[发明专利]一种固体灌浆材料及其制备方法

说明书

本发明公开一种固体灌浆材料及其制备方法，所述固体灌浆材料包括如下重量份的组分：铸造粉灰30~40份、矿渣30~40份、粉煤灰30~40份和水玻璃40~42份，其中，所述铸造粉灰包括砂处理粉灰和热法再生粉尘中的一种或两种；所述制备方法称取所述固体灌浆材料重量份数的组分，将称取的组分中除水玻璃外的其它组分一起干混均匀后，加入水玻璃搅拌均匀，制得。本发明充分利用了废弃资源，降低了生产能耗，减少了环境破坏和污染，更加绿色环保，本发明材料只需进行常规养护即可获得良好的抗压强度和抗拉强度，且具有凝结速度可调、早期强度高、耐久性好、渗透率低、抗核辐射性好、耐高温、耐腐蚀的优点。

技术领域

本发明属于土木工程加固新材料技术领域，具体涉及一种固体灌浆材料及其制备方法。

背景技术

灌浆是将具有充填胶接性能的材料配成浆液，利用灌浆设备将其注入到地层的裂隙或孔洞中，待浆液凝结、硬化后形成强度高、防水抗渗性能强和化学稳定性良好的“结石体”，达到填充、加固、防渗及堵漏的目的。随着我国房屋、桥梁、公路、隧道、矿山、堤坝等工程大规模建设，灌浆材料以其实用性强、施工方便等特点，得到了广泛的应用和发展。灌浆材料一般分为固体灌浆材料和化学灌浆材料两大类。固体灌浆材料是由固体颗粒和水组成的灌浆体，常用的有水泥基浆、黏土浆、水泥黏土浆、水泥固废物浆等。化学灌浆材料常用的有水玻璃浆、环氧树脂浆等。

目前在土木工程领域使用的灌浆材料大多数为水泥基灌浆材料和环氧树脂灌浆材料。环氧树脂灌浆材料的成本高、施工复杂而且与混凝土及钢结构的结合力较差，耐久性也不好。水泥基灌浆材料一般为采用普通硅酸盐水泥和硫铝酸盐水泥。普通硅酸盐水泥具有凝结时间长、水化热大等缺点，从而影响工程进度和质量，对需要快速修补及紧急抢修工程，此类灌浆材料要受到限制。硫铝酸盐水泥虽然具有快硬早强的特点，但是其存在流动性小、施工可操作时间短、后期强度不高等缺点；另外，硫铝酸盐水泥的成本也较高。水泥生产需要使用大量黏土，从而破坏耕地，同时生产过程中排放大量的粉尘和烟尘会对环境造成污染。随着各国对污染物排放的限制越来越严格，水泥生产的环境成本将越来越高。持续攀高的环境成本迫使科研单位及工业企业花大力气寻求节能环保的水泥替代胶凝材料。

地质聚合物的概念最早由Joseph Davidovits于1978年提出，它既具有比高分子材料、陶瓷、水泥和金属更好的性能，又具有原料来源广泛、工艺简单、能耗少、环境污染小等优点，是一种可持续发展的绿色环保材料，可应用于土木工程、交通工程等领域，用于代替水泥作为胶凝材料。然而目前并没有利用铸造粉灰、矿渣和粉煤灰作为主要原料，并辅以水玻璃和缓凝剂，制备地质聚合物作为灌浆材料的相关研究。

发明内容

针对现有技术存在的上述不足，本发明所要解决的技术问题是：怎样提供一种固体灌浆材料及其制备方法，使该材料能够用以代替水泥作为胶凝材料，只需进行普通养护即可获得优良的抗拉强度和抗压强度，且具有早期强度高、耐久性好、渗透率低、抗核辐射性好、耐高温、耐腐蚀、凝结速度可调、绿色环保等特点。

为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：一种固体灌浆材料，其特点在于，包括如下重量份的成分：铸造粉灰30~40份、矿渣30~40份、粉煤灰30~40份和水玻璃40~42份；其中，所述铸造粉灰包括砂处理粉灰和热法再生粉尘中的一种或两种；所述铸造粉灰、矿渣和粉煤灰的重量份数总和为100份；

所述砂处理粉尘是铸造生产车间在生产铸件过程中由砂处理工部产生的通过除尘设备收集到的粉状固体废弃物；所述热法再生粉尘是铸造旧砂热法再生生产过程中，混合态的旧砂焙烧除去煤粉、有机粘结剂、含碳物质和硬化剂等杂质后，经焙烧、剔分、振动、分离等再生工序，通过砂粒间的撞击和摩擦形成的含尘废气通过再生系统的除尘设备收集得到的粉尘；所述矿渣为高炉炼铁熔融的矿渣在骤冷时，来不及结晶而形成的玻璃态物质。