[发明专利]一种促进高湿环境中地聚合物成型的材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种促进高湿环境中地聚合物成型的材料及其制备方法，原料包括固体废弃物、激发剂、添加剂和水；固体废弃物为工业固废，包括粉煤灰和磷尾矿砂；激发剂为碱性激发剂，为氢氧化钠激发剂、氢氧化钠‑硅灰复合激发剂、水玻璃激发剂中的一种；添加剂为黄原胶，添加剂的添加量为固体废弃物的1％；水和固体废弃物的质量比(水固比)为0.5‑0.75。本发明提高了固体废弃物制作地聚物注浆填充材料的可行性，解决了实际注浆过程中，采空区注浆填充材料难以成型问题，提高了高湿环境中地聚合物的成型度，缩短了终凝时间，既能消耗工业固体废弃物，同时进行了采空区修复治理。本发明原材料为工业固体废弃物，价格低廉，来源广泛。

技术领域

本发明涉及地聚合物制备及应用技术领域，具体涉及一种促进高湿环境中地聚合物成型的材料及其制备方法。

背景技术

地聚合物指采用天然矿物或固体废弃物及人工硅铝化合物为原料，在高碱性条件下通过矿物缩聚而形成的由硅氧四面体与铝氧四面体组成的三维网状聚合胶凝材料。与硅酸盐水泥相比，地聚合物具有原料来源丰富、制备过程简单、生产能耗和“三废”排放量低、强度高、耐久性好、原材料易获取、成本低等优点。因此，近年来国内外相关学者针对地质聚合物用于采空区充填注浆材料展开一系列研究。常常利用粉煤灰、煤矸石等固体废弃物制备地聚合物用于采空区治理，不仅解决了采空区活化问题，而且消化掉大量的矿山固废。随着地质聚合物制备技术的研究和应用不断深入，地质聚合物凭借优异的制备和胶凝性质成为国内外新型绿色胶凝材料研究的热点，利用地聚物制作注浆材料来替代传统注浆材料中的水泥具有极大的发展前景。

然而，实际应用过程中发现采空区环境较为特殊，存在大量老空水，采空区整体湿度较大，温度较低。因此在实际试验过程中发现，地聚合物注浆材料在低温高湿环境中均出现成型不佳的问题，试块在养护箱中以模拟条件(25℃，98±1％湿度)养护28天后仍有样软未干的现象。随着地聚合物注浆材料的深入研究，发现影响地聚合物成型的主要有水固比、温度、碱激法剂的碱浓度和模数等因素，本发明通过调整不同激发剂配方制备地质聚合物注浆材料，能够促进地聚合物在高湿度环境中的成型状况。

发明内容

本发明的目的在于克服上述问题，提供一种促进高湿环境中地聚合物成型的材料及其制备方法。为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种促进高湿环境中地聚合物成型的材料，原料包括固体废弃物、激发剂、添加剂和水；

所述固体废弃物为工业固废，包括粉煤灰和磷尾矿砂；

所述激发剂为碱性激发剂，为氢氧化钠激发剂、氢氧化钠-硅灰复合激发剂、水玻璃激发剂中的一种；

所述添加剂为黄原胶，所述添加剂的添加量为固体废弃物的1％；

所述水和固体废弃物的质量比(水固比)为0.5-0.75。

本发明还公开了一种促进高湿环境中地聚合物成型的材料的制备方法，包括如下步骤：

S1、将粉煤灰和磷尾矿砂在105℃下烘干12小时，将烘干后固废原料冷却、破碎、磨粉至200目；

S2.以质量比1:1称取粉煤灰和磷尾矿砂等工业固体废弃物作为地聚合物的混合骨料；

S3.配置激发剂；

S4.将配制好的激发剂与已经干燥粉磨的粉煤灰及磷尾矿砂(200目)混合，添加1wt％的黄原胶地聚合物添加剂，混匀搅拌10min，搅拌后注模，在高湿环境中(25℃，98±1％湿度)养护成型。

作为改进，以所述氢氧化钠作为激发剂时，所述氢氧化钠激发剂中水和氢氧化钠(以Na₂O计)的摩尔比为20～25。