[發明專利]一種固廢基濱海巖溶綠色充填材料及其制備方法、應用

在審

• 申請號: 202011172248.8
• 申請日: 2020-10-28
• 公開（公告）號: CN112358270A
• 公開（公告）日: 2021-02-12
• 發明（設計）人: 李術才;李召峰;張健;齊延海;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

本發明涉及一種固廢基濱海巖溶綠色充填材料及其制備方法、應用。包括如下重量份的原料，赤泥20?60份、高爐礦渣10?40份、高鐵型冶金渣5?20份、固廢石膏3?10份、激發劑4?15份、致密劑0.5?3份、改性劑1?8份。固廢基濱海巖溶綠色充填材料和水混合形成動水抗分散封堵材料，封堵材料具有凝結時間短、力學強度高、結石體微膨脹、抗海水侵蝕能力強、安全無毒、成本低等優點。

技術領域

本發明屬于注漿材料技術領域，具體涉及一種固廢基濱海巖溶綠色充填材料及其制備方法、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。

近年來，隨著我國海洋開發及沿海地區的快速發展，大量基礎交通工程、水利水電工程、深部礦山建設在濱海地區投入建設，其中濱海巖溶發育區及采空區在地下空間開發施工過程中極易誘發地表塌陷、突涌水等災害，造成人員傷亡，財產損失。

注漿技術已然成為地下工程災害治理的最常規和最有效的手段之一，但發明人發型，目前充填工程以傳統硅酸鹽水泥、硫鋁酸鹽水泥類高水充填材料等為主，部分充填材料中摻入膠凝活性較高的粉煤灰和高爐礦渣微粉。在礦山工程中，多采用尾礦進行采空區回填，比如煤礦中采用煤矸石復合水泥制備充填材料，鐵礦中采用鐵尾礦復合水泥制備充填材料。

但上述現有技術中，充填材料多應用于普通巖溶發育區及采空區的充填工程，而濱海巖溶發育區及采空區地質環境特殊，充填材料受海水侵蝕嚴重，要求充填材料具備力學強度高、抗海水侵蝕能力強的特點。此外，現有的充填材料以傳統水泥為基體材料，因充填工程材料需求量大，導致目前充填工程成本較高。

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固廢基濱海巖溶綠色充填材料及其制備方法、應用。封堵材料具有凝結時間短、力學強度高、結石體微膨脹、抗海水侵蝕能力強、安全無毒、成本低等優點。

為了解決以上技術問題，本發明的技術方案為：

一種固廢基濱海巖溶綠色充填材料，包括如下重量份的原料，赤泥20-60份、高爐礦渣10-40份、高鐵型冶金渣5-20份、固廢石膏3-10份、激發劑4-15份、致密劑0.5-3份、改性劑1-8份。

固廢基濱海巖溶綠色充填材料中的赤泥以及高爐礦渣中的硅鋁質組分含量較高，在激發劑作用下可以制備具有三維骨架結構的地聚物類膠凝材料，生成的結石體具有凝結時間短、力學強度高、抗侵蝕能力強等特點；摻入的固廢石膏主要成分為硫酸鈣，可以提升地聚物類膠凝材料力學強度的作用，此外固廢石膏還可以提高充填材料的膨脹特性，進而減少充填材料的使用量；摻入的高鐵型冶金渣中含有大量鐵質組分，在水化過程中可生成鐵鋁酸鹽相水化產物，提高充填材料的抗海水侵蝕特性；摻入的致密劑可以協同提升材料的工作性能，減小結石體的孔隙率，優化孔隙結構，防止海水中侵蝕離子的入侵；改性劑的摻入可以進一步提升充填材料的抗侵蝕特性。

通過高鐵相冶金渣和致密劑、改性劑等組分，提升了本發明產品的抗侵蝕性能和微膨脹特性。

在本發明的一些實施方式中，包括如下重量份的原料，赤泥45-55份、高爐礦渣30-40份、高鐵型冶金渣10-15份、固廢石膏6-8份、激發劑8-10份、致密劑0.5-1份、改性劑1-3份。

在本發明的一些實施方式中，包括如下重量份的原料，赤泥50份、高爐礦渣40份、高鐵型冶金渣10份、固廢石膏6-8份、激發劑8-10份、致密劑1份、改性劑2份。

在本發明的一些實施方式中，激發劑占赤泥、高爐礦渣、高鐵型冶金渣、脫硫石膏四者總和的重量百分比為5-15％。

在本發明的一些實施方式中，赤泥為拜耳法赤泥、燒結法赤泥、聯合法赤泥中的一種或幾種；優選為拜耳法赤泥。