一种无机复合高性能灌浆料及其制备和使用方法技术

本发明专利技术公开了一种无机复合高性能灌浆料及其制备和使用方法，涉及建筑材料技术领域。本发明专利技术在制备无机复合高性能灌浆料时，先将复合矿渣粉磨后置于高温煅烧炉中进行多温段煅烧，冷却后粉磨制得无机复合胶凝材料，纳米二氧化钛和氢氧化钾反应制得钛酸钾晶须，将钛酸钾晶须进行氢等离子体处理后使正硅酸乙酯沉积在钛酸钾晶须上，并用氢氧化钠进行处理制得改性钛酸钾晶须，将无机复合胶凝材料、改性钛酸钾晶须、石膏粉、工业废渣掺合料、功能助剂、性能调节剂喝细集料混合均匀，制得无机复合高性能灌浆料。本发明专利技术制备的无机复合高性能灌浆料方便施工并有较高的抗压强度。料方便施工并有较高的抗压强度。

【技术实现步骤摘要】
一种无机复合高性能灌浆料及其制备和使用方法


[0001]本专利技术涉及建筑材料
，具体为一种无机复合高性能灌浆料及其制备和使用方法。

技术介绍

[0002]灌浆材料指在压力作用下注入地层、岩石或构筑物的缝隙、孔洞中，达到增加承载能力、防止渗漏及提高构筑物整体性能等效果的流体材料，由主剂、溶剂(水或其它溶剂)及外加剂(固化剂，稳定剂等)混合而成。通常所说的灌浆材料是指浆液中的主剂。灌浆材料必须是能固化的材料。
[0003]本专利技术的无机复合高性能灌浆料是通过对矿渣的废物利用做为胶凝材料，属于无机物。工业废渣掺合料以矿渣粉、微硅粉、微珠等工业废弃物为主要合成材料，且其制备过程的“三废”和能耗排放量都非常低，是一类低能耗且制备简单的可持续发展的绿色环保材料。以此胶凝体系为基础配置的材料既能有效降低PM2.5，减小碳排放，符合国家节能减排，绿色环保，循环利用，减碳固碳的政策，深入推动材料可持续发展。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种无机复合高性能灌浆料及其制备和使用方法，以解决现有技术中存在的问题。
[0005]一种无机复合高性能灌浆料，其特征在于，按重量份数计，主要包括：25～33份无机复合胶凝材料，6～7份改性钛酸钾晶须，6～7份石膏粉，8.5～16.5份工业废渣掺合料，2.9～9.7份功能助剂，0.08～0.3份性能调节剂和35～55份细集料。
[0006]作为优化，所述无机复合胶凝材料是将复合矿渣粉磨后置于高温煅烧炉中进行多温段煅烧，冷却后粉磨制得。
[0007]作为优化，所述改性钛酸钾晶须是由纳米二氧化钛和氢氧化钾反应制得钛酸钾晶须，将钛酸钾晶须进行氢等离子体处理后使正硅酸乙酯沉积在钛酸钾晶须上，并用氢氧化钠进行处理制得。
[0008]作为优化，一种无机复合高性能灌浆料的制备方法，主要包括以下制备步骤：
[0009](1)无机复合胶凝材料的制备：将复合矿渣置于粉磨机中，再加入复合矿渣质量0.3～0.4倍的纯水和复合矿渣质量0.1～0.2份的草酸，粉磨至颗粒小于0.9mm，得到复合矿渣小颗粒，将复合矿渣小颗粒置于高温煅烧炉中，依次在100～150℃煅烧15～20min，450～500℃煅烧20～25min，750～800℃煅烧40～50min，900～1100℃煅烧60～80min，冷却后取并置于粉磨机中，粉磨至颗粒小于0.045mm，制得无机复合胶凝材料；
[0010](2)改性钛酸钾晶须的制备：将钛酸钾晶须进行氢等离子体处理后与将质量份数25～30％的氨水、无水乙醇和纯水按1：3：5：2～1：4：6：3混合均匀，再加入钛酸钾晶须质量1.3～1.5倍的正硅酸乙酯，在20～30℃，500～800r/min搅拌反应2～3h后过滤，依次用去离子水和无水乙醇各洗涤3～5次，再置于钛酸钾晶须质量10～15倍的质量分数5～8％的氢氧
化钠溶液中，在50～60℃，30～40kHz超声反应22～24h后过滤，并依次用纯水和无水乙醇洗涤3～5次，在
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10～
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1℃，5～10Pa的压力下干燥6～8h，制得改性钛酸钾晶须；
[0011](3)混合：将无机复合胶凝材料、改性钛酸钾晶须、石膏粉、工业废渣掺合料、功能助剂、性能调节剂、细集料按质量比25：6：6：8.5：2.9：0.08：35～33：7：7：16.5：9.7：0.3：55混合均匀制得无机复合高性能灌浆料。
[0012]作为优化，步骤(1)所述复合矿渣是由碱性矿渣、中性矿渣和酸性矿渣按质量比1：1：1混合均匀配制而成。
[0013]作为优化，步骤(2)所述钛酸钾晶须的制备方法为：将纳米二氧化钛和质量分数50～60％的氢氧化钾溶液按质量比1：6～1：8混合均匀，在180～200℃反应4～5h，冷却至室温后过滤，并用纯水洗涤3～5次，在100～120℃干燥2～3h后，再在氮气氛围中，500～600℃静置6～8h，制备而成。
[0014]作为优化，步骤(2)所述氢等离子体处理的方法为：将钛酸钾晶须置于氢等离子体处理仪腔体中，真空泵抽气使真空度达到5～10Pa后通入氢气使真空度达到70～80Pa，进行氢等离子体处理，氢等离子体处理功率为100W，处理时间为10min。
[0015]作为优化，步骤(3)所述工业废渣掺合料是由微珠、硅微粉和S95级矿渣粉按质量比3.5：2：3～6：5：5.5混合均匀配制而成；所述功能助剂是由聚羧酸减水剂、早强剂、消泡剂、膨胀剂和增稠剂按质量比1.5：0.3：0.5：0.47：0.05～4：1.5：1.0：3.0：0.2混合均匀配置而成；所述性能调节剂是由纳米二氧化硅和分散剂按质量比0.05：0.03～0.2：0.1混合均匀配置而成；所述细集料是由40～70目石英砂、70～140目石英砂和180～300目石英砂按质量比10：10：15～15：20：20混合均匀配制而成。
[0016]作为优化，所述无机复合高性能灌浆料的应用方法为：在施工现场使用时，加水搅拌即可，水与浆料的质量比为30～35％。
[0017]与现有技术相比，本专利技术所达到的有益效果是：
[0018]本专利技术在制备无机复合高性能灌浆料时，先将复合矿渣粉磨后置于高温煅烧炉中进行多温段煅烧，冷却后粉磨制得无机复合胶凝材料，纳米二氧化钛和氢氧化钾反应制得钛酸钾晶须，将钛酸钾晶须进行氢等离子体处理后使正硅酸乙酯沉积在钛酸钾晶须上，并用氢氧化钠进行处理制得改性钛酸钾晶须，将无机复合胶凝材料、改性钛酸钾晶须、石膏粉、工业废渣掺合料、功能助剂、性能调节剂喝细集料混合均匀，制得无机复合高性能灌浆料。
[0019]首先，由复合矿渣制得的无机复合胶凝材料能有效的代替复合水泥在无机复合高性能灌浆料中进行应用，在不影响性能的条件下提高了对废弃物的回收利用，符合绿色环保节能减排的发展理念；无机复合胶凝材料是将复合矿渣粉磨后置于高温煅烧炉中进行多温段煅烧，冷却后粉磨制得；对钛酸钾晶须进行氢等离子体处理后，钛酸钾晶须上形成金属活性位点，更易与后续正硅酸乙酯结合并形成硅氧连接，从而提高了无机复合高性能灌浆料的抗压强度；用正硅酸乙酯对氢等离子体处理后的钛酸钾晶须进行沉积，并用氢氧化钠溶液处理制得改性钛酸钾晶须，使改性钛酸钾晶须表面形成多孔不定型硅氧层，不定型硅氧层易结合无机复合高性能灌浆料中的其他组分，并使其他组分近进入空隙中进行反应连接，使改性钛酸钾晶须对总体的增强效果更加明显，从而提高了无机复合高性能灌浆料的抗压强度
[0020]其次，工业废渣掺合料中掺入微硅粉为工业冶炼中的副产物，是在炼制含有硅的金属过程中，产生的较易挥发的二氧化硅和硅气体，气体与空气接触后会迅速氧化并且沉淀而成。因为硅灰的质量较轻，需要除尘环保设备进行收集，硅灰的颗粒粒径较小，加入水泥中可以减小水泥颗粒间的空隙率，加水拌合后，硅灰可与水化产物反应，生成胶凝体，能够显著提高灌浆料的抗压、抗折及抗渗等性能；工业废渣掺合料中掺入微珠为一种颗粒极细的铝硅酸盐物质，这使得灌浆料级配在微观层本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种无机复合高性能灌浆料，按重量份数计，主要包括：25～33份无机复合胶凝材料，6～7份改性钛酸钾晶须，6～7份石膏粉，8.5～16.5份工业废渣掺合料，2.9～9.7份功能助剂，0.08～0.3份性能调节剂和35～55份细集料。2.根据权利要求1所述的一种无机复合高性能灌浆料，其特征在于，所述无机复合胶凝材料是将复合矿渣粉磨后置于高温煅烧炉中进行多温段煅烧，冷却后粉磨制得。3.根据权利要求2所述的一种无机复合高性能灌浆料，其特征在于，所述改性钛酸钾晶须是由纳米二氧化钛和氢氧化钾反应制得钛酸钾晶须，将钛酸钾晶须进行氢等离子体处理后使正硅酸乙酯沉积在钛酸钾晶须上，并用氢氧化钠进行处理制得。4.一种无机复合高性能灌浆料的制备方法，主要包括以下制备步骤：(1)无机复合胶凝材料的制备；(2)改性钛酸钾晶须的制备；(3)混合。5.根据权利要求4所述的一种无机复合高性能灌浆料的制备方法，其特征在于，所述无机复合高性能灌浆料的制备方法主要包括以下制备步骤：(1)无机复合胶凝材料的制备：将复合矿渣置于粉磨机中，再加入复合矿渣质量0.3～0.4倍的纯水和复合矿渣质量0.1～0.2份的草酸，粉磨至颗粒小于0.9mm，得到复合矿渣小颗粒，将复合矿渣小颗粒置于高温煅烧炉中，依次在100～150℃煅烧15～20min，450～500℃煅烧20～25min，750～800℃煅烧40～50min，900～1100℃煅烧60～80min，冷却后取并置于粉磨机中，粉磨至颗粒小于0.045mm，制得无机复合胶凝材料；(2)改性钛酸钾晶须的制备：将钛酸钾晶须进行氢等离子体处理后与将质量份数25～30％的氨水、无水乙醇和纯水按1：3：5：2～1：4：6：3混合均匀，再加入钛酸钾晶须质量1.3～1.5倍的正硅酸乙酯，在20～30℃，500～800r/min搅拌反应2～3h后过滤，依次用去离子水和无水乙醇各洗涤3～5次，再置于钛酸钾晶须质量10～15倍的质量分数5～8％的氢氧化钠溶液中，在50～60℃，30～40kHz超声反应22～24h后过滤，并依次用纯水和无水乙醇洗涤3～5次，在
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1℃，5～10Pa的压力下...

【专利技术属性】
技术研发人员：张晓东，于微，齐正宏，
申请(专利权)人：北方道路科技辽宁有限公司，
类型：发明
国别省市：