专利名称：建筑用常温固结材料的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于工程地基与土工构筑物实施注浆加固防渗和矿井地下充填及制作建筑填充砌块的常温固结材料。属建筑材料。
背景技术：
工业与民用建筑工程、矿山建筑工程、堤坝加固工程、交通隧道工程、城市地铁工程、地下岩土工程等，大多需要采用注浆施工方法实施加固处理或防渗堵水，以确保工程质量和安全运营。目前国内外应用的水泥浆液及粘土浆液尚存在初凝时间和终凝时间难以控制与调整、抗震与抗渗性能低、耐动水压力性能差、抗地下水酸、碱离子侵蚀能力低的缺欠，使工程质量与可靠性仍存在有待解决的难题。由于水泥浆液成本高和粘土浆液会造成土壤资源损失，所以，对材料用量极大的加固防渗工程，尤其废矿井地下填充工程皆是弊端。虽有用尾矿砂为主料填充废矿井的，但因现有技术形成的结石体具溶于水且接顶性(即充实性)差又抗压强度低，尚不成功；故一直无适用的、性能可靠的、廉价的填充材料。目前的建筑填充砌块大多需要烧结成型，需要大量煤炭等能源，且存在环境污染。据中国国家图书馆、中国学术期刊文摘、中国科学引文数据库、中国科技论文统计与分析数据库、中国期刊网、欧州网站及美国加州大学伯克利分校图书馆共国内外数十个网站数据库的国际互联网查寻结果，国内外目前均未见有与本发明相似的文献报导。
发明内容
本发明的目的在于提供一种能常温固结的新建筑材料，且成本低廉；用在注浆法加固防渗工程中，具有凝固时间与结石体强度可控性和抗震、抗稀释、抗地下水动水压力、抗冻性能。用在废矿井填充工程中，具有不溶水性和接顶性及高抗压强度。用于制作建筑填充砌块，可免烧结成型。
本发明是以如下方式实现的采用数学优化分析技术和正交试验设计方法与回归分析方法，通过对固结材料所用原料的矿物成分、化学成分及混配后化学反应的理论分析与试验研究，对影响固结性能的原料离子扩散规律与作用效应的关键因子进行鳞选，从而为固结材料及其固结剂的配制提供符合于各种实际工程和生产要求的必要参数，以此优选出最佳固结材料及其固结剂的制作材料配比范围与工艺流程。再根据现场制作与使用试验，研究与总结出固结材料的实际施工工艺和制作工艺及其使用条件。从而确定了固结材料配制方法如下固结材料由固结剂与主体干料和水组成。固结剂是由多种矿物制品组成由原料粒径皆为0.05～0.30mm，原料重量比为活性二氧化硅(硅微粉)16～42％、沸石5～17％、氧化钙(生石灰)10～36％、海泡石6～15％、硫酸钾铝(铝矾土)6～30％、铝酸钙15～35％经物理混合配制成固态粉状物。主体干料是由粒径皆为0.05～2.00mm的建筑垃圾粉(房屋拆除的墙体经粉碎处理)或粉煤灰或金属尾矿砂或煤矸石粉、粒径小于0.06mm的粘土、标准普通硅酸盐水泥，按重量比为建筑垃圾粉或粉煤灰或金属尾矿砂或煤矸石粉40～60％、粘土15～30％、水泥10～30％配制成固态混合物。再按重量比为固结剂2～18％、主体干料30～70％、水15～58％拌合均匀配制成浆状或湿润固结材料。用于注浆法加固防渗工程和矿井填充工程时，根据具体工程设计技术指标的要求，按固结材料的配比范围，采用当地方便主体干料调配多个试样；再依据各试样经标准养护后的结石体的检测性能指标优选出固结材料的适用配比。用于制作建筑填充砌块时，按固结材料配比范围，采用当地方便主体干料调配多个试样；再依据各试样经标准养护后的结石体的检测性能指标，按建筑填充砌块的相关产品技术标准优选出固结材料的适用配比。
本发明的特点在于固结材料的大部分原料利用了建筑和采矿及电厂的废弃物，不仅材料成本低廉，而且有利于环境保护。用于注浆法加固防渗工程和矿井采掘后的填充工程时，固结材料具流动性与可泵性好、初凝时间与终凝时间可调性和早期强度可控性以及强抗水稀释的特性。能在地下水流动状态下及大溶洞与大裂隙条件下进行注浆施工，故可用于工程抢险。因固结材料的结石体具有一定膨胀性、高密封性、小渗透系数，从而增强了防渗帷幕整体堵水性和填充接顶性。工程施工试用表明，加固体的渗透系数小于5e-7cm/s，结石体的抗压强度达7MPa；与水泥浆液相比，浆液材料的单位造价降低45％以上。试制建筑填充砌块表明，砌块的抗压强度达22MPa；因其常温固结而免烧结，进一步降低了产品成本并节约了能源。
具体实施例方式
本发明的实施例如下固结材料用于加固防渗工程时，固结剂原料重量比为活性二氧化硅32％、沸石6％、氧化钙21％、海泡石7％、硫酸钾铝14％、铝酸钙20％。主体干料是由建筑垃圾粉、粘土(就近取土)、标准普通硅酸盐水泥按重量比为建筑垃圾粉52％、粘土30％、水泥18％混合配制而成。再按重量比为固结剂4％、主体干料52％、水46％拌合均匀配制成浆状固结材料即可实施灌注。用于矿井填充工程时，固结剂原料重量比为活性二氧化硅25％、沸石9％、氧化钙20％、海泡石6％、硫酸钾铝16％、铝酸钙26％。主体干料是由铁矿尾矿砂、粘土、标准普通硅酸盐水泥按重量比为尾矿砂为55％、粘土30％、水泥15％混合配制而成。再按重量比为固结剂4％、主体干料56％、水40％拌合均匀配制成浆状固结材料即可实施填充。加固防渗工程和矿井填充工程的现场试样制作方法将混配均匀的固结材料装入土工模具标准养护28天后脱模。用于制作建筑填充砌块时，固结剂原料重量比为二氧化硅28％、沸石7％、氧化钙23％、海泡石7％、硫酸钾铝16％、铝酸钙19％。主体干料是由热电厂排出的粉煤灰、粘土、标准普通硅酸盐水泥按重量比为粉煤灰57％、粘土25％、水泥18％配制而成。再按重量比为固结剂5％、主体干料70％、水25％拌合均匀配制成湿润状固结材料，压制成型后标准养护28天即成产品。
权利要求
1.一种用于工程地基与土工构筑物实施注浆加固防渗和矿井地下充填及制作建筑填充砌块的常温固结材料，其特征在于是由原料粒径皆为0.05～0.30mm且按重量比为活性二氧化硅16～42％、沸石5～17％、氧化钙10～36％、海泡石6～15％、硫酸钾铝6～30％、铝酸钙15～35％混合配制成的固结剂和由粒径皆为0.05～2.00mm的建筑垃圾粉或粉煤灰或金属尾矿砂或煤矸石粉、粒径小于0.06mm的粘土、标准普通硅酸盐水泥按重量比为建筑垃圾粉或粉煤灰或金属尾矿砂或煤矸石粉40～60％、粘土15～30％、水泥10～30％混合配制成的主体干料以及水，按重量比为固结剂2～18％、主体干料30～70％、水15～58％拌合均匀配制而成。
全文摘要
提供一种能常温固结的新建筑材料，主要原料利用了建筑和采矿及电厂的废弃物，不仅材料成本低廉，而且有利于环境保护。用在注浆法加固防渗工程中，具有凝固时间与结石体强度可控性和抗震、抗稀释、抗地下水动水压力、抗冻性能。用在矿井采掘后的填充工程中，具有不溶水性和接顶性及高抗压强度。用于制作建筑填充砌块，可免烧结成型。工程施工使用时，加固体的渗透系数小于5e
文档编号C04B14/06GK1840504SQ20051005992
公开日2006年10月4日 申请日期2005年4月1日 优先权日2005年4月1日
发明者杜绍安, 杜钇彤 申请人:杜绍安, 杜钇彤