一种粉煤灰注浆材料及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种粉煤灰注浆材料，属于注浆材料的制备技术领域。所述注浆材料由组分A和组分B配制而成；其中，组分A由如下重量份的原料组成：粉煤灰50‑150份，磷酸二氢铵5‑20份，磷酸二氢钾5‑10份，pH调节剂1‑2份，消泡稳定剂0.5‑1份，短切纤维0.02‑0.04份；组分B由如下重量份的原料组成：氧化镁10‑50份，聚合物乳液2‑3份，抗水分散剂0.2‑0.5份，缓凝剂0.5‑‑5份，超细填料0.02‑0.04份。本发明专利技术以镁剂脱硫粉煤灰为主要原料，结合轻烧氧化镁、磷酸二氢钾和磷酸二氢铵作为辅助胶凝材料，掺合其他一种或多种外加剂，制备出了一种早强、高强、结实率高、凝结时间可调、流动性好、耐久性好、具有微膨胀性、成本低、环保节能的粉煤灰注浆材料。

Fly ash grouting material and preparation method thereof

The invention relates to a fly ash grouting material, which belongs to the technical field of grouting material preparation. The grouting material is composed of component A and component B. Component A is composed of the following raw materials: fly ash 50 150, ammonium dihydrogen phosphate 5 20, potassium dihydrogen phosphate 5 10, pH regulator 1 2, defoaming stabilizer 0.5 1, chopped fiber 0.02 0.04; and component B is composed of the raw materials of the following weight parts. Cheng: Magnesium Oxide 10, 50, polymer emulsion 2, 3, anti water dispersant 0.2, 0.5, retarder 0.5, 5, superfine packing 0.02 0.02 0.04. The invention takes magnesium desulphurization fly ash as the main raw material, combines light burned magnesium oxide, potassium dihydrogen phosphate and ammonium dihydrogen phosphate as auxiliary cementing materials, mixes one or more other additives, and prepares a kind of early strength, high strength, high consolidation rate, adjustable setting time, good fluidity, good durability, micro-expansion, etc. Fly ash grouting material with low cost and environmental protection and energy saving.

【技术实现步骤摘要】
一种粉煤灰注浆材料及其制备方法
本专利技术涉及注浆材料的制备
，尤其涉及一种以工业固废粉煤灰为主要原料的注浆材料及其制备方法。
技术介绍
目前注浆材料应用最广泛的是硅酸盐水泥掺外加剂注浆材料，但是，随着我国地下工程建设的快速发展，工程建设难度与日俱增，现有的硅酸盐基水泥材料难以满足日益严苛的工程需求和质量要求。传统硅酸盐基水泥材料存在凝固速度慢、早期强度低、使用条件受限、材料生产耗能大等一系列问题，新型工程材料的开发迫在眉睫。粉煤灰是一种产自火力发电厂的工业固体废弃物，有效使用率较低。目前，粉煤灰二次利用的主要方式是作为硅酸盐水泥的外掺料，能够起到一定程度的增强水泥性能的作用，但粉煤灰早期活性较低、凝结特性差，因此不适合单独作为胶凝材料来使用。目前，国内的电厂脱硫技术逐渐由传统的钙基脱硫技术向更先进的镁基脱硫技术转变，传统钙基脱硫粉煤灰中含有较多过烧的f-CaO(游离氧化钙)，过多的f-CaO会影响注浆材料后期的安定性，新型镁基脱硫粉煤灰与传统粉煤灰相比，含有更多量的氧化镁和更低含量的氧化钙，因此具有更高的性能优势和研究利用价值。目前粉煤灰基注浆材料常用的有粉煤灰-水泥注浆材料、粉煤灰-石灰注浆材料、粉煤灰-工业废渣注浆材料等。如专利申请CN1093351A公开了一种无水泥注浆材料，其主要配料是粉煤灰、粘土、消石灰、硅酸钠和水，没有使用硅酸盐水泥，但其结实强度低，流动性较差，无法适用于深层施工时围岩压力较大的情况。专利申请CN1275894A公开了一种粉煤灰基注浆材料，其主要配料是粉煤灰、水泥和复合外加剂，特别使用了钙基脱硫粉煤灰，但该注浆材料渗透性不足导致修补范围小，深层扩展能力差。专利申请CN101407395A公开了一种矿山用粉煤灰基注浆充填材料，主要配料是粉煤灰、水泥、石灰和掺合料，通过复合外加剂激发粉煤灰的活性，提高注浆材料结实体强度及稳定性，但此材料存在早期强度低的问题，而且材料性能受温度影响大，零度以下无法使用，在北方寒冷地区使用受限。专利申请CN104609797A公开了一种粉煤灰水泥浆的注浆材料，主要配料是粉煤灰、水泥和水。此材料当粉煤灰掺量大于50％时，存在结实体强度低，凝结时间长的问题，在突水突泥量大等复杂条件下无法使用。专利申请CN105906240A公开了一种粉煤灰注浆材料，主要配料是粉煤灰、水泥、水玻璃，此材料当粉煤灰掺量大于60％时存在结实率低的问题，虽然掺加水玻璃提高了浆液的结实率，但水玻璃生产过程中对环境造成严重污染，国家已逐步进行限制生产。可见，上述现有技术中，大掺量粉煤灰制备的注浆材料大都存在结实率低、流动性差、早期强度低、凝结时间长、环保性差、使用条件有限等缺点，限制了其作为注浆材料的应用范围。专利申请CN104556918A公开了一种抗水分散性高粘结水泥基注浆材料，主要配料是：硅酸盐水泥、磷酸二氢钾、重烧氧化镁、粉煤灰、骨料、抗水分散剂、聚合物乳液等。利用磷酸二氢钾与氧化镁之间酸碱反应生成的镁-磷酸盐水化凝胶增强作用，使所得注浆材料具有早强、高强、粘结性能好等特点。专利申请CN1415573A公开了一种超快硬道路修补材料，主要配料是粉煤灰、重烧氧化镁、磷酸二氢铵、硼砂等。制备的修补材料具有强度高、凝结硬化快、粘结强度高、体积稳定性好等特点。专利申请CN105800979A公开了一种耐水性好的磷酸镁水泥及其使用方法，主要配料是重烧氧化镁、磷酸二氢钾、调凝剂、粉煤灰、减水剂等。制备的材料具有流动性好、早强、后期强度不倒缩、抗渗性好等优异性能。上述现有技术中，利用磷酸盐、氧化镁同时掺加不同外加剂虽然可获得综合性能较好的材料；但这类材料使用的氧化镁原料大多数为重烧氧化镁(镁砂)，是菱镁矿(MgCO3)经高温(1300℃以上)煅烧得到的，原料获取能耗高，加工碳排放量高不具有环保性，且重烧氧化镁活性较低，与磷酸盐水化反应速率慢，在低温环境下应用受限。综上所述，目前大掺量粉煤灰注浆材料一般以传统钙基脱硫粉煤灰为原料，采用“粉煤灰+硅酸盐水泥”掺合方式，大都存在结实率低、流动性差、早期强度低、凝结时间长、环保性差、使用条件有限等缺点；而传统镁-磷酸盐水化凝胶增强材料多数采用重烧镁砂，存在原料获取能耗高、环保性差等缺点；因此，有必要研究一种新的粉煤灰注浆材料。
技术实现思路
针对上述现有技术中存在的问题，本专利技术旨在提供一种粉煤灰注浆材料及其制备方法。本专利技术以镁剂脱硫粉煤灰为主要原料，结合轻烧氧化镁、磷酸二氢钾和磷酸二氢铵作为辅助胶凝材料，掺合其他一种或多种外加剂，制备出了一种早强、高强、结实率高、凝结时间可调、流动性好、耐久性好、具有微膨胀性、成本低、环保节能的粉煤灰注浆材料。本专利技术的目的之一是提供一种粉煤灰注浆材料。本专利技术的目的之二是提供一种粉煤灰注浆材料的制备方法。本专利技术的目的之三是提供一种粉煤灰注浆材料及其制备方法的应用。为实现上述专利技术目的，具体的，本专利技术公开了下述技术方案：首先，本专利技术公开了一种粉煤灰注浆材料，所述注浆材料由组分A和组分B配制而成；其中，组分A由如下重量份的原料组成：粉煤灰50-150份，磷酸二氢铵5-20份，磷酸二氢钾5-10份，pH调节剂1-2份，消泡稳定剂0.5-1份，短切纤维0.02-0.04份。组分B由如下重量份的原料组成：氧化镁10-50份，聚合物乳液2-3份，抗水分散剂0.2-0.5份，缓凝剂0.5--5份，超细填料0.02-0.04份。其次，本专利技术公开了一种粉煤灰注浆材料的制备方法，包括如下步骤：(1)组分A的制备：按比例称取粉煤灰50-150份，磷酸二氢铵5-20份，磷酸二氢钾5-10份，pH调节剂1-2份，消泡稳定剂0.5-1份，短切纤维0.02-0.04份、搅拌均匀后备用；(2)组分B的制备：按比例称取氧化镁10-50份，聚合物乳液2-3份，抗水分散剂0.2-0.5份，缓凝剂0.5-5份，超细填料0.02-0.04份，搅拌均匀后备用；(3)混合固化：将组分A和组分B分别与水按1:0.4-0.65的比例混合搅拌成浆液，采用双液注浆的方式使用。上述组分A中，所述粉煤灰为镁基脱硫粉煤灰，主要组份为SiO2、Al2O3和活性MgO，其他为杂质。上述组分A中，所述氧化镁为轻烧氧化镁，由如下重量份数的组分组成：重质轻烧镁60-80份，轻质轻烧镁20-40份。上述组分A中，所述重质轻烧镁由菱镁矿(MgCO3)在1000℃以下煅烧后破碎形成，细度为50-300目，纯度大于85％(质量)。上述组分A中，所述轻质轻烧镁为工业级，细度为50-300目，纯度大于80％(质量)。上述组分A中，所述pH调节剂由下述重量份数的组分组成：磷酸氢二钠20-40份，磷酸氢二钾60-80份。优选的，上述组分A中，所述磷酸二氢铵为工业级，纯度大于98％(质量)。优选的，上述组分A中，所述磷酸二氢钾为工业级，纯度大于98％(质量)。上述组分B中，所述聚合物乳液由以下重量份数的组分组成：聚丙烯酸40-70份，聚醋酸乙烯酯30-60份，乳液的固含量为42％-52％。上述组分B中，所述抗水分散剂为聚羧酸铵盐分散剂，固含量为25％-27％。上述组分B中，所述缓凝剂由下述重量份的组分组成：三聚磷酸钠50-60份，硼砂30-40份，硼酸10-20份。优选的，上述组分B中，所本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种粉煤灰注浆材料，其特征在于：所述注浆材料由组分A和组分B配制而成；其中，组分A由如下重量份的原料组成：粉煤灰50‑150份，磷酸二氢铵5‑20份，磷酸二氢钾5‑10份，pH调节剂1‑2份，消泡稳定剂0.5‑1份，短切纤维0.02‑0.04份；组分B由如下重量份的原料组成：氧化镁10‑50份，聚合物乳液2‑3份，抗水分散剂0.2‑0.5份，缓凝剂0.5‑‑5份，超细填料0.02‑0.04份。

【技术特征摘要】
1.一种粉煤灰注浆材料，其特征在于：所述注浆材料由组分A和组分B配制而成；其中，组分A由如下重量份的原料组成：粉煤灰50-150份，磷酸二氢铵5-20份，磷酸二氢钾5-10份，pH调节剂1-2份，消泡稳定剂0.5-1份，短切纤维0.02-0.04份；组分B由如下重量份的原料组成：氧化镁10-50份，聚合物乳液2-3份，抗水分散剂0.2-0.5份，缓凝剂0.5--5份，超细填料0.02-0.04份。2.如权利要求1所述的粉煤灰注浆材料，其特征在于：组分A中，所述粉煤灰为镁基脱硫粉煤灰，主要组份为SiO2、Al2O3和活性MgO。3.如权利要求1所述的粉煤灰注浆材料，其特征在于：组分A中，所述氧化镁为轻烧氧化镁，由如下重量份数的组分组成：重质轻烧镁60-80份，轻质轻烧镁20-40份；优选的，所述重质轻烧镁由菱镁矿在1000℃以下煅烧后破碎形成，细度为50-300目，纯度大于85％，质量；或，所述轻质轻烧镁为工业级，细度为50-300目，纯度大于80％，质量。4.如权利要求1所述的粉煤灰注浆材料，其特征在于：组分A中，所述pH调节剂由下述重量份数的组分组成：磷酸氢二钠20-40份，磷酸氢二钾60-80份；优选的，上述组分A中，所述磷酸二氢铵为工业级，纯度大于98％(质量)；优选的，上述组分A中，所述磷酸二氢钾为工业级，纯度大于98％(质量)。5.如权利要求1所述的粉煤灰注浆材料，其特征在于：组分B中，所述聚合物乳液由以下重量份数的组...

【专利技术属性】
技术研发人员：田冬，杜东升，刘洋，胡伟，于海洋，韩斌，张亮亮，
申请(专利权)人：山东创能机械科技有限公司，
类型：发明
国别省市：山东,37