[发明专利]一种固废基滨海岩溶绿色充填材料及其制备方法、应用

说明书

本发明涉及一种固废基滨海岩溶绿色充填材料及其制备方法、应用。包括如下重量份的原料，赤泥20‑60份、高炉矿渣10‑40份、高铁型冶金渣5‑20份、固废石膏3‑10份、激发剂4‑15份、致密剂0.5‑3份、改性剂1‑8份。固废基滨海岩溶绿色充填材料和水混合形成动水抗分散封堵材料，封堵材料具有凝结时间短、力学强度高、结石体微膨胀、抗海水侵蚀能力强、安全无毒、成本低等优点。

技术领域

本发明属于注浆材料技术领域，具体涉及一种固废基滨海岩溶绿色充填材料及其制备方法、应用。

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。

近年来，随着我国海洋开发及沿海地区的快速发展，大量基础交通工程、水利水电工程、深部矿山建设在滨海地区投入建设，其中滨海岩溶发育区及采空区在地下空间开发施工过程中极易诱发地表塌陷、突涌水等灾害，造成人员伤亡，财产损失。

注浆技术已然成为地下工程灾害治理的最常规和最有效的手段之一，但发明人发型，目前充填工程以传统硅酸盐水泥、硫铝酸盐水泥类高水充填材料等为主，部分充填材料中掺入胶凝活性较高的粉煤灰和高炉矿渣微粉。在矿山工程中，多采用尾矿进行采空区回填，比如煤矿中采用煤矸石复合水泥制备充填材料，铁矿中采用铁尾矿复合水泥制备充填材料。

但上述现有技术中，充填材料多应用于普通岩溶发育区及采空区的充填工程，而滨海岩溶发育区及采空区地质环境特殊，充填材料受海水侵蚀严重，要求充填材料具备力学强度高、抗海水侵蚀能力强的特点。此外，现有的充填材料以传统水泥为基体材料，因充填工程材料需求量大，导致目前充填工程成本较高。

发明内容

针对上述现有技术中存在的问题，本发明的目的是提供一种固废基滨海岩溶绿色充填材料及其制备方法、应用。封堵材料具有凝结时间短、力学强度高、结石体微膨胀、抗海水侵蚀能力强、安全无毒、成本低等优点。

为了解决以上技术问题，本发明的技术方案为：

一种固废基滨海岩溶绿色充填材料，包括如下重量份的原料，赤泥20-60份、高炉矿渣10-40份、高铁型冶金渣5-20份、固废石膏3-10份、激发剂4-15份、致密剂0.5-3份、改性剂1-8份。

固废基滨海岩溶绿色充填材料中的赤泥以及高炉矿渣中的硅铝质组分含量较高，在激发剂作用下可以制备具有三维骨架结构的地聚物类胶凝材料，生成的结石体具有凝结时间短、力学强度高、抗侵蚀能力强等特点；掺入的固废石膏主要成分为硫酸钙，可以提升地聚物类胶凝材料力学强度的作用，此外固废石膏还可以提高充填材料的膨胀特性，进而减少充填材料的使用量；掺入的高铁型冶金渣中含有大量铁质组分，在水化过程中可生成铁铝酸盐相水化产物，提高充填材料的抗海水侵蚀特性；掺入的致密剂可以协同提升材料的工作性能，减小结石体的孔隙率，优化孔隙结构，防止海水中侵蚀离子的入侵；改性剂的掺入可以进一步提升充填材料的抗侵蚀特性。

通过高铁相冶金渣和致密剂、改性剂等组分，提升了本发明产品的抗侵蚀性能和微膨胀特性。

在本发明的一些实施方式中，包括如下重量份的原料，赤泥45-55份、高炉矿渣30-40份、高铁型冶金渣10-15份、固废石膏6-8份、激发剂8-10份、致密剂0.5-1份、改性剂1-3份。

在本发明的一些实施方式中，包括如下重量份的原料，赤泥50份、高炉矿渣40份、高铁型冶金渣10份、固废石膏6-8份、激发剂8-10份、致密剂1份、改性剂2份。

在本发明的一些实施方式中，激发剂占赤泥、高炉矿渣、高铁型冶金渣、脱硫石膏四者总和的重量百分比为5-15％。

在本发明的一些实施方式中，赤泥为拜耳法赤泥、烧结法赤泥、联合法赤泥中的一种或几种；优选为拜耳法赤泥。