【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于公路工程注浆，涉及一种含磷石膏全固废基地质聚合物注浆材料及其制备方法。
技术介绍
1、公路在长期行车荷载和复杂自然环境综合作用下，往往会出现刚性路面板底脱空、半刚性基层裂缝、局部强度不足、软土路基不均匀沉降等病害。目前，实际工程中针对上述病害一般采用罩面处治、铣刨重铺和注浆加固等方式进行处治。其中，注浆加固技术具有工艺简单、经济性好以及开放交通快等特点，在公路养护中的应用日趋广泛，成为主要的养护加固处治方式。
2、注浆材料的性能决定了注浆加固工程质量的上限，不同注浆材料其性能优缺点差异较大，目前常见的注浆材料包括水泥基注浆材料、高聚物注浆材料以及地聚物注浆材料。其中，水泥基注浆材料具有造价低和工艺简单的特点，是目前应用最为广泛的注浆材料，但其存在泌水率高、收缩性大和早期强度低等问题。同时，水泥的生产过程会消耗大量的资源同时排放大量的co2，对环境造成污染；而对于高聚物注浆材料来说，因其造价高、环境污染大和适用性有限等问题，在许多工程中已不再使用，因此，急需寻找一种可以替代传统水泥注浆材料的绿色注浆材料。
3、我国大宗工业固废如矿渣、钢渣、粉煤灰、电石渣、煤矸石、磷石膏等产量很大，各类工业固废堆存量超过600亿吨，对环境造成极大污染。因此，以大宗固废废弃物作为主要原料，并在激发剂作用下制备地聚物注浆材料，实现取之于矿，用之于矿，有望成为替代传统注浆材料的绿色注浆材料。利用富含硅铝的工业固废制备地聚物取代硅酸盐水泥制备注浆材料，一方面可以消纳大量工业固废，减少二氧化碳排放，实现节能环保，另一方面
4、近年来，研究者们相继制备出多种固废基地聚物注浆材料，包括钢渣基、粉煤灰基、矿渣基等。在材料组成方面，现有的地聚物注浆成品往往是水泥复掺一种或两种固废，鲜有基于全固废组分的成熟注浆产品应用于公路工程，综合固废利用率低；在性能方面，目前地聚物注浆材料主要分为单液注浆和双液注浆，其中单液注浆由粉料加水混合制备，注浆工艺简单，但存在强度低、性能不足的问题；双液注浆由粉料、液体碱性激发剂、水混合制备而成，其早期强度高，凝结时间快，但需要专用的双液注浆设备，施工工艺复杂，推广应用困难。
技术实现思路
1、针对上述现有技术中存在的问题，本专利技术提供了一种含磷石膏全固废基地质聚合物注浆材料及其制备方法。通过a、b组分直接混合搅拌制备得到地聚物注浆材料，具有注浆工艺简单、早强快硬、低碳环保等特点。
2、为实现上述目的，本专利技术的具体技术方案如下：
3、一种含磷石膏全固废基地质聚合物注浆材料，按照重量百分比计，其特征在于，该注浆材料由a、b组成，a、b组分比例为1:0.65～0.7，a组分组成及质量比为矿渣：钢渣：粉煤灰：煤矸石：电石渣：偏高岭土：磷石膏＝35～60：10～30：5～15：4～10：4～10：5～10：12～20；b组分组成及质量比为水：复合激发剂：硅灰：减水剂：早强剂：体积稳定剂＝72～80：12～15：7～11：0.8～1.7：0.15～0.2：0.05～0.1。
4、本专利技术开发一种含磷石膏全固废基地质聚合物注浆材料，一方面该注浆材料利用全固废原材料制备，固废综合利用率高，是一种绿色低碳环保型注浆材料；另一方面，利用b组分激发a组分中各种固废材料的协同作用，加速了注浆材料的强度形成，早期强度高，凝结时间快，是一种高性能注浆材料。具体的，在地聚物反应过程中，b组分中复合激发剂的加入可以提高浆液的ph值，提供a组分固废粉料中硅铝物质充分解聚所需的碱性环境，增加浆液结石体生成，提高地聚物注浆材料强度；硅灰的加入可增加浆液中的硅氧四面体，使浆液中的反应产物形成长链，得到更加稳定的空间结构，提高地聚合物的强度，并能提高浆液凝结速度；减水剂用于降低水灰比，增加浆液流动性，增强地聚物强度；早强剂有利于a组分中固废粉料的溶解，加速浆液的水化速度以及结石体结构的形成，有助于地聚物早期强度的形成；体积稳定剂可以增加浆液粘稠度，使得浆液中颗粒间形成网架结构，减少水的离析与分层，从而提高浆液稳定性。
5、优选地，所述矿渣为s95级以上的粒化高炉矿渣粉，比表面积400～600m2/kg。优选地，所述钢渣为二级及以上的钢渣粉，细度500目～1250目。
6、优选地，所述粉煤灰为二级以上f类粉煤灰，细度500目～1250目。优选地，所述煤矸石为采煤过程中排出的固体废物粉磨加工而成的煤矸石粉，细度500目～1250目。
7、优选地，所述电石渣为以氢氧化钙为主要成分的废渣经加工粉磨而成的电石渣粉，细度500目～1250目。优选地，所述偏高岭土为高岭土尾矿渣经低温煅烧而形成的无定型硅酸铝材料，al2o3含量不低于35％，细度500目～1250目。
8、优选为工业湿法制备磷酸工艺过程的副产物，其主要成分是二水硫酸钙(caso4·2h2o)，对原样磷石膏采用40℃烘干粉磨处理，细度500目～1250目。
9、优选地，所述复合激发剂为氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化锂中一种或两种以上的混合物。
10、优选地，所述硅灰为高温熔炼工业硅及硅铁的工业副产物，比表面积15000～25000m2/kg。
11、优选地，所述减水剂为萘系减水剂或聚羧酸减水剂。
12、优选地，所述无机类早强剂和有机类早强剂的质量比为1.2～3.0:0.2～0.4；所述无机类早强剂为氯化钠、硫酸铝、硫氰酸钠、亚硝酸钠、硫代硫酸钠中一种或两种以上的混合物，所述有机类早强剂为三异丙醇胺、甲酸钙、三乙醇胺中一种或两种以上的混合物。
13、优选地，所述体积稳定剂为羟丙基甲基纤维素、羧甲基纤维素、羧甲基羟乙基纤维素、羟丙基纤维素中一种或两种以上的混合物。
14、本专利技术充分利用了多源固废间的协同作用，通过b组分激发剂激活各固废材料的活性，快速聚合反应生成一种全固废低碳环保型注浆材料。创新性的掺入磷石膏，一方面利用地聚合反应固化磷石膏中部分重金属离子，实现磷石膏无害化利用，提高磷石膏利用率；另一方面磷石膏主要成分是二水硫酸钙(caso4·2h2o)，在反应过程中，可以提供so42-，有助于促进早期钙矾石的生成，提高地聚物的早期强度。
15、本专利技术的另一目的是提供一种含磷石膏全固废基地质聚合物注浆材料的制备方法，包括以下步骤：
16、一种含磷石膏全固废基地质聚合物注浆材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
17、s1.按比例分别称取矿渣、钢渣、粉煤灰、煤矸石、电石渣、偏高岭土、磷石膏材料，并干拌均匀制得a组分粉料；
18、s2.按比例分别称取水、复合激发剂、硅灰、减水剂、早强剂、体积稳定剂材料，搅拌均匀制得b组分溶液；
19、s3.将a组分粉料与b组分溶液混合搅拌均匀，制备得到地质聚合物注浆材料。
20、优选地，a、b组分混合时，应将先向搅拌桶中加入b组分，然后将a组分按比例均匀加入搅拌桶中，边加边搅拌，当a组分加完后继本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种含磷石膏全固废基地质聚合物注浆材料，按照重量百分比计，其特征在于，该注浆材料由A、B组成，A、B组分比例为1:0.65～0.7，A组分组成及质量比为矿渣：钢渣：粉煤灰：煤矸石：电石渣：偏高岭土：磷石膏＝35～60：10～30：5～15：4～10：4～10：5～10：12～20；B组分组成及质量比为水：复合激发剂：硅灰：减水剂：早强剂：体积稳定剂＝72～80：12～15：7～11：0.8～1.7：0.15～0.2：0.05～0.1。
2.根据权利要求1所述的一种含磷石膏全固废基地质聚合物注浆材料，其特征在于，所述矿渣为S95级以上的粒化高炉矿渣粉，比表面积400～600m2/kg；所述钢渣为二级及以上的钢渣粉，细度500目～1250目。
3.根据权利要求1所述的一种含磷石膏全固废基地质聚合物注浆材料，其特征在于，所述粉煤灰为二级以上F类粉煤灰，细度500目～1250目；所述煤矸石为采煤过程中排出的固体废物粉磨加工而成的煤矸石粉，细度500目～1250目。
4.根据权利要求1所述的一种含磷石膏全固废基地质聚合物注浆材料，其特征在于，所述电石
5.根据权利要求1所述的一种含磷石膏全固废基地质聚合物注浆材料，其特征在于，所述磷石膏为工业湿法制备磷酸工艺过程的副产物，其主要成分是二水硫酸钙(CaSO4·2H2O)，对原样磷石膏采用40℃烘干粉磨处理，细度500目～1250目。
6.根据权利要求1所述的一种含磷石膏全固废基地质聚合物注浆材料，其特征在于，所述复合激发剂为氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化锂中一种或两种以上的混合物；所述硅灰为高温熔炼工业硅及硅铁的工业副产物，比表面积15000～25000m2/kg。
7.根据权利要求1所述的一种含磷石膏全固废基地质聚合物注浆材料，其特征在于，所述减水剂为萘系减水剂或聚羧酸减水剂。
8.根据权利要求1所述的一种含磷石膏全固废基地质聚合物注浆材料，其特征在于，所述早强剂为无机类早强剂和有机类早强剂复配，所述无机类早强剂和有机类早强剂的质量比为1.2～3.0:0.2～0.4；
9.根据权利要求1所述的一种含磷石膏全固废基地质聚合物注浆材料，其特征在于，所述体积稳定剂为羟丙基甲基纤维素、羧甲基纤维素、羧甲基羟乙基纤维素、羟丙基纤维素中一种或两种以上的混合物。
10.根据权利要求1～9任意一项所述的一种含磷石膏全固废基地质聚合物注浆材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
...【技术特征摘要】
1.一种含磷石膏全固废基地质聚合物注浆材料，按照重量百分比计，其特征在于，该注浆材料由a、b组成，a、b组分比例为1:0.65～0.7，a组分组成及质量比为矿渣：钢渣：粉煤灰：煤矸石：电石渣：偏高岭土：磷石膏＝35～60：10～30：5～15：4～10：4～10：5～10：12～20；b组分组成及质量比为水：复合激发剂：硅灰：减水剂：早强剂：体积稳定剂＝72～80：12～15：7～11：0.8～1.7：0.15～0.2：0.05～0.1。
2.根据权利要求1所述的一种含磷石膏全固废基地质聚合物注浆材料，其特征在于，所述矿渣为s95级以上的粒化高炉矿渣粉，比表面积400～600m2/kg；所述钢渣为二级及以上的钢渣粉，细度500目～1250目。
3.根据权利要求1所述的一种含磷石膏全固废基地质聚合物注浆材料，其特征在于，所述粉煤灰为二级以上f类粉煤灰，细度500目～1250目；所述煤矸石为采煤过程中排出的固体废物粉磨加工而成的煤矸石粉，细度500目～1250目。
4.根据权利要求1所述的一种含磷石膏全固废基地质聚合物注浆材料，其特征在于，所述电石渣为以氢氧化钙为主要成分的废渣经加工粉磨而成的电石渣粉，细度500目～1250目；所述偏高岭土为高岭土尾矿渣经低温煅烧而形成的无定型硅酸铝材料，细度500目～125...
【专利技术属性】
技术研发人员：宗炜，张启鑫，郑武西，区桦，杨祖涛，成猛，刘成，
申请(专利权)人：湖北省交通规划设计院股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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