[发明专利]一种聚合物改性赤泥基杂化碱性胶凝材料及其制备方法

说明书

本发明属于建筑材料技术领域，涉及隧道注浆加固材料，具体涉及一种聚合物改性赤泥基杂化碱性胶凝材料及其制备方法。按重量份计，其原料组成包括以下组分：赤泥55～85份、高钙质固废30～50份、水泥5～30份、聚合物1～20份、激发剂5～20份、减水剂1～3份；其中，所述高钙质固废为砂岩煤矸石、高炉矿渣、电石渣或脱硫石膏；所述聚合物为纳米芳纶纤维、纤维素纳米晶、聚丙烯酸酯乳液、丁苯乳液、丁腈乳液、丁基乳液中的至少一种。本发明提供的聚合物改性赤泥基杂化碱性胶凝材料具有良好的防水性能、耐磨性能及力学性能，使其能够代替普通硅酸盐水泥作为盾构隧道壁后注浆材料。

技术领域

本发明属于建筑材料技术领域，涉及隧道注浆加固材料，具体涉及一种聚合物改性赤泥基杂化碱性胶凝材料及其制备方法。

背景技术

公开该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

盾构法已成为地铁隧道施工的主要施工方法，在盾构隧道施工的过程中，由于盾构机的开挖直径大于盾构管片的直径，管片壁后会产生建筑空隙。为了控制此空隙引起的地层沉降变形，采取管片壁后同步注浆是一种行之有效的施工方法。

衬砌发生开裂和渗漏水是隧道建设、运营期面临的最普遍的安全挑战。盾构法施工如果没有可靠的防渗漏措施，地下水就会侵入隧道，影响其内部结构与附属管线，甚至危害到地铁的运营和降低隧道使用寿命。一方面管片拼装并由螺栓连接而成，隧道结构存在大量的接缝，抵抗变形的能力较弱，管片接缝的变形将导致结构防水功能的失效，在地下水丰富的区域引起结构严重的渗漏水情况。另一方面盾构隧道壁后注浆材料通常使用的是普通硅酸盐水泥。然而，水泥不仅在生产时会造成石灰石、黏土和能源的大量消耗以及二氧化碳的大量排放，对全球生态环境和资源产生不良影响。而且在使用性能上普通硅酸盐水泥析水率高，抗渗性能差，结石体体积稳定性差，抗水性能和断裂韧性一般。用水泥进行壁后注浆能源消耗量大且效果不够明显，因此需要寻找一种效果更加优良的材料进行代替。

发明内容

为了解决现有技术的不足，本发明的目的是提供一种聚合物改性赤泥基杂化碱性胶凝材料及其制备方法，该胶凝材料具有良好的防水性能、耐磨性能及力学性能，使其能够代替普通硅酸盐水泥作为盾构隧道壁后注浆材料。

为了实现上述目的，本发明的技术方案为：

一方面，一种聚合物改性赤泥基杂化碱性胶凝材料，按重量份计，其原料组成包括以下组分：赤泥55～85份、高钙质固废30～50份、水泥5～30份、聚合物1～20份、激发剂5～20份、减水剂1～3份；

其中，所述高钙质固废为砂岩煤矸石、高炉矿渣、电石渣或脱硫石膏；

所述聚合物为纳米芳纶纤维、纤维素纳米晶(CNC)、聚丙烯酸酯乳液、丁苯乳液(SBRL)、丁腈乳液、丁基乳液中的至少一种。

另一方面，一种上述聚合物改性赤泥基杂化碱性胶凝材料的制备方法，所述聚合物为乳液，其过程为：将赤泥、水泥、高钙质固废混合均匀后，加入激发剂、减水剂继续混合获得A组分；将聚合物搅拌均匀使乳液分散均匀获得B组分；将A组分与B组分混合均匀，即得。

第三方面，一种上述聚合物改性赤泥基杂化碱性胶凝材料的制备方法，所述聚合物为粉体，其过程为：将赤泥、水泥、高钙质固废混合均匀，然后依次加入激发剂、减水剂和聚合物搅拌均匀，即得。

第四方面，一种上述聚合物改性赤泥基杂化碱性胶凝材料在盾构隧道壁后注浆中的应用。

与现有技术相比，本发明取得的有益效果是：