[发明专利]一种低碳抗渗型全固废注浆材料及其制备方法与应用

说明书

本发明属于城市地铁盾构/TBM壁后同步注浆材料技术领域，涉及一种低碳抗渗型全固废注浆材料及其制备方法与应用。全固废注浆材料，按重量份计，包括以下组分：基体材料160‑270份；复合外加剂0‑12份，不包括0；水40‑70份。基体材料，按重量份计，包括以下组分：脱硫石膏2‑7份，炉渣20‑40份，膨润土5‑13份，粉煤灰30‑60份，矿粉7‑17份，细骨料60‑180份。复合外加剂，包括以下组分：聚羧酸减水剂、高聚物和激发剂。本发明通过碱激发技术，实现了对大宗固体废弃物的高附加值利用，制备获得了低碳抗渗型全固废注浆材料。材料用于城市地铁盾构/TBM壁后同步注浆，可实现隧道壁后的绿色充填，同时缓解因固体废弃物大量堆放而造成的环境污染问题。

技术领域

本发明属于城市地铁盾构/TBM壁后同步注浆材料技术领域，主要涉及一种低碳抗渗型全固废注浆材料及其制备方法，该材料用于同步注浆。

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。

在地铁隧道的修建方面，盾构/TBM法隧道开挖具有对地面交通影响小、自动化程度高、显著缩短工期及地层适用性高等优点，因此被广泛应用于隧道建设中。然而，城市地铁在开挖建设过程中面临着高发的灾害风险，其中管片衬砌发生开裂和渗漏水为地铁建设与运营期最普遍的灾害类型。在盾构/TBM逐环施工过程中，盾尾脱离管片衬砌会造成管片与地层之间产生间隙，此时若不对盾尾间隙进行充填，伴随着盾构/TBM掘进对周围地层的扰动作用，势必会造成周围地层向管片发生位移，进而导致地层变形与管片衬砌结构受力的双重问题。

同步注浆是通过同步注浆系统及位于盾尾、管片上的注浆孔，在刀盘向前推进及盾尾间隙形成的同时对间隙进行充填的技术。同步注浆技术最大限度地解决了盾尾间隙的产生与注浆充填之间的时滞性问题，因此能够有效缓解地层变形并固定管片衬砌所在位置，在确保管片衬砌受力均匀的同时也避免了管片因受力不均而发生开裂。此外，盾构/TBM同步注浆加固圈作为隧道渗漏水的第一层防护圈，大大提高了盾构隧道的抗渗性。

常用的注浆加固材料为普通硅酸盐水泥单液浆，水泥具有结石率低、水化热高，易产生裂缝的缺点，导致结构强度及抗渗性大幅降低，严重影响渗漏水工程治理的效果。同时，水泥的生产将产生大量的碳排放，据报道2020年因生产水泥而产生的碳排放约为33.4亿吨，这与全球气候治理的迫切形势及减少碳排放的目标相违背。

发明内容

针对上述所存在的问题，本发明的主要目的是进一步提高同步注浆材料的抗渗效果并降低注浆材料的碳排放。本发明提出了一种低碳抗渗型全固废同步灌浆料及其制备方法。该全固废注浆材料具有强抗渗、高韧性、长期水化等性能，有利于实现大宗固体废弃物的高附加值利用。

为实现上述技术目的，本发明采用如下技术方案：

本发明的第一个方面，提供了一种低碳抗渗型全固废注浆材料用复合外加剂，包括：复合碱性激发剂，高效减水剂和纤维。

本发明研究了一种新型绿色材料，应用于此类工程实现了隧道安全开挖及绿色、低碳、可持续发展。

本发明的第二个方面，提供了一种低碳抗渗型全固废注浆材料用复合外加剂的制备方法，包括：

将复合碱性激发剂、高效减水剂、纤维混合均匀，即得。

本发明的第三个方面，提供了一种低碳抗渗型全固废注浆材料用基体材料，由如下重量份的原料组成：脱硫石膏2-7份，炉渣20-40份，膨润土5-13份，粉煤灰30-60份，矿粉7-17份，细骨料60-180份。

本发明的第四个方面，提供了一种低碳抗渗型全固废注浆材料，由如下重量份的原料组成：上述基体材料160-270份；上述复合外加剂0-12份，不包括0；水40-70份。