【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及固废循环利用，尤其涉及基于煤基固废的抗分散注浆材料及其制备方法和应用。
技术介绍
1、注浆加固是防治矿井水害、改善地质条件的重要技术手段，广泛应用于地下工程和矿井破碎岩体的加固处理。目前，在解决地下工程中破碎岩体失稳破坏问题时，注浆加固技术已成为主要的解决方案之一。然而，传统的水下注浆材料在实际应用中因受到水流冲击和溶解作用的影响，常常存在易分散、早期强度低以及材料流失等问题。这不仅导致注浆效果不理想，还造成材料浪费，同时增加了施工难度和工程成本。
2、与此同时，煤基固体废弃物的大量堆存，已成为亟待解决的环境和资源利用问题。这些固废若未能得到有效利用，不仅占用大量土地资源，还可能造成生态环境的污染和破坏。然而，煤基固废因其独特的化学成分和潜在的胶凝性能，为新型功能化建筑材料的开发提供了良好的基础。
3、因此，如何基于煤基固废，通过优化煤基固废的活化技术和材料复配工艺，开发一种具有优异抗分散性能和较高早期强度的注浆材料，成为亟待解决的关键技术问题。
技术实现思路
1、有鉴于此，为了克服现有技术的不足，本专利技术旨在提供基于煤基固废的抗分散注浆材料及其制备方法和应用。
2、根据本专利技术的第一方面，提供一种基于煤基固废的抗分散注浆材料，该材料由煤矸石、粉煤灰、硅灰、纤维素、减水剂和碱激发剂制得，其中，碱激发剂由去离子水、氢氧化钠和水玻璃制得。
3、优选地，本专利技术基于煤基固废的抗分散注浆材料，按以下步骤制备：
5、将500重量份的煤矸石、200重量份的粉煤灰、300重量份的硅灰、5-10重量份的纤维素以及5重量份的减水剂混合后搅拌处理5min，制得粉料前驱体；
6、步骤二、基于煤基固废的抗分散注浆材料制备
7、向制得的粉料前驱体中加入碱激发剂，所述碱激发剂由471.6-585.5重量份的去离子水、29.2-58.4重量份的氢氧化钠和270-370重量份的水玻璃制得，继续搅拌3min制得基于煤基固废的抗分散注浆材料。
8、优选地，本专利技术基于煤基固废的抗分散注浆材料，减水剂为容重500-550g/l、固含量大于98％、减水率大于15％的改善浆体的聚羧酸减水剂。
9、优选地，本专利技术基于煤基固废的抗分散注浆材料，纤维素为羟乙基甲基纤维素，所述羟乙基甲基纤维素的主链由葡萄糖单元通过β-1,4-糖苷键连接而成。
10、优选地，本专利技术基于煤基固废的抗分散注浆材料，水玻璃的模数为3.2，固含量为40%，波美度为40，ph值为9。
11、根据本专利技术的第二方面，提供一种基于煤基固废的抗分散注浆材料的制备方法，该方法包括：
12、步骤一、粉料前驱体制备
13、将500重量份的煤矸石、200重量份的粉煤灰、300重量份的硅灰、5-10重量份的纤维素以及5重量份的减水剂混合后搅拌处理5min，制得粉料前驱体；
14、步骤二、基于煤基固废的抗分散注浆材料制备
15、向制得的粉料前驱体中加入碱激发剂，所述碱激发剂由471.6-585.5重量份的去离子水、29.2-58.4重量份的氢氧化钠和270-370重量份的水玻璃制得，继续搅拌3min制得基于煤基固废的抗分散注浆材料。
16、优选地，本专利技术基于煤基固废的抗分散注浆材料的制备方法中，减水剂为容重500-550g/l、固含量大于98％、减水率大于15％的聚羧酸减水剂。
17、优选地，本专利技术基于煤基固废的抗分散注浆材料的制备方法中，纤维素为羟乙基甲基纤维素，所述羟乙基甲基纤维素的主链由葡萄糖单元通过β-1,4-糖苷键连接而成。
18、优选地，本专利技术基于煤基固废的抗分散注浆材料的制备方法中，水玻璃的模数为3.2，固含量为40%，波美度为40，ph值为9。
19、根据本专利技术的第三方面，提供一种基于煤基固废的抗分散注浆材料作为水下工程注浆材料的应用。
20、本专利技术基于煤基固废的抗分散注浆材料及其制备方法和应用，具有以下有益技术效果：
21、1.提升力学性能：材料中引入活性组分和适量的碱激发剂，通过调控矿物组成和反应体系以及通过碱激发剂激发煤基固废的潜在活性，生成高强度的凝胶和骨架结构，显著提高了材料的早期强度和固化速度，与传统依赖水泥作为胶凝材料的水下注浆材料相比，本专利技术中的碱激发技术不仅减少了水泥用量，还提升了材料的力学性能，能够快速实现加固效果，适应矿井及地下工程快速加固的需求。
22、2.提高水下抗分散性能：通过优化煤基固废的活化与复配工艺，使材料在水下环境中具备较强的抗分散性能，有效避免了传统注浆材料在水流冲击或溶解作用下的分散问题，避免了传统注浆材料因分散导致的加固效果下降问题，确保了注浆施工的质量和可靠性。
23、3.资源化利用与环境友好：以煤矸石、粉煤灰和硅灰为主要原料，有效利用煤基固废中的活性成分，实现了固废的资源化利用，减少了对自然资源的依赖，降低了原材料成本，同时减轻了煤基固废的环境堆存压力；制备过程中无需高温煅烧或高耗能工艺，减少了碳排放和能源消耗，通过使用碱激发剂替代部分水泥，显著降低了生产过程中的碳排放，有助于缓解环境污染和资源浪费问题。
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1.一种基于煤基固废的抗分散注浆材料，其特征在于，所述材料由煤矸石、粉煤灰、硅灰、纤维素、减水剂和碱激发剂制得，其中，碱激发剂由去离子水、氢氧化钠和水玻璃制得。
2.根据权利要求1所述的基于煤基固废的抗分散注浆材料，其特征在于，所述材料按以下步骤制备：
3.根据权利要求1所述的基于煤基固废的抗分散注浆材料，其特征在于，减水剂为容重500-550g/L、固含量大于98％、减水率大于15％的聚羧酸减水剂。
4.根据权利要求1所述的基于煤基固废的抗分散注浆材料，其特征在于，纤维素为羟乙基甲基纤维素，所述羟乙基甲基纤维素的主链由葡萄糖单元通过β-1,4-糖苷键连接而成。
5.根据权利要求1所述的基于煤基固废的抗分散注浆材料，其特征在于，水玻璃的模数为3.2，固含量为40%，波美度为40，pH值为9。
6.一种基于煤基固废的抗分散注浆材料的制备方法，其特征在于，所述方法包括：
7.根据权利要求6所述的基于煤基固废的抗分散注浆材料的制备方法，其特征在于，减水剂为容重500-550g/L、固含量大于98％、减水率大于15％
8.根据权利要求6所述的基于煤基固废的抗分散注浆材料的制备方法，其特征在于，纤维素为羟乙基甲基纤维素，所述羟乙基甲基纤维素的主链由葡萄糖单元通过β-1,4-糖苷键连接而成。
9.根据权利要求6所述的基于煤基固废的抗分散注浆材料的制备方法，其特征在于，水玻璃的模数为3.2，固含量为40%，波美度为40，pH值为9。
10.一种基于煤基固废的抗分散注浆材料的应用，其特征在于，如权利要求1-5任一所述的基于煤基固废的抗分散注浆材料作为水下工程注浆材料的应用。
...【技术特征摘要】
1.一种基于煤基固废的抗分散注浆材料，其特征在于，所述材料由煤矸石、粉煤灰、硅灰、纤维素、减水剂和碱激发剂制得，其中，碱激发剂由去离子水、氢氧化钠和水玻璃制得。
2.根据权利要求1所述的基于煤基固废的抗分散注浆材料，其特征在于，所述材料按以下步骤制备：
3.根据权利要求1所述的基于煤基固废的抗分散注浆材料，其特征在于，减水剂为容重500-550g/l、固含量大于98％、减水率大于15％的聚羧酸减水剂。
4.根据权利要求1所述的基于煤基固废的抗分散注浆材料，其特征在于，纤维素为羟乙基甲基纤维素，所述羟乙基甲基纤维素的主链由葡萄糖单元通过β-1,4-糖苷键连接而成。
5.根据权利要求1所述的基于煤基固废的抗分散注浆材料，其特征在于，水玻璃的模数为3.2，固含量为40%，波美度为40，ph值为9。
【专利技术属性】
技术研发人员：王庆平，程志伟，蔡婧怡，王璐瑶，张嘉尧，苑雨蒙，韦永成，赵梦恬，张俊颐，
申请(专利权)人：安徽理工大学，
类型：发明
国别省市：
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