[发明专利]一种抗渗型盾构惰性同步注浆材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种抗渗型盾构惰性同步注浆材料及其制备方法，由以下质量百分含量的原料组成：惰性胶凝材料：19％～28％，河砂45％～50％，钠基膨润土7％～10％，增强‑抗渗复合剂4％～8％，水11.8％～15.7％，减水剂0.1～1％，上述原料总含量为100％；其中：惰性胶凝材料为矿渣微粉、粉煤灰、硅灰的混合物，所述矿渣微粉、粉煤灰和硅灰的质量比为(14～18)：(3～5)：(2～5)。该制备方法基于固废资源回用，制备出的盾构惰性同步注浆材料了和易性良好、泵送性好，且防水抗渗性能优良，保证了隧道预制管片耐久性和结构稳定性。

技术领域

本发明属于固废资源综合利用技术领域，具体涉及一种抗渗型盾构惰性同步注浆材料及其制备方法。

背景技术

矿渣是由高炉炼铁时产生一种玻璃态物质，冶炼1吨生铁可排出0.3～0.9吨矿渣，目前矿渣利用率为70-85％。矿渣的主要化学成分有氧化钙、二氧化硅和氧化铝等，占总质量的90％以上。粉煤灰为燃煤电厂排出的固体废弃物，1吨燃煤可产生0.25～0.3吨粉煤灰，且排放量逐年增加，已成为我国当前排量较大的工业废渣之一。粉煤灰的主要成分有二氧化硅、氧化铝和氧化铁等,占总质量的75％以上。硅灰是在冶炼硅铁合金和工业硅过程中产生的非晶相粉体材料，冶炼1吨工业硅可产生0.12～0.2吨硅灰，其年产量已超4000万吨。硅灰的主要成分为二氧化硅，占总质量的85％以上。因此，如何高效、高附加值、大规模的综合利用矿渣、粉煤灰和硅灰，防止环境污染，实现可持续发展战略和循环经济的必然选择。

隧道工程的盾构法施工时，预制管片与土体之间的盾尾间隙需要浇筑同步注浆液来保持隧道结构的稳定，同时也是构成隧道防水抗渗的第一道屏障，其抗渗性能的优劣将直接影响预制管片的耐久性和结构稳定性。同步注浆材料可按浆料中是否含有水泥分为含有水泥的活性注浆料和不含水泥的惰性注浆料。在工程应用中为了满足其强度要求，活性注浆料中的水泥含量通常需要在10％～15％。而水泥是高耗能、高污染建材，且水泥基注浆料存在因和易性不良和泵送性较差导致的堵管问题。相对普遍应用的活性浆液而言，惰性注浆材料的研究、应用本就较少，而涉及其抗渗性能的几乎没有。因此，基于固废资源回用，研究一种抗渗性能效果好的盾构惰性同步注浆材料成为解决隧道注浆问题的优选方案。

发明内容

本发明的目的是提供一种抗渗型盾构惰性同步注浆材料及其制备方法，该制备方法基于固废资源回用，制备出的盾构惰性同步注浆材料了和易性良好、泵送性好，且防水抗渗性能优良，保证了隧道预制管片耐久性和结构稳定性。

本发明采用以下技术方案：一种抗渗型盾构惰性同步注浆材料，由以下质量百分含量的原料组成：惰性胶凝材料：19％～28％，河砂45％～50％，钠基膨润土7％～10％，增强-抗渗复合剂4％～8％，水11.8％～15.7％，减水剂0.1～1％，上述原料总含量为100％；其中：惰性胶凝材料为矿渣微粉、粉煤灰、硅灰的混合物，所述矿渣微粉、粉煤灰和硅灰的质量比为(14～18)：(3～5)：(2～5)。

进一步地，该增强-抗渗复合剂为硅酸钠、偏铝酸钠和氢氧化钙的混合物，所述硅酸钠、偏铝酸钠和氢氧化钙的质量比为10：(1～4)：(2～3)。

进一步地，该矿渣微粉为S95级粒化高炉矿渣微粉，所述粉煤灰为I级粉煤灰，且粉煤灰比表面积为380～420m²/kg，粒径等级为400目；

同时，所述矿渣微粉比表面积为370～400m²/kg，且粒径等级为400目；同时，所述硅灰比表面积27～23700m²/kg，粒径等级1000～10000目。

进一步地，该河砂的粒径均在0.2～0.5mm。

进一步地，该减水剂为粉状聚羧酸减水剂。

本发明还公开了上述的一种抗渗型盾构惰性同步注浆材料的制备方法，该制备方法如下：