[發(fā)明專利]一種促進高濕環(huán)境中地聚合物成型的材料及其制備方法

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• 申請日: 2021-08-03
• 公開（公告）號: CN113666655A
• 公開（公告）日: 2021-11-19
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王新富;趙恒;吳求剛;王彥君;周曉芳
• 申請（專利權(quán)）人: 中能化江蘇地質(zhì)礦產(chǎn)設(shè)計研究院有限公司
• 主分類號: C04B12/00
• 分類號: C04B12/00;C04B28/00;C04B18/08;C04B18/14;C04B111/70
• 代理公司: 北京喆翙知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11616
• 代理人: 李麗君

本發(fā)明公開了一種促進高濕環(huán)境中地聚合物成型的材料及其制備方法，原料包括固體廢棄物、激發(fā)劑、添加劑和水；固體廢棄物為工業(yè)固廢，包括粉煤灰和磷尾礦砂；激發(fā)劑為堿性激發(fā)劑，為氫氧化鈉激發(fā)劑、氫氧化鈉?硅灰復(fù)合激發(fā)劑、水玻璃激發(fā)劑中的一種；添加劑為黃原膠，添加劑的添加量為固體廢棄物的1％；水和固體廢棄物的質(zhì)量比(水固比)為0.5?0.75。本發(fā)明提高了固體廢棄物制作地聚物注漿填充材料的可行性，解決了實際注漿過程中，采空區(qū)注漿填充材料難以成型問題，提高了高濕環(huán)境中地聚合物的成型度，縮短了終凝時間，既能消耗工業(yè)固體廢棄物，同時進行了采空區(qū)修復(fù)治理。本發(fā)明原材料為工業(yè)固體廢棄物，價格低廉，來源廣泛。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及地聚合物制備及應(yīng)用技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種促進高濕環(huán)境中地聚合物成型的材料及其制備方法。

背景技術(shù)

地聚合物指采用天然礦物或固體廢棄物及人工硅鋁化合物為原料，在高堿性條件下通過礦物縮聚而形成的由硅氧四面體與鋁氧四面體組成的三維網(wǎng)狀聚合膠凝材料。與硅酸鹽水泥相比，地聚合物具有原料來源豐富、制備過程簡單、生產(chǎn)能耗和“三廢”排放量低、強度高、耐久性好、原材料易獲取、成本低等優(yōu)點。因此，近年來國內(nèi)外相關(guān)學(xué)者針對地質(zhì)聚合物用于采空區(qū)充填注漿材料展開一系列研究。常常利用粉煤灰、煤矸石等固體廢棄物制備地聚合物用于采空區(qū)治理，不僅解決了采空區(qū)活化問題，而且消化掉大量的礦山固廢。隨著地質(zhì)聚合物制備技術(shù)的研究和應(yīng)用不斷深入，地質(zhì)聚合物憑借優(yōu)異的制備和膠凝性質(zhì)成為國內(nèi)外新型綠色膠凝材料研究的熱點，利用地聚物制作注漿材料來替代傳統(tǒng)注漿材料中的水泥具有極大的發(fā)展前景。

然而，實際應(yīng)用過程中發(fā)現(xiàn)采空區(qū)環(huán)境較為特殊，存在大量老空水，采空區(qū)整體濕度較大，溫度較低。因此在實際試驗過程中發(fā)現(xiàn)，地聚合物注漿材料在低溫高濕環(huán)境中均出現(xiàn)成型不佳的問題，試塊在養(yǎng)護箱中以模擬條件(25℃，98±1％濕度)養(yǎng)護28天后仍有樣軟未干的現(xiàn)象。隨著地聚合物注漿材料的深入研究，發(fā)現(xiàn)影響地聚合物成型的主要有水固比、溫度、堿激法劑的堿濃度和模數(shù)等因素，本發(fā)明通過調(diào)整不同激發(fā)劑配方制備地質(zhì)聚合物注漿材料，能夠促進地聚合物在高濕度環(huán)境中的成型狀況。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服上述問題，提供一種促進高濕環(huán)境中地聚合物成型的材料及其制備方法。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

一種促進高濕環(huán)境中地聚合物成型的材料，原料包括固體廢棄物、激發(fā)劑、添加劑和水；

所述固體廢棄物為工業(yè)固廢，包括粉煤灰和磷尾礦砂；

所述激發(fā)劑為堿性激發(fā)劑，為氫氧化鈉激發(fā)劑、氫氧化鈉-硅灰復(fù)合激發(fā)劑、水玻璃激發(fā)劑中的一種；

所述添加劑為黃原膠，所述添加劑的添加量為固體廢棄物的1％；

所述水和固體廢棄物的質(zhì)量比(水固比)為0.5-0.75。

本發(fā)明還公開了一種促進高濕環(huán)境中地聚合物成型的材料的制備方法，包括如下步驟：

S1、將粉煤灰和磷尾礦砂在105℃下烘干12小時，將烘干后固廢原料冷卻、破碎、磨粉至200目；

S2.以質(zhì)量比1:1稱取粉煤灰和磷尾礦砂等工業(yè)固體廢棄物作為地聚合物的混合骨料；

S3.配置激發(fā)劑；

S4.將配制好的激發(fā)劑與已經(jīng)干燥粉磨的粉煤灰及磷尾礦砂(200目)混合，添加1wt％的黃原膠地聚合物添加劑，混勻攪拌10min，攪拌后注模，在高濕環(huán)境中(25℃，98±1％濕度)養(yǎng)護成型。

作為改進，以所述氫氧化鈉作為激發(fā)劑時，所述氫氧化鈉激發(fā)劑中水和氫氧化鈉(以Na₂O計)的摩爾比為20～25。