一种矿渣粉粉煤灰注浆填充材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种矿渣粉粉煤灰注浆填充材料及其制备方法，将水玻璃溶液和KOH固体混合形成碱性溶液，将高炉矿渣粉、粉煤灰和水充分混合后加入苯丙乳液、弹性乳液、消泡剂和减水剂，使高炉矿渣粉和粉煤灰能够充分混合，增加高炉矿渣粉和粉煤灰之间的接触面积，利用消泡剂减少有机乳液搅拌时产生气泡，减少浆液中残留的气泡，然后利用得到的碱性溶液和高炉矿渣粉和粉煤灰混合，使高炉矿渣粉和粉煤灰中的氧化铝先反应，再反应生成氧化钙提供后期强度增长，而且矿渣粉与粉煤灰在上述比例混合下，防止单种矿渣粉或粉煤灰凝结过快，同时加入苯丙乳液和弹性乳液，防止粉煤灰和矿渣粉反应过程中重聚后出现干缩现象。

A Slag-Fly Ash Grouting Filling Material and Its Preparation Method

【技术实现步骤摘要】
一种矿渣粉粉煤灰注浆填充材料及其制备方法
本专利技术涉及道路养护材料领域，具体涉及一种矿渣粉粉煤灰注浆填充材料及其制备方法。
技术介绍
随着高速公路交通量不断增加，在一些地质较差的地方路基局部强度不足、路基沉陷或基层动水冲刷，从而造成路面不同程度沉陷或板底脱空，对道路上车辆行驶安全构成严重危害。其中，静压渗透注浆是处治公路路基沉陷的主要处治技术手段，目前常用的注浆填充材料是水泥注浆填充材料，由于生产水泥耗能大、对环境破坏较大，阻碍着注浆填充材料的绿色可持续发展。注浆填充材料中有一种利用工业废渣作为主要制备材料的地聚物注浆填充材料逐渐被运用到注浆工程。地聚物注浆填充材料主要采用工业废渣粉末作为原料，采用碱激发剂作为活性剂，但在注浆工程中地聚物注浆填充材料存在结石率低、干缩较大、微裂缝较多等缺点，限制其广泛运用。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种矿渣粉粉煤灰注浆填充材料及其制备方法，以克服现有技术的不足。为达到上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种矿渣粉粉煤灰注浆填充材料，按照质量分数计，包括高炉矿渣粉100-140份，粉煤灰60-100份，水80-100份，水玻璃溶液42-72份，KOH固体5-15份，苯丙乳液5-15份，弹性乳液5-10份，消泡剂2-4份和1-2份减水剂。进一步的，所述高炉矿渣粉采用S95级以上的高炉矿渣粉。进一步的，高炉矿渣粉比表面积≥400m2/kg，高炉矿渣粉中玻璃体含量≥85％。进一步的，所述粉煤灰采用Ⅱ级以上F类粉煤灰。进一步的，粉煤灰细度45微米方孔筛余≤30％，粉煤灰中SiO2、Al2O3和Fe2O3总质量分数≥70％。进一步的，所述水玻璃溶液为液体状，水玻璃模数为3.3，水玻璃溶液中SiO2含量≥26％，水玻璃溶液中Na2O含量大于8.2％。进一步的，KOH固体纯度大于99％。进一步的，所述苯丙乳液采用苯乙烯-丙烯酸酯乳液；所述弹性乳液采用丙烯酸酯与有机硅共聚物；所述减水剂采用聚羧酸高效减水剂。一种矿渣粉粉煤灰注浆填充材料制备方法，包括以下步骤：步骤1)、按照质量分数计，称取原材料：包括高炉矿渣粉100-140份，粉煤灰60-100份，水80-100份，水玻璃溶液42-72份，KOH固体5-15份，苯丙乳液5-15份，弹性乳液5-10份，消泡剂2-4份和1-2份减水剂；步骤2)、将称取好的水玻璃溶液和KOH固体混合均匀直至KOH固体完全溶解在水玻璃溶液内得到B溶液；步骤3)、将称好的高炉矿渣粉、粉煤灰、减水剂、水、弹性乳液和苯丙乳液混合均匀得到A混合物；具体的，；步骤4)、将B溶液和A混合物混合均匀即可得到注浆填充材料。进一步的，步骤3)中，将高炉矿渣粉和粉煤灰混合均匀后依次加入减水剂、水、弹性乳液和苯丙乳液，以50-100r/min搅拌至少5min，得到A液。与现有技术相比，本专利技术具有以下有益的技术效果：本专利技术一种矿渣粉粉煤灰注浆填充材料及其制备方法，将水玻璃溶液和KOH固体混合形成碱性溶液，将高炉矿渣粉、粉煤灰和水充分混合后加入苯丙乳液、弹性乳液、消泡剂和减水剂，使高炉矿渣粉和粉煤灰能够充分混合，增加高炉矿渣粉和粉煤灰之间的接触面积，利用消泡剂减少有机乳液搅拌时产生气泡，减少浆液中残留的气泡，添加减水剂降低水用量，然后利用得到的碱性溶液和高炉矿渣粉和粉煤灰混合，碱性溶液将粉煤灰和矿渣粉中的活性硅、铝、钙物质溶解之后重聚，形成C-S-H水化硅酸钙、C-S-A-H水化硅铝酸钙水化产物，使高炉矿渣粉和粉煤灰中的氧化铝先反应，再反应生成氧化钙提供后期强度增长，而且矿渣粉与粉煤灰在上述比例混合下，防止单种矿渣粉或粉煤灰凝结过快，同时加入苯丙乳液和弹性乳液，防止粉煤灰和矿渣粉反应过程中重聚后出现干缩现象。本专利技术采用矿渣粉和粉煤灰作为主要材料，利用有机乳液增韧，既克服在注浆过程中大量使用水泥造成注浆成本高、间接污染环境的缺陷，同时有效利用了大量矿渣粉和粉煤灰工业废弃物，采用廉价的有机乳液对注浆填充材料进行增韧补强，减少干缩率和微裂缝的同时提高浆材的力学强度，实现材料性能优势互补。进一步的，高炉矿渣粉采用S95级以上的高炉矿渣粉，粉煤灰采用Ⅱ级以上F类粉煤灰，采用两个粒径相近的材料能够提高注浆填充材料的结石率。附图说明图1为实施例2得到的注浆填充材料的扫描电镜图。具体实施方式一种矿渣粉粉煤灰注浆填充材料，按照质量分数计，包括高炉矿渣粉100-140份，粉煤灰60-100份，水80-100份，水玻璃溶液42-72份，KOH固体5-15份，苯丙乳液5-15份，弹性乳液5-10份，消泡剂2-4份和1-2份减水剂。所述高炉矿渣粉采用S95级以上的高炉矿渣粉，高炉矿渣粉比表面积≥400m2/kg，高炉矿渣粉中玻璃体含量(质量分数)≥85％；所述粉煤灰采用Ⅱ级以上F类粉煤灰，粉煤灰细度45微米方孔筛余≤30％，粉煤灰中SiO2、Al2O3和Fe2O3总质量分数≥70％；所述水玻璃溶液为液体状，水玻璃模数为3.3，水玻璃溶液中SiO2含量≥26％，水玻璃溶液中Na2O含量大于8.2％；SiO2含量指SiO2在水玻璃溶液中的质量百分比，Na2O含量指Na2O在水玻璃溶液中的质量百分比。所述苯丙乳液为液体状，采用苯乙烯-丙烯酸酯乳液；所述弹性乳液采用丙烯酸酯与有机硅共聚物；所述KOH固体采用片状氢氧化钾固体，KOH固体纯度大于99％；所述消泡剂采用粉末状高效消泡剂；所述减水剂采用粉末状聚羧酸高效减水剂；本专利技术一种矿渣粉粉煤灰注浆填充材料制备方法，包括下述具体步骤：步骤1)，按照质量分数计，称取原材料：包括高炉矿渣粉100-140份，粉煤灰60-100份，水80-100份，水玻璃溶液42-72份，KOH固体5-15份，苯丙乳液5-15份，弹性乳液5-10份，消泡剂2-4份和1-2份减水剂；制备B溶液：将称取好的水玻璃溶液和KOH固体混合均匀直至KOH固体完全溶解在水玻璃溶液内得到B溶液；具体的，将KOH固体倒入水玻璃溶液缓慢搅拌直至完全溶解；步骤2)，将称好的高炉矿渣粉、粉煤灰、减水剂、水、弹性乳液和苯丙乳液混合均匀得到A混合物；具体的，将高炉矿渣粉和粉煤灰混合均匀后依次加入减水剂、水、弹性乳液和苯丙乳液，以50-100r/min搅拌至少5min，得到A液；步骤3)，将B溶液和A混合物混合均匀即可得到注浆填充材料。具体的，将制备的B溶液倒入A混合物中以200-300r/min搅拌2-3min，得到注浆填充材料。实施例1现有地聚物注浆填充材料的制备：步骤1)、按照质量分数计，称取原材料：高炉矿渣粉120份，粉煤灰80份，水80份，分散液70份，减水剂1份，消泡剂2份；步骤2)、将称取好的KOH固体倒入水玻璃溶液缓慢搅拌直至KOH固体完全溶解得到B溶液；步骤3)、将称好的高炉矿渣粉和粉煤灰放入搅拌机搅拌均匀，然后依次放入减水剂和水，以100r/min搅拌5min，得到A混合物；步骤4)、将制备的B溶液倒入A混合物中，并加入消泡剂，以300r/min搅拌3min，得到注浆填充材料。利用注浆压力泵和注浆管将注浆填充材料注入指定区域用于注浆填充作用。对注浆填充材料的各项性能进行测试得到：析水率为1％，结石率为97％，7d干缩率5％，表面微裂缝较多，凝结时间为17min，流动度为380mm，7d抗压强本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种矿渣粉粉煤灰注浆填充材料，其特征在于，按照质量分数计，包括高炉矿渣粉100‑140份，粉煤灰60‑100份，水80‑100份，水玻璃溶液42‑72份，KOH固体5‑15份，苯丙乳液5‑15份，弹性乳液5‑10份，消泡剂2‑4份和1‑2份减水剂。

【技术特征摘要】
1.一种矿渣粉粉煤灰注浆填充材料，其特征在于，按照质量分数计，包括高炉矿渣粉100-140份，粉煤灰60-100份，水80-100份，水玻璃溶液42-72份，KOH固体5-15份，苯丙乳液5-15份，弹性乳液5-10份，消泡剂2-4份和1-2份减水剂。2.根据权利要求1所述的一种矿渣粉粉煤灰注浆填充材料，其特征在于，所述高炉矿渣粉采用S95级以上的高炉矿渣粉。3.根据权利要求2所述的一种矿渣粉粉煤灰注浆填充材料，其特征在于，高炉矿渣粉比表面积≥400㎡/kg，高炉矿渣粉中玻璃体含量≥85％。4.根据权利要求1所述的一种矿渣粉粉煤灰注浆填充材料，其特征在于，所述粉煤灰采用Ⅱ级以上F类粉煤灰。5.根据权利要求4所述的一种矿渣粉粉煤灰注浆填充材料，其特征在于，粉煤灰细度45微米方孔筛余≤30％，粉煤灰中SiO2、Al2O3和Fe2O3总质量分数≥70％。6.根据权利要求1所述的一种矿渣粉粉煤灰注浆填充材料，其特征在于，所述水玻璃溶液为液体状，水玻璃模数为3.3，水玻璃溶液中SiO2含量≥26％，水玻璃溶液中Na2O含量大于8.2％。7.根据权利要求1所述的一种矿渣粉粉煤灰注浆...

【专利技术属性】
技术研发人员：张争奇，田中男，张伟，刘恒彬，刘鑫，张英楠，方滢，杨建华，唐周鸣，
申请(专利权)人：长安大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61