一种盾构渣土分级细泥的活化方法及注浆材料的制备方法与流程

1.本发明涉及盾构渣土回收利用领域，特别涉及一种盾构渣土分级细泥的活化方法及注浆材料的制备方法。

背景技术：

2.因盾构法施工具有施工速度快、对环境影响小、施工效率高等诸多优势，盾构法施工在地铁建设中得到广泛应用。随着城市化进程的加速，城市轨道交通建设势必也会加速，随之而来的由地铁隧道建设所产生的大量废弃渣土问题也将变得严峻，如何有效地、适当地处置和再利用这些盾构渣土是摆在全社会面前的难题。
3.虽然我国盾构渣土的回收利用已经取得长足的进步，但是再利用方式单一，耗能高以及效果不佳的缺陷并没有解决。目前，盾构渣土资源化应用主要是通过分级将砂石与细泥分离，砂石可以作为混凝土原料产生经济效益，但分级细泥仍以填埋方法处理为主。盾构渣土分级细泥颗粒尺寸较小，以通用水泥作为胶凝材料制备注浆材料时，胶凝材料用量大且制备的试块力学强度不高。

技术实现要素：

4.针对上述现有技术中存在的问题，本发明旨在提供一种盾构渣土分级细泥的活化方法及注浆材料的制备方法，以解决现有技术中盾构渣土分级细泥回收利用方式单一、耗能高、回收效果不佳的问题，以及通过现有盾构渣土分级细泥制备的注浆材料力学强度不高的问题。
5.为了实现上述目的，本发明提出了一种盾构渣土分级细泥的活化方法，包括以下步骤：
6.s1、机械活化：将分级细泥烘干后进行球磨，然后过筛孔0.115～0.135mm的标准筛，得到机械活化后的分级细泥；
7.s2、热化学活化：取机械活化后的分级细泥，将该分级细泥、碱渣、电石渣按质量比2～3:1:1充分混合后得到固体混合物，再将naoh颗粒与固体混合物按质量比8～10％：90～92％充分混合后置于马弗炉中煅烧50～70min，保温1.5～2h，得到分级细泥活化产物。
8.上述方案中：所述标准筛的筛孔尺寸为0.125mm。
9.上述方案中：机械活化过的分级细泥、碱渣、电石渣按质量比2:1:1混合。
10.上述方案中：naoh颗粒与固体混合物按质量比10％：90％混合，然后置于马弗炉中煅烧60min，保温2h。
11.本发明还提出了一种盾构渣土分级细泥注浆材料的制备方法，包括上述方法制得的机械活化后的分级细泥及分级细泥活化产物，其步骤如下：
12.s1、将naoh颗粒与机械活化后的分级细泥按质量比1～2:5～7充分混合，然后置于1100～1300℃马弗炉中焙烧2～2.5h，制备出碱活化剂，冷却到室温备用；
13.s2、将碱活化剂与矿渣、钢渣、粉煤灰按质量比20～24:3:2:2混合，搅拌均匀后作
为胶凝材料备用；
14.s3、将分级细泥活化产物与胶凝材料混合并搅拌均匀，再加入水混合，得到盾构渣土分级细泥注浆材料。
15.上述方案中：naoh颗粒与机械活化后的分级细泥按质量比1:5混合。
16.上述方案中：碱活化剂与矿渣、钢渣、粉煤灰按质量比24:3:2:2混合。
17.上述方案中：水的用量是分级细泥活化产物与胶凝材料混合物的40％～50％。
18.上述方案中：naoh颗粒与机械活化后的分级细泥充分混合后置于1200℃马弗炉中焙烧，焙烧时间为2h。
19.本发明的有益效果是：机械活化可以降低分级细泥的细度，增大比表面积，改善粒度分布，更好地发挥填充效应，完善自密实体系，促进水化反应进行，从而改善胶凝材料的力学性能；在热化学活化中，碱渣主要成分为碳酸钙、硫酸钙、氯化钙等钙盐，电石渣主要成分为氢氧化钙，naoh的掺入可以激发碱渣、电石渣的活性，在后续分级细泥活化产物与胶凝材料混合时，分级细泥活化产物能够在一定程度上激发盾构渣土胶凝材料的水化反应活性，注浆材料的早期抗压强度会有一定的提高；在制备注浆材料过程中，将naoh颗粒与机械活化后的分级细泥混合，加入naoh是为了与盾构渣土分级细泥反应制备碱活化剂，盾构渣土分级细泥主要为石英(sio2)，另含有少量的铁铝榴石(fe3al2(sio4)3)和蓝晶石(al2sio5)，盾构渣土分级细泥脱水后快速分解生成无定形的al2o3、sio2，与naoh激发的水化反应生成的ca(oh)2反应生成了具有水硬性的水化硅酸钙，水化反应过程中si-o键断裂、重组，逐渐聚合成为si-o-si键，是导致其活性提高的主因；
20.由于分级细泥的活性得到提升，分级细泥胶凝材料的活性得到提升，因此制备出的注浆材料力学强度高、性能稳定，在注浆过程中，吸附力好，流动性强，能够有效提升泥浆早期强度，具有极好的推广价值，且该制备过程中消纳了多种固体废物，体现了废物再利用的绿可持续发展理念。
具体实施方式
21.一种盾构渣土分级细泥的活化方法，主要由以下步骤组成：
22.机械活化：将分级细泥烘干后进行球磨，然后过筛孔0.115～0.135mm的标准筛，得到机械活化后的分级细泥。
23.热化学活化：取机械活化后的分级细泥，将该分级细泥、碱渣、电石渣按质量比2～3:1:1充分混合后得到固体混合物，再将naoh颗粒与固体混合物按质量比8～10％：90～92％充分混合后置于马弗炉中煅烧50～70min，保温1.5～2h，得到分级细泥活化产物。
24.最好是，所述标准筛的筛孔尺寸为0.125mm。
25.最好是，机械活化过的分级细泥、碱渣、电石渣按质量比2:1:1混合。
26.最好是，naoh颗粒与固体混合物按质量比10％：90％混合，然后置于马弗炉中煅烧60min，保温2h。
27.本发明还提出了一种盾构渣土分级细泥注浆材料的制备方法，包括上述方法制得的机械活化后的分级细泥及分级细泥活化产物，其步骤如下：
28.将naoh颗粒与机械活化后的分级细泥按质量比1～2:5～7充分混合，然后置于1100～1300℃马弗炉中焙烧2～2.5h，制备出碱活化剂，冷却到室温备用。
29.将碱活化剂与矿渣、钢渣、粉煤灰按质量比20～24:3:2:2混合，搅拌均匀后作为胶凝材料备用。
30.将分级细泥活化产物与胶凝材料混合并搅拌均匀，再加入水混合，得到盾构渣土分级细泥注浆材料。
31.最好是，naoh颗粒与机械活化后的分级细泥按质量比1:5混合。
32.最好是，碱活化剂与矿渣、钢渣、粉煤灰按质量比24:3:2:2混合。
33.最好是，水的用量是分级细泥活化产物与胶凝材料混合物的40％～50％。
34.最好是，naoh颗粒与机械活化后的分级细泥充分混合后置于1200℃马弗炉中焙烧，焙烧时间为2h。
35.实施例1
36.将分级细泥烘干后进行球磨，然后过筛孔0.125mm的标准筛，得到1000g机械活化后的分级细泥。
37.取500g机械活化后的分级细泥，在其中加入250g碱渣、250g电石渣并充分混合得到固体混合物，再将100gnaoh颗粒与固体混合物充分混合后置于600℃马弗炉中煅烧，煅烧时间为1h，煅烧后保温2h，得到分级细泥活化产物。
38.将100gnaoh颗粒与500g机械活化后的分级细泥充分混合，然后置于1200℃马弗炉中焙烧，焙烧时间为2h，制备出碱活化剂，冷却到室温备用。
39.将碱活化剂与矿渣75g、50g钢渣、50g粉煤灰混合，搅拌均匀后作为胶凝材料备用。
40.将分级细泥活化产物与胶凝材料混合并搅拌均匀，再加入水混合，水的用量是分级细泥活化产物与胶凝材料混合物的40％～50％，得到盾构渣土分级细泥注浆材料，将此注浆材料倒入模具中放入恒温恒湿养护箱中养护。
41.对比例1
42.将分级细泥烘干后进行球磨，然后过筛孔0.125mm的标准筛，得到500g机械活化后的分级细泥。
43.取500g机械活化后的分级细泥，在其中加入250g碱渣、250g电石渣并充分混合得到固体混合物，再将100gnaoh颗粒与固体混合物充分混合后置于600℃马弗炉中煅烧，煅烧时间为1h，煅烧后保温2h，得到分级细泥活化产物。
44.将分级细泥活化产物与传统的胶凝材料(通用水泥)混合并搅拌均匀，再加入水混合，水的用量是分级细泥活化产物与胶凝材料混合物的40％～50％，得到盾构渣土分级细泥注浆材料，将此注浆材料倒入模具中放入恒温恒湿养护箱中养护。
45.对实施例1制得的分级细泥注浆材料进行性能测试，3天后、7天后、28天后注浆材料的抗压强度分别为1.52mpa、2.23mpa、4.71mpa。对对比例1制得的分级细泥注浆材料进行性能测试，3天后、7天后、28天后注浆材料的抗压强度分别为0.59mpa、1.48mpa、2.96mpa。由此可见，在一定时间内，养护时间越久，注浆材料的抗压强度越强；且在相同的养护时间内，实施例1比对比例1制得的盾构渣土分级细泥注浆材料的抗压强度更高，即本发明制得的盾构渣土分级细泥注浆材料具有力学强度高、性能稳定的优点。

技术特征：

1.一种盾构渣土分级细泥的活化方法，其特征在于，包括以下步骤：s1、机械活化：将分级细泥烘干后进行球磨，然后过筛孔0.115～0.135mm的标准筛，得到机械活化后的分级细泥；s2、热化学活化：取机械活化后的分级细泥，将该分级细泥、碱渣、电石渣按质量比2～3:1:1充分混合后得到固体混合物，再将naoh颗粒与固体混合物按质量比8～10％：90～92％充分混合后置于马弗炉中煅烧50～70min，保温1.5～2h，得到分级细泥活化产物。2.根据权利要求1所述的盾构渣土分级细泥的活化方法，其特征在于：所述标准筛的筛孔尺寸为0.125mm。3.根据权利要求1所述的盾构渣土分级细泥的活化方法，其特征在于：机械活化过的分级细泥、碱渣、电石渣按质量比2:1:1混合。4.根据权利要求1所述的盾构渣土分级细泥的活化方法，其特征在于：naoh颗粒与固体混合物按质量比10％：90％混合，然后置于马弗炉中煅烧60min，保温2h。5.一种盾构渣土分级细泥注浆材料的制备方法，其特征在于，包括权利要求1—4任一项制备的机械活化后的分级细泥及分级细泥活化产物，其步骤如下：s1、将naoh颗粒与机械活化后的分级细泥按质量比1～2:5～7充分混合，然后置于1100～1300℃马弗炉中焙烧2～2.5h，制备出碱活化剂，冷却到室温备用；s2、将碱活化剂与矿渣、钢渣、粉煤灰按质量比20～24:3:2:2混合，搅拌均匀后作为胶凝材料备用；s3、将分级细泥活化产物与胶凝材料混合并搅拌均匀，再加入水混合，得到盾构渣土分级细泥注浆材料。6.根据权利要求5所述的盾构渣土分级细泥注浆材料的制备方法，其特征在于：naoh颗粒与机械活化后的分级细泥按质量比1:5混合。7.根据权利要求5所述的盾构渣土分级细泥注浆材料的制备方法，其特征在于：碱活化剂与矿渣、钢渣、粉煤灰按质量比24:3:2:2混合。8.根据权利要求5所述的盾构渣土分级细泥注浆材料的制备方法，其特征在于：水的用量是分级细泥活化产物与胶凝材料混合物的40％～50％。9.根据权利要求5所述的盾构渣土分级细泥注浆材料的制备方法，其特征在于：naoh颗粒与机械活化后的分级细泥充分混合后置于1200℃马弗炉中焙烧，焙烧时间为2h。

技术总结

本发明提出了一种盾构渣土分级细泥的活化方法及注浆材料的制备方法，包括以下步骤：将分级细泥烘干后进行球磨，得到机械活化后的分级细泥；取机械活化后的分级细泥，在其中加入碱渣、电石渣并混合，再将NaOH与上述混合物混合后置于马弗炉中煅烧，得到分级细泥活化产物；取NaOH与机械活化后的分级细泥混合后置于马弗炉中焙烧，制备出碱活化剂；将碱活化剂与矿渣、钢渣、粉煤灰混合后作为胶凝材料；将分级细泥活化产物与胶凝材料混合，再加入水混合，得到分级细泥注浆材料。本发明制得的注浆材料力学强度高，且在制备注浆材料过程中，同时利用多种固体废物理化性质协同作用，消纳了多种固体废物，体现了废物再利用的可持续发展理念。念。