【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及混凝土，特别是涉及一种钢管混凝土注浆用铁尾矿砂灌浆料及其制备方法。
技术介绍
1、近年来，钢管混凝土拱桥取得了广泛的应用与发展。在钢管混凝土拱桥中，钢管混凝拱肋起着至关重要的作用，其质量关系到整座桥梁的承载力及稳定性。管内混凝土的可能缺陷包括：脱空、收缩缝隙、混凝土与管壁粘结不良、孔洞、混凝土离析分层不均匀、施工缝、混凝土疏松不密实等，且这种脱空不仅有径向的，还有纵向的。
2、钢管混凝土的优越性要靠钢管和管内混凝土牢固结合形成整体共同受力才能体现，这就需要保证管内的混凝土与钢管内壁之间能紧密接触。然而，由于钢管混凝土是两种性能截然不同的材料结合在一起，其亲和力有限，而且混凝土的施工工艺也无法保证钢管内部完全均匀充实而无缺陷，尤其是在钢管混凝土拱肋的顶部，钢管管壁最容易与混凝土脱离。当钢管混凝土产生脱空时，其受力性能必然受到影响。
3、目前对钢管混凝土结构脱空进行注浆所用材料及材料具体配合比均未给出明确的规定，现场操作性较差，尚未形成完整配套技术材料体系。学者们对铁尾矿砂的固废利用进行了较为系统的研究，但多数学者停留在材料层次，缺乏验证其在构件层次中具体工作性能的相关研究。有学者将铁尾矿砂替代部分河砂或将铁尾矿砂替代部分石英砂作为骨料制备水泥基灌浆料，但将铁尾矿砂与机制砂的混合砂作为骨料制备水泥基灌浆料却鲜有研究。
4、专利技术专利“一种铁尾矿砂钢筋连接用套筒灌浆料组合物及制备与应用”(cn111517732b)包括水泥和连续级配铁尾矿砂以及任选的脱硫石膏粉，采用连续级配铁尾矿砂取
5、专利技术专利“一种活化铁尾矿粉和含活化铁尾矿粉的灌浆料及其制备方法”(cn114620962a)提供了一种含活化铁尾矿粉的灌浆料及其制备方法，该固废灌浆料28d抗压强度可达60mpa以上，且流动性好，无收缩，具有微膨胀的效果，但是该灌浆料在凝固时间、渗透性等方面不适用于钢管混凝土脱空的注浆加固工程。
6、因此，有必要研发一种满足规范要求的流动性好、高早强、微膨胀、结合性好的钢管混凝土结构脱空注浆材料。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是提供一种钢管混凝土注浆用铁尾矿砂灌浆料及其制备方法，以解决上述现有技术存在的问题。
2、为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：
3、本专利技术技术方案之一是：提供一种钢管混凝土注浆用铁尾矿砂灌浆组合物，按质量百分比计，由以下组分构成：水泥45％、矿物掺合料9％、细骨料45％及复合功能材料1％；
4、所述复合功能材料由膨胀剂、减水剂和缓凝剂组成。
5、作为本专利技术的进一步优选，所述矿物掺合料由粉煤灰和硅灰组成；所述粉煤灰与硅灰的质量比为7:3。
6、粉煤灰和硅灰若不加处理，就会产生扬尘，污染大气；若排入水系会造成河流淤塞，而其中的有毒化学物质还会对人体和生物造成危害。本专利技术实现了粉煤灰和硅灰的资源化利用，可在本专利技术铁尾矿砂灌浆材料中发挥如下作用：
7、(1)填充效应：能较好地填充在水泥颗粒间的较小空隙内，从而使水泥基材料孔隙结构优化、密实度更高。
8、(2)火山灰效应：粉煤灰和硅灰的主要成分是无定型的sio2，其活性较高，易与硅酸盐水泥水化生成的ca(oh)2反应生成水化硅酸钙(c-s-h)凝胶，并且孔隙溶液中ca(oh)2浓度的降低进一步促进水泥水化。
9、(3)孔隙溶液化学效应：粉煤灰和硅灰的活性成分与水泥熟料的水化产物ca(oh)2发生二次水化反应，使得c-s-h凝胶中钙硅比降低，其中硅氧四面体需要与更多的碱金属离子配位，从而降低溶液中的碱金属离子浓度，有利于削弱碱-硅反应。
10、但需要严格控制粉煤灰和硅灰的掺量，避免对灌浆材料的工作性能、力学性能造成损害。
11、作为本专利技术的进一步优选，所述细骨料由铁尾矿砂和机制砂组成；所述铁尾矿砂在所述细骨料中的质量占比为20％-40％。
12、作为本专利技术的进一步优选，所述水泥为普通硅酸盐水泥；所述水泥的强度等级为52.5。
13、作为本专利技术的进一步优选，所述膨胀剂由硫铝酸钙、氧化镁和塑性膨胀剂组成；所述缓凝剂为c6h11nao7与h3bo3质量比3:1的混合物；所述膨胀剂、减水剂和缓凝剂的质量比为5:3:2。
14、作为本专利技术的进一步优选，所述塑性膨胀剂为c2h4n4o2或c5h10n6o2；所述硫铝酸钙、氧化镁和塑性膨胀剂的质量比为15-22.5:20-22.5:1-1.2。
15、作为本专利技术的进一步优选，减水剂为标准型聚羧酸高性能减水剂，含固量40％，ph6～7，减水率≥28％。
16、作为本专利技术的进一步优选，所述粉煤灰为一级粉煤灰。
17、更优选的，所述粉煤灰的比表面积≥400m2/kg；硅灰的二氧化硅含量≥85％，含水率≤3.0％，比表面积≥15000m2/kg。
18、作为本专利技术的进一步优选，所述铁尾矿砂为80-120目，细度模数1.1。
19、本专利技术技术方案之二是：提供一种钢管混凝土注浆用铁尾矿砂灌浆料，由上述铁尾矿砂灌浆组合物和水组成；
20、所述水与胶凝材料的质量比为0.18，其中，所述胶凝材料由所述铁尾矿砂灌浆组合物中的水泥和矿物掺合料构成。
21、本专利技术技术方案之三是：提供上述铁尾矿砂灌浆料的制备方法，包括以下步骤：
22、将所述铁尾矿砂灌浆组合物的原料组分混合，之后加入水，拌和，得到所述铁尾矿砂灌浆料。
23、本专利技术技术方案之四是：提供上述铁尾矿砂灌浆组合物或铁尾矿砂灌浆料作为钢管混凝土注浆材料的应用。
24、本专利技术技术方案之五是：提供上述铁尾矿砂灌浆组合物或铁尾矿砂灌浆料在钢管混凝土脱空注浆中的应用。
25、本专利技术公开了以下技术效果：
26、铁尾矿是工业固体废弃物的主要组成部分，大量铁尾矿的堆积不仅对生态环境造成破坏，而且存在一定的安全隐患，本专利技术采用铁尾矿作为钢管混凝土注浆用灌浆料的主要材料，符合绿色环保发展战略。
27、本专利技术的灌浆料流动性好、高早强、微膨胀、结合性好，可用作钢管混凝土注浆材料，尤其是用于钢管混凝土结构脱空注浆。
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1.一种钢管混凝土注浆用铁尾矿砂灌浆组合物，其特征在于，按质量百分比计，由以下组分构成：水泥45％、矿物掺合料9％、细骨料45％及复合功能材料1％；
2.根据权利要求1所述的铁尾矿砂灌浆组合物，其特征在于，所述矿物掺合料由粉煤灰和硅灰组成；所述粉煤灰与硅灰的质量比为7:3。
3.根据权利要求1所述的铁尾矿砂灌浆组合物，其特征在于，所述细骨料由铁尾矿砂和机制砂组成；所述铁尾矿砂在所述细骨料中的质量占比为20％-40％。
4.根据权利要求1所述的铁尾矿砂灌浆组合物，其特征在于，所述水泥为普通硅酸盐水泥；所述水泥的强度等级为52.5。
5.根据权利要求1所述的铁尾矿砂灌浆组合物，其特征在于，所述膨胀剂由硫铝酸钙、氧化镁和塑性膨胀剂组成；所述缓凝剂为C6H11NaO7与H3BO3质量比3:1的混合物；所述膨胀剂、减水剂和缓凝剂的质量比为5:3:2。
6.根据权利要求5所述的铁尾矿砂灌浆组合物，其特征在于，所述塑性膨胀剂为C2H4N4O2或C5H10N6O2；所述硫铝酸钙、氧化镁和塑性膨胀剂的质量比为15-22.5:20-22.5
7.一种钢管混凝土注浆用铁尾矿砂灌浆料，其特征在于，由权利要求1-6任一项所述的铁尾矿砂灌浆组合物和水组成；
8.如权利要求7所述的铁尾矿砂灌浆料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
9.如权利要求1-6任一项所述的铁尾矿砂灌浆组合物或权利要求7所述的铁尾矿砂灌浆料作为钢管混凝土注浆材料的应用。
10.如权利要求1-6任一项所述的铁尾矿砂灌浆组合物或权利要求7所述的铁尾矿砂灌浆料在钢管混凝土脱空注浆中的应用。
...【技术特征摘要】
1.一种钢管混凝土注浆用铁尾矿砂灌浆组合物，其特征在于，按质量百分比计，由以下组分构成：水泥45％、矿物掺合料9％、细骨料45％及复合功能材料1％；
2.根据权利要求1所述的铁尾矿砂灌浆组合物，其特征在于，所述矿物掺合料由粉煤灰和硅灰组成；所述粉煤灰与硅灰的质量比为7:3。
3.根据权利要求1所述的铁尾矿砂灌浆组合物，其特征在于，所述细骨料由铁尾矿砂和机制砂组成；所述铁尾矿砂在所述细骨料中的质量占比为20％-40％。
4.根据权利要求1所述的铁尾矿砂灌浆组合物，其特征在于，所述水泥为普通硅酸盐水泥；所述水泥的强度等级为52.5。
5.根据权利要求1所述的铁尾矿砂灌浆组合物，其特征在于，所述膨胀剂由硫铝酸钙、氧化镁和塑性膨胀剂组成；所述缓凝剂为c6h11nao7与h3bo3质量比3...
【专利技术属性】
技术研发人员：郭攀，杨超宇，郑元勋，吴靖江，贾帅帅，蔡迎春，杨绍林，魏东，
申请(专利权)人：郑州大学，
类型：发明
国别省市：
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