【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于建材材料技术和固废处理领域，具体涉及一种基于原状盾构渣土的预拌砂浆及其制备方法和应用。
技术介绍
1、盾构渣土是盾构机开挖过程中为了维持掌子面稳定而产生的，由刀盘切削前方土体后进入土仓，经螺旋输送机、皮带输送机、轨道渣土车运输或泵送至地面渣土池中。通常根据穿越地层的粒径分布、渗透系数等选择盾构掘进方式，主要包括泥水平衡盾构、土压平衡盾构、硬岩tbm盾构。这其中，土压平衡盾构占比90％以上，因此会产生大量盾构渣土，如深圳、武汉等城市每年产生渣土量都超过1亿立方，而目前的处置方式基本为露天弃置。
2、由于在盾构掘进的过程中，需要添加泡沫剂、高分子聚合物等来改良渣土，使得其具有一定的危害性。同时，土压平衡盾构渣土不同于泥水平衡盾构渣土的流态状，其主要表现为可塑、软塑状态，通常呈“膏体”状，导致脱水与筛分极为困难，使得资源化利用难度增加、附加值降低。从企业层面来看，这将极大的增加施工成本，影响现场作业环境与安全，延误施工工期。从社会层面来看，由于盾构渣土含水率和含泥率较高，露天堆放极易产生滑坡等安全事故，污染周边水土环境。
3、因此，如何处置盾构渣土特别是土压平衡盾构渣土将是地铁施工不可回避的一个问题。现有的盾构渣土处置技术主要为制备免烧砖、路面砖、填料等，涉及盾构渣土砂浆的较少。而如何将现场的盾构渣土出渣料制备成预拌砂浆，在施工处即时调配，克服盾构渣土出渣料与现场使用之间的时间衔接问题，使得现场施工方便、可操作性好，是盾构渣土制备预拌砂浆的重难点。
4、若将原状盾构渣土结合工业废渣等直
技术实现思路
1、基于现有技术中存在的上述技术问题，本专利技术提供了一种基于原状盾构渣土的预拌砂浆，旨在解决现有的盾构渣土免烧建材产品消纳盾构渣土的量有限而无法将盾构施工现场的大量盾构渣土在不同时间段不同地点处置的问题。
2、为实现上述目的，本专利技术提供的基于原状盾构渣土的预拌砂浆，可即时调配，解决了盾构渣土出渣料与现场使用之间的时间衔接问题，现场施工方便、可操作性好，具有较高的抗压强度、抗渗性与保水性能优异、表观密度小，制备成本低，实现“变废为宝”。
3、为了实现上述目的，本专利技术的技术方案如下：
4、一种基于原状盾构渣土的预拌砂浆，其特征在于，所述预拌砂浆包括如下质量百分比的原料：原状盾构渣土60％-85％、碱激发胶凝材料10％-40％、丙烯酸盐凝胶材料0.5％-3％、水泥1％-10％和水3％-15％；
5、其中，所述碱激发胶凝材料由如下质量百分比原料组成：胶凝组分60％-95％和碱激发剂5％-40％；所述丙烯酸盐凝胶材料由如下质量百分比原料组成：丙烯酸盐0-50％和聚氯化铝100％-50％。
6、优选地，所述原状盾构渣土为盾构机刀盘切削前方土体后进入土仓，经螺旋输送机、皮带输送机、轨道渣土车运输或泵送至地面渣土池中的未经脱水与筛分处理的原状渣土。
7、优选地，所述原状渣土为土压平衡盾构渣土或泥水平衡盾构渣土中的一种或多种。
8、优选地，所述胶凝组分为高炉矿渣、粉煤灰、硅灰、天然火山灰、钢渣中的一种或多种。
9、进一步地，所述胶凝组分的细度为200目以上。
10、优选地，所述碱激发剂为生石灰、碳酸钠、硅酸钠、偏铝酸钠、氢氧化钠中的一种或多种。
11、优选地，所述生石灰含钙量大于75％，细度大于100目。
12、优选地，所述碳酸钠为粉末状，细度大于100目。
13、优选地，所述硅酸钠为粉末状，模数为2.0-3.2，细度大于100目。
14、优选地，所述偏铝酸钠为粉末状，细度大于100目。
15、优选地，所述氢氧化钠为固体片状分析纯，纯度大于99％。
16、优选地，所述丙烯酸盐为丙烯酸镁、丙烯酸钠、丙烯酸钙中的一种或多种。
17、优选地，所述聚氯化铝(pac)为固体粉末状。
18、优选地，所述水泥为硅酸盐水泥。
19、本专利技术还提供了上述任一实施方式所述的基于原状盾构渣土的预拌砂浆的制备方法，包括如下步骤：
20、(1)按质量百分比分别称取原材料，将水加入原状盾构渣土中混合搅拌均匀，得物料s1；
21、(2)将胶凝组分、碱激发剂、丙烯酸盐和聚氯化铝混合搅拌均匀，得物料s2；
22、(3)将物料s2加入物料s1中混合搅拌均匀，得盾构渣土预拌砂浆ⅰ；
23、(4)将水泥加入盾构渣土预拌砂浆ⅰ中混合搅拌均匀，得基于盾构渣土的预拌砂浆；
24、或者，包括以下步骤：
25、(1)按质量百分比分别称取原材料，将水加入所述原状盾构渣土中混合搅拌均匀，得物料s1；
26、(2)将水泥、胶凝组分、碱激发剂、丙烯酸盐和聚氯化铝混合搅拌均匀，得物料s2；
27、(3)将物料s2加入物料s1中混合搅拌均匀，得基于盾构渣土的预拌砂浆。
28、现场使用时，可直接将预拌砂浆与水泥按比例混合搅拌均匀后应用于现场并进行养护，得到满足强度要求的盾构渣土砂浆成品。
29、本专利技术所述的基于原状盾构渣土的预拌砂浆，可以用作砌筑砂浆、抹灰砂浆、地面砂浆、防水砂浆，以及其他预拌材料。
30、相较于现有技术，本专利技术的有益效果如下：
31、本专利技术通过将盾构渣土与碱激发胶凝材料、丙烯酸盐凝胶材料、水泥这三种物质的复配与协同作用制备预拌砂浆，可以得到具有较高的抗压强度、抗渗性与保水性能优异、表观密度小的砂浆产品。本专利技术中，通过引入丙烯酸盐凝胶材料，由丙烯酸盐和聚氯化铝错综复杂地交织在一起，且不发生水解或其他分解反应，其中，聚氯化铝是一种无机高分子聚合物，易溶于水，具有吸附、凝聚、沉淀等性能，聚氯化铝溶解于水中后与丙烯酸盐发生聚合反应，形成一种网状的复合聚合物凝胶相物质，通过添加适量的丙烯酸盐凝胶材料，生成的凝胶相物质可以有效的阻碍碱激发胶凝材料的反应，避免强度发展；而水泥的加入，可以使原料发生剧烈的水化反应，减少盾构渣土预拌材料中的水分含量，随着水分的迁移与预拌渣土材料的收缩，既有的丙烯酸盐凝胶相物质结构被破坏，碱激发胶凝材料重新发挥作用，即胶凝组分与碱激发剂反应生成胶凝物质后包裹渣土体，逐渐提高固化强度。
32、本专利技术提供的原状盾构渣土预拌砂浆或材料的制备方法，利用该工艺方法的强度规律特点，解决了盾构渣土制备预拌砂浆或材料的可操作性问题。
33、除此以外，本专利技术制备成本低，可将盾构施工现场的大量盾构渣土直本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于原状盾构渣土的预拌砂浆，其特征在于，所述预拌砂浆包括如下质量百分比的原料：原状盾构渣土60％-85％、碱激发胶凝材料10％-40％、丙烯酸盐凝胶材料0.5％-3％、水泥1％-10％和水3％-15％；
2.根据权利要求1所述的基于原状盾构渣土的预拌砂浆，其特征在于，所述胶凝组分的细度为200目以上。
3.根据权利要求1所述的基于原状盾构渣土的预拌砂浆，其特征在于，所述胶凝组分为高炉矿渣、粉煤灰、硅灰、天然火山灰、钢渣中的一种或多种。
4.根据权利要求1所述的基于原状盾构渣土的预拌砂浆，其特征在于，所述碱激发剂为生石灰、碳酸钠、硅酸钠、偏铝酸钠、氢氧化钠中的一种或多种。
5.根据权利要求1所述的基于原状盾构渣土的预拌砂浆，其特征在于，所述丙烯酸盐为丙烯酸镁、丙烯酸钠、丙烯酸钙中的一种或多种。
6.根据权利要求1所述的基于原状盾构渣土的预拌砂浆，其特征在于，所述聚氯化铝为固体粉末状。
7.根据权利要求1所述的基于原状盾构渣土的预拌砂浆，其特征在于，所述水泥为硅酸盐水泥。
8.权利要求1-7任
9.权利要求1-7任一项所述的基于原状盾构渣土的预拌砂浆的应用，其特征在于，所述预拌砂浆作为砌筑砂浆、抹灰砂浆、地面砂浆、防水砂浆中至少一种的用途。
...【技术特征摘要】
1.一种基于原状盾构渣土的预拌砂浆，其特征在于，所述预拌砂浆包括如下质量百分比的原料：原状盾构渣土60％-85％、碱激发胶凝材料10％-40％、丙烯酸盐凝胶材料0.5％-3％、水泥1％-10％和水3％-15％；
2.根据权利要求1所述的基于原状盾构渣土的预拌砂浆，其特征在于，所述胶凝组分的细度为200目以上。
3.根据权利要求1所述的基于原状盾构渣土的预拌砂浆，其特征在于，所述胶凝组分为高炉矿渣、粉煤灰、硅灰、天然火山灰、钢渣中的一种或多种。
4.根据权利要求1所述的基于原状盾构渣土的预拌砂浆，其特征在于，所述碱激发剂为生石灰、碳酸钠、硅酸钠、偏铝酸钠、氢氧化钠中的一种或多...
【专利技术属性】
技术研发人员：裴华富，习智琴，李颖，李水生，何昌杰，
申请(专利权)人：大连理工大学，
类型：发明
国别省市：
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