一種用于制備礦渣早強注漿材料的復合激發(fā)劑、注漿材料及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種用于制備礦渣早強注漿材料的復合激發(fā)劑、注漿材料及其制備方法。復合激發(fā)劑配方的各組分重量比為NaOH:KOH:Ca(OH)2:Na2SiO3·9H2O:Na2CO3=2-3:1.0-1.5:0.5-1.5:1.0:2。本發(fā)明克服了普通硅酸鹽水泥注漿漿液析水率大、穩(wěn)定性差、凝結(jié)時間較長，且不易灌入微小裂隙、生產(chǎn)污染環(huán)境、消耗大量能源和資源、成本高等的缺陷；提供一種能克服以上缺陷的綠色環(huán)保、性能優(yōu)良、成本低廉的新型礦渣微粉復合激發(fā)劑及其配套制備的注漿材料，及具體的制備方法。
【專利說明】一種用于制備礦渣早強注漿材料的復合激發(fā)劑、注漿材料及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于早強注漿材料【技術(shù)領(lǐng)域】，涉及一種用于制備礦渣早強注漿材料的復合激發(fā)劑、注漿材料及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]我國使用的大多數(shù)注漿材料都是普通硅酸鹽水泥，也有小部分工程利用礦渣水泥作為注漿材料。水泥注漿漿液具有結(jié)石強度高、價格便宜、無毒性、應用廣泛等優(yōu)點，但它也存在很多的缺陷，如水泥注漿漿液析水率大、穩(wěn)定性差、凝結(jié)時間較長，且由于水泥顆粒較粗，不易灌入微小裂隙中，這些都限制了普通硅酸鹽水泥的利用。而且水泥存在的最大的一個問題就是生產(chǎn)水泥會污染環(huán)境、消耗大量能源和資源。
[0003]礦渣微粉是一種綠色材料，它的礦物組成、化學成分和比表面積都與水泥類似。礦渣微粉目前的主要用途是在水泥中摻和以及在商品混凝土中添加，主要作用是可以提高水泥、混凝土的早強和改善混凝土的某些特性(如易和性、提高早強、減少水化熱等)。目前來說沒有以礦渣微粉為主要原料的注漿材料報道公開。礦渣微粉作為注漿材料的優(yōu)點:
[0004](I)降低結(jié)石體收縮率；
[0005](2)使?jié){液的析水率降低，且有助于提高漿液的穩(wěn)定性；
[0006](3)使試塊的抗壓強度得到提高和試塊的抗侵蝕能力增強；
[0007](4)拌和性好、便于施工、減少機械設備的磨損和提高抗?jié)B性。
`[0008]且我國在2005年全國排放的廢渣廢料產(chǎn)出量為14億噸，隨著經(jīng)濟的發(fā)展，現(xiàn)在廢渣的產(chǎn)出量更大。如果能利用礦渣微粉作注漿材料，不僅可以對工業(yè)廢料進行再利用，解決因工業(yè)廢物堆積而造成的土地資源浪費和環(huán)境污染問題，還能在水泥中充當混合料或者主料，減少水泥用量甚至完全取代水泥，這樣就能節(jié)約能耗，減少對環(huán)境的污染。
[0009]基于上述情況，本發(fā)明以礦渣微粉為主料，通過試驗研究，加入復合激發(fā)劑、外加劑，發(fā)明出一種綠色環(huán)保、性能優(yōu)良、成本低廉的新型注漿材料。通過對礦粉微粉注漿材料的試驗研究可判斷其作為注漿材料的可行性，這將拓展礦渣微粉的工程應用，對于講究綠色環(huán)保和經(jīng)濟效益的今天，該項發(fā)明將非常有現(xiàn)實意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]本發(fā)明的目的是克服普通硅酸鹽水泥注漿漿液析水率大、穩(wěn)定性差、凝結(jié)時間較長，且不易灌入微小裂隙、生產(chǎn)污染環(huán)境、消耗大量能源和資源、成本高等的缺陷；提供一種能克服以上缺陷的綠色環(huán)保、性能優(yōu)良、成本低廉的新型礦渣微粉復合激發(fā)劑及其配套制備的注漿材料，及具體的制備方法。
[0011]一種用于制備礦渣早強注漿材料的復合激發(fā)劑，其配方的各組分重量比為NaOH:KOH:Ca(OH)2 = Na2SiO3.9H20:Na2C03=2_3:1.0-1.5:0.5-1.5:1.0:2。
[0012]所制備的注漿材料為I天齡期的激發(fā)劑配方的各組分重量比為NaOH:KOH = Ca(OH)2:Na2Si03.9H20:Na2C03=3:1.5:0.5:1.0:2 ；
[0013]所制備的注漿材料為7天齡期的激發(fā)劑配方的各組分重量比為NaOH:Κ0Η:Ca(OH)2INa2SiO3.9H20:Na2C03=2:1.5:1.5:1.0:2 ；
[0014]所制備的注漿材料為28天齡期的激發(fā)劑配方的各組分重量比為NaOH:Κ0Η:Ca(0H)2:Na2Si03.9H20:Na2C03=2:1.0: 1.5:1.0:2。
[0015]一種礦渣早強注漿材料，是在比表面積為300_500m2/Kg的礦渣微粉中添加了激發(fā)劑和減水劑，其水灰比0.4-0.6 ;所述的激發(fā)劑各組分占礦渣早強注漿材料的重量百分比分別是:NaOH 2-3wt%、K0H 1.0-1.5wt%,Ca (OH)2 0.5-1.5wt%,Na2SiO3.9Η20 1.0wt%、Na2CO32% ;減水劑的添加量為0.05-0.lwt%。
[0016]所述的注漿材料為I天齡期的激發(fā)劑各組分占礦渣早強注漿材料的重量百分比分別是:3%Na0H、l.5%Κ0Η、0.5%Ca(0H)2、l%Na2Si03.9H20、2%Na2C03 ；
[0017]所述的注漿材料為7天齡期的激發(fā)劑各組分占礦渣早強注漿材料的重量百分比分別是:2%Na0H、l.5%Κ0Η、1.5%Ca (OH) 2、l%Na2Si03.9H20、2%Na2C03 ；
[0018]所述的注漿材料為28天齡期的激發(fā)劑各組分占礦渣早強注漿材料的重量百分比分別是:2%Na0H、l%K0H、l.5%Ca(0H)2、l%Na2Si03.9H20、2%Na2C03。
[0019]減水劑為木質(zhì)素磺酸鈣。(簡稱木鈣)是一種多組分高分子聚合物陰離子表面活性劑，外觀為淺黃色至深棕色粉末，略有芳香氣味，分子量一般在800~10000之間,木質(zhì)素含量> 50~65%，具有很強的分散性；常用作混凝土減水劑。
[0020]所述的礦渣早強注漿`材料制備方法，其特征在于，
[0021](I)根據(jù)所設計的配方，稱好礦渣微粉、激發(fā)劑、減水劑和所需水的量；
[0022](2)將稱好的礦渣微粉和激發(fā)劑先倒入凈漿攪拌機中，開始攪拌半分鐘,再把稱好的水倒入攪拌機,繼續(xù)攪拌5分鐘；
[0023](3)再加入減水劑，攪拌5分鐘即可。
[0024]本發(fā)明克服了當前大部分注漿材料都為普通硅酸鹽水泥或礦渣水泥，該類注漿材料存在析水率大、結(jié)石率低、早期強度低、難以注入微小裂縫中和抗侵蝕能力差、水泥原料生產(chǎn)污染環(huán)境、消耗大量能源和資源、成本高等的缺陷。
[0025]本發(fā)明通過不同水灰比的水泥凈漿與礦渣微粉基注漿材料進行對比分析，礦渣微粉基注漿材料在析水率、結(jié)石率和流動度方面都要比水泥凈漿更好。且在抗壓強度和初終凝時間上都滿足作為注漿材料的性能要求。
[0026]本發(fā)明的礦渣微粉基注漿材料成本比普通硅酸鹽水泥的制造成本降低約7%，而且本發(fā)明特別適合于礦山區(qū)域，因為礦山的主要廢棄物就是礦渣，如果能夠廢物利用，就不需要另外運輸水泥進入礦山進行生產(chǎn)，這樣也可以節(jié)省大量的成本。因此，生產(chǎn)該種注漿材料也具有一定的社會效益和經(jīng)濟價值。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0027]圖1為不同激發(fā)劑對試塊I天抗壓強度的影響；
[0028]圖2為不同激發(fā)劑對試塊3天抗壓強度的影響；
[0029]圖3為不同激發(fā)劑對試塊7天抗壓強度影響；
[0030]圖4為不同激發(fā)劑對試塊28天抗壓強度的影響；[0031]圖5為截錐圓模不意圖(單位:mm)；
[0032]圖6為水泥稠度凝結(jié)測定儀；
[0033]圖7為不同因素對漿液析水率的影響；
[0034]圖8為不同因素對漿液流動度的影響；
[0035]圖9為不同因素對結(jié)石體抗壓強度的影響；
[0036]圖10為不同因素對漿液結(jié)石率的影響；
[0037]圖11為不同因素對初終凝時間的影響。
【具體實施方式】
[0038]以下結(jié)合【具體實施方式】進一步說明本發(fā)明，而非限制本發(fā)明。
[0039]注漿材料中的主料決定了其物理力學性能及其工作性能。因此，當?shù)V渣微粉作為注漿材料主料時，需要使其活性得到充分發(fā)揮，就必須對礦渣微粉的組成、結(jié)構(gòu)進行分析，這樣才能使注漿漿液的各方面性能達到最好。以下是本發(fā)明的試驗探索過程。
[0040]I礦渣活性復合激發(fā)力學性能試驗研究
[0041]通過前述分析，本章選擇了多種激發(fā)劑對礦渣微粉進行活性激發(fā)研究，最終找出一種有效激發(fā)礦渣微粉活性的復合激發(fā)劑。為了使礦渣微粉活性得到較好的激發(fā)，本章進行了大量的礦渣微粉激發(fā)劑的外摻試驗，從漿液的抗壓強度來考察復合激發(fā)劑的效果。
[0042]11試驗材料
[0043]1、礦渣微粉:采用湘潭鋼鐵廠礦渣微粉，比表面積為300m2/Kg，其化學成分見表1-1:
[0044]表1-1礦渣化學成分百分含量/%
[0045]
【權(quán)利要求】
1.一種用于制備礦渣早強注漿材料的復合激發(fā)劑，其特征在于，其配方的各組分重量比為 NaOH: KOH: Ca (OH) 2: Na2SiO3.9H20:Na2C03=2_3:1.0-1.5:0.5-1.5:1.0:2。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復合激發(fā)劑，其特征在于， 所制備的注漿材料為I天齡期的激發(fā)劑配方的各組分重量比為NaOH:KOH = Ca(OH)2 = Na2SiO3.9H20:Na2C03=3:l.5:0.5:1.0:2 ； 所制備的注漿材料為7天齡期的激發(fā)劑配方的各組分重量比為NaOH:KOH = Ca(OH)2 = Na2SiO3.9H20:Na2C03=2:l.5:1.5:1.0:2 ； 所制備的注漿材料為28天齡期的激發(fā)劑配方的各組分重量比為Na0H:K0H:Ca(OH)2 = Na2Si03.9H20:Na2C03=2:1.0: 1.5:1.0: 2。
3.—種礦渣早強注漿材料，其特征在于，是在比表面積為300-500m2/Kg的礦渣微粉中添加了激發(fā)劑和減水劑，其水灰比0.4-0.6 ;所述的激發(fā)劑各組分占礦渣早強注漿材料的重量百分比分別是:NaOH 2-3wt%、KOH 1.0-1.5wt%、Ca (OH) 2 0.5-1.5wt%、Na2SiO3.9H201.0wt%、Na2CO3 2% ;減水劑的添加量為 0.05-0.lwt%。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的礦渣早強注漿材料，其特征在于， 所述的注漿材料為I天齡期的激發(fā)劑各組分占礦渣早強注漿材料的重量百分比分別是:3%Na0H、l.5%Κ0Η、0.5%Ca(OH)2、l%Na2Si03.9H20、2%Na2C03 ； 所述的注漿材料為7天齡期的激發(fā)劑各組分占礦渣早強注漿材料的重量百分比分別是:2%Na0H、l.5%Κ0Η、1.5%Ca(OH)2、l%Na2Si03.9H20、2%Na2C03 ； 所述的注漿材料為28天齡期的激發(fā)劑`各組分占礦渣早強注漿材料的重量百分比分別是:2%Na0H、l%K0H、l.5%Ca (OH) 2、l%Na2Si03.9H20、2%Na2C03。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的礦渣早強注漿材料，其特征在于， 減水劑為木質(zhì)素磺酸鈣。
6.權(quán)利要求3-5任一項所述的礦渣早強注漿材料制備方法，其特征在于， (1)根據(jù)所設計的配方，稱好礦渣微粉、激發(fā)劑、減水劑和所需水的量； (2)將稱好的礦渣微粉和激發(fā)劑先倒入凈漿攪拌機中，開始攪拌半分鐘，再把稱好的水倒入攪拌機，繼續(xù)攪拌5分鐘； (3)再加入減水劑，攪拌5分鐘即可。
【文檔編號】C04B111/70GK103819113SQ201410017218
【公開日】2014年5月28日 申請日期:2014年1月15日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月15日
【發(fā)明者】隆威, 王李昌, 傅斌, 高士娟, 韓建, 郭云, 王春婷 申請人:中南大學