一种基于盾构泥的溶洞填充材料及制备方法与流程

本发明涉及建筑材料技术领域，特别是涉及一种基于盾构泥的溶洞填充材料及制备方法。

背景技术：

我国灰岩分布面积较广，岩溶地层被次生的风化或残积物所填充、覆盖，深埋于地下，给各种岩土地下工程带来了不可预见的风险，直接影响工程质量和施工安全。随着我国经济的快速发展，各地基础设施建设规模的不断加大，在基础设施建设过程中不可避免地会遇到岩溶问题带来的施工风险，严重影响着我国基础设施的建设和发展。

现阶段，溶洞回填处理岩溶问题已经是非常普及的方法，传统回填施工工艺复杂，施工难度较大，回填工期较长，回填的质量难以控制。多数工程为确保回填质量只好采用素混凝土进行回填，素混凝土造价较高、难度较大，给后期施工带来困难。因此，发开一种便于施工、节约成本，绿色经济的回填材料，显得至关重要。

技术实现要素：

基于此，有必要针对上述问题，提供一种基于盾构泥的溶洞填充材料，采用盾构施工过程中产生的废弃盾构泥作为主要原料，通过调整原料组成和配比，使材料具有水下不分散性好、抗压强度高的优点。

一种基于盾构泥的溶洞填充材料，包括以下重量份数的原料：

所述盾构泥为包括石灰系沉积岩、泥质胶结砂岩和砾岩的废弃盾构泥，其中，含石量小于70％。

上述溶洞填充材料，以废弃盾构泥作为主要原料，与其它原料配合，通过调整合适的配比，提升材料的水下不分散性和抗压强度；本发明所使用的盾构泥是基建过程中产生的废弃盾构泥，废物利用，有利于保护环境；该盾构泥中含有石灰系沉积岩、泥质胶结砂岩和砾岩，主要成分是二氧化硅、多水高岭土以及少量的含铁矿物质，絮凝剂使其与二氧化硅表面生成离子键或共价键，起到压缩双电层，吸附岩石颗粒和保护原材料的作用。同时，土颗粒之间、土与骨料之间，可通过絮凝剂的高分子长链的“桥架”作用，使拌合物形成稳定的空间柔性网络结构，提高新拌填充材料的黏聚力，限制新拌填充材料的分散、离析及避免土的流失，盾构泥的颗粒级配比较均匀，较大粒径的颗粒均匀分布在盾构泥内部，可较好的起到骨架作用，较细的颗粒填充在骨架颗粒之间，大小颗粒粘结在一起，形成小基团状态分布，使本发明的溶洞填充材料具有水下不分散性好、抗压强度高的优点。

在其中一个实施例中，还包括水0.22-0.45份。

在其中一个实施例中，所述水泥选自硅酸盐水泥42.5。

在其中一个实施例中，所述粉煤灰选自国标二级粉煤灰。

在其中一个实施例中，所述矿粉选自s95级矿粉。

在其中一个实施例中，所述絮凝剂选自uwb-ⅱ型水下不分散混凝土絮凝剂。该uwb-ⅱ型水下不分散混凝土絮凝剂为中石油总院生产。

在其中一个实施例中，所述减水剂选自混凝土聚羧酸减水剂。优选地，采用普通型混凝土聚羧酸减水剂，如广州建盛生产的js-3000聚羧酸减水剂。

在其中一个实施例中，所述早强剂选自氯盐类早强剂。氯盐类早强剂选自：氯化钙、氯化钠、氯化钾、氧化胺、氯化铁、氯化铝的一种或多种。

在其中一个实施例中，所述溶洞填充材料包括以下重量份数的原料：

本发明一方面还提供一种上述基于盾构泥的溶洞填充材料的制备方法，包括以下步骤：

将水泥、粉煤灰、矿粉、絮凝剂、盾构泥、减水剂、早强剂和水混合均匀，即得基于盾构泥的溶洞填充材料。

上述方法制备得到的溶洞填充材料，具有水下不分散性好、抗压强度高的优点，可以应用于溶洞回填，大大降低了溶洞回填的成本，不会给后期施工增加困难。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

本发明的溶洞填充材料，以废弃盾构泥作为主要原料，与其它原料配合，通过调整合适的配比，提升材料的水下不分散性和抗压强度；本发明所使用的盾构泥是基建过程中产生的废弃盾构泥，废物利用，有利于保护环境；该盾构泥中含有石灰系沉积岩、泥质胶结砂岩和砾岩，主要成分是二氧化硅、多水高岭土以及少量的含铁矿物质，絮凝剂使其与二氧化硅表面生成离子键或共价键，起到压缩双电层，吸附岩石颗粒和保护原材料的作用。同时，土颗粒之间、土与骨料之间，可通过絮凝剂的高分子长链的“桥架”作用，使拌合物形成稳定的空间柔性网络结构，提高新拌填充材料的黏聚力，限制新拌填充材料的分散、离析及避免土的流失，盾构泥的颗粒级配比较均匀，较大粒径的颗粒均匀分布在盾构泥内部，可较好的起到骨架作用，较细的颗粒填充在骨架颗粒之间，大小颗粒粘结在一起，形成小基团状态分布，使本发明的溶洞填充材料具有水下不分散性好、抗压强度高的优点。

本发明的制备方法得到的溶洞填充材料，具有水下不分散性好、抗压强度高的优点，可以应用于溶洞回填，大大降低了溶洞回填的成本，不会给后期施工增加困难。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将结合较佳的实施例对本发明进行更全面的描述。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。

实施例1

一种基于盾构泥的溶洞填充材料，通过以下方法制备得到：

(1)称取286g硅酸盐水泥42.5、57g国标二级粉煤灰、21gs95级矿粉、14guwb-ⅱ型水下不分散混凝土絮凝剂、1000g盾构泥、10g普通型混凝土聚羧酸减水剂(js-3000)、10g氯化铁(早强剂)；其中，盾构泥是由石灰系沉积岩、泥质胶结砂岩和砾岩组成的废弃盾构泥；

(2)将以上原料混合均匀，加入429g水，搅拌均匀，即得。

实施例2

一种基于盾构泥的溶洞填充材料，通过以下方法制备得到：

(1)称取357g硅酸盐水泥42.5、71g国标二级粉煤灰、21gs95级矿粉、14guwb-ⅱ型水下不分散混凝土絮凝剂、1000g盾构泥、10g普通型混凝土聚羧酸减水剂(js-3000)、10g氯化钙(早强剂)；其中，盾构泥是由石灰系沉积岩、泥质胶结砂岩和砾岩组成的废弃盾构泥；

(2)将以上原料混合均匀，加入357g水，搅拌均匀，即得。

实施例3

一种基于盾构泥的溶洞填充材料，通过以下方法制备得到：

(1)称取175g硅酸盐水泥42.5、38g国标二级粉煤灰、21gs95级矿粉、32guwb-ⅱ型水下不分散混凝土絮凝剂、1000g盾构泥、8g普通型混凝土聚羧酸减水剂(js-3000)、8g氯化铁(早强剂)；其中，盾构泥是由石灰系沉积岩、泥质胶结砂岩和砾岩组成的废弃盾构泥；

(2)将以上原料混合均匀，加入302g水，搅拌均匀，即得。

实施例4

一种基于盾构泥的溶洞填充材料，通过以下方法制备得到：

(1)称取227g硅酸盐水泥42.5、45g国标二级粉煤灰、18gs95级矿粉、37guwb-ⅱ型水下不分散混凝土絮凝剂、1000g盾构泥、8g普通型混凝土聚羧酸减水剂(js-3000)、8g氯化钾(早强剂)；其中，盾构泥是由石灰系沉积岩、泥质胶结砂岩和砾岩组成的废弃盾构泥；

(2)将以上原料混合均匀，加入227g水，搅拌均匀，即得。

实施例5

一种基于盾构泥的溶洞填充材料，通过以下方法制备得到：

(1)称取162g硅酸盐水泥42.5、32g国标二级粉煤灰、13gs95级矿粉、24guwb-ⅱ型水下不分散混凝土絮凝剂、1000g盾构泥、8g普通型混凝土聚羧酸减水剂(js-3000)、8g氯化铝(早强剂)；其中，盾构泥是由石灰系沉积岩、泥质胶结砂岩和砾岩组成的废弃盾构泥；

(2)将以上原料混合均匀，加入373g水，搅拌均匀，即得。

对比例1

一种溶洞填充材料，与实施例1基本相同，区别在于，未使用絮凝剂。

对比例2

一种溶洞填充材料，与实施例1基本相同，区别在于，采用三乙醇胺代替氯化铁作为早强剂。

对比例3

一种溶洞填充材料，与实施例1基本相同，区别在于，uwb-ⅱ型水下不分散混凝土絮凝剂的用量为500g。

实验例1

对实施例和对比例的溶洞填充材料进行性能测试，测试方法参照gb/t50081-2019《混凝土物理力学性能试验方法标准》、《建筑砂浆基本性能试验方法标准》(jgj/t702009)、dl/t5117-2000《水下不分散混凝土试验规程》以及gb/t50080-2016《普通混凝土拌合物性能试验方法标准》进行。测试结果如下表：

表1.溶洞填充材料进行性能测试结果

从上表可以看出，本发明实施例的溶洞填充材料坍落度小，说明材料的水下不分散性好，28d平均抗压强度高。而对比例1-2的溶洞填充材料，水下不分散性差，28d平均抗压强度小；对比例3絮凝剂加入过多，经济性差且效果不明显。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

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