢量大、面廣、害多，產量逐年累積且種類繁多，化工渣、冶金渣等大量的工業固體廢棄物的堆積導致了很多災難性的問題，包括對環境的污染、對生態的破壞。工業固廢在原有存量沒有得到處置和綜合利用的情況下，很多新的增量不斷增加，使工業固廢處理面臨的問題逐漸加重。固廢處理中赤泥的問題最為突出，赤泥的大規模堆放對土壤、水源、大氣等造成持續性污染，然而赤泥的利用率不足1％，尚無有效的工業化處理方法。赤泥具有高堿性且工業固廢的化學成分以SiO₂、Al₂O₃、CaO為主，具有潛在的膠凝活性，可用于制備堿激發膠凝材料。因此，多固廢協同互補利用，大宗消化赤泥、鋼渣等固廢制備綠色土木功能材料已刻不容緩。此外，隨著環保意識的增強，普通硅酸鹽水泥制備能耗高、原料不可再生等問題日益凸顯，利用“以廢治災”的理念，使用具有潛在膠凝活性的工業固廢體廢棄物制備水泥類膠凝材料已成為緩解固廢堆存壓力、取代傳統水泥基膠凝材料的研究熱點。

目前，已有部分學者開展以赤泥為主，協同其他固廢制備注漿材料的研究，以實現資源化利用。如利用赤泥協同粉煤灰，添加膨脹劑等外加劑，制備了一種封堵效果好的注漿材料；或者以赤泥為主要原材料，協同粉煤灰、脫硫石膏，制備了一種無泌水現象的注漿充填材料；或者赤泥協同鋼渣的注漿材料，利用赤泥和激發劑的復合作用提高注漿材料的強度。

濱海巖溶破碎巖體的注漿加固治理工程中，傳統的注漿加固材料以硅酸鹽水泥單液漿和水泥-水玻璃雙液漿為主。但針對濱海巖溶海水侵蝕能力強、潮汐水沖刷及咸淡水循環交替等特殊的地質特點，水泥類漿液凝結時間長、力學強度低、抗侵蝕性能差等缺陷制約了濱海巖溶破碎巖體的高效加固。雖然多源固廢基注漿材料具有一定的力學強度，但普遍具有赤泥的使用量低，其他協同固廢使用量甚微，且注漿膠凝材料凝結時間長、抗侵蝕能力差的問題，不適宜用于濱海巖溶破碎巖體注漿加固治理。

發明內容

針對上述現有技術中存在的問題，本發明的目的是提供一種多源固廢基注漿膠凝材料及其制備方法和應用。