CN108751873A - 含建筑垃圾回收细粉的盾构机同步注浆料及其制备方法 - Google Patents

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鞠晓
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李美利
王�华
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王盼盼
张秋生
赵紫薇
赵菲菲
朱静
张传宗
杨付增
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杨敏
冉俊生
宋昌
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Abstract

本发明公开了一种含建筑垃圾回收细粉的盾构机同步注浆料，由以下各组分组成：胶凝材料80～140kg/m3，建筑垃圾细粉250～380kg/m3，膨润土10～50 kg/m3，砂710～940 kg/m3，聚羧酸减水剂0.8～1.4kg/m3，纤维素醚0.01～1.0kg/m3，水300～550 kg/m3。筛选2.5mm以上颗粒的砂备用；按比例称量胶凝材料、建筑垃圾细粉、膨润土、纤维素酶和砂，均匀干拌；称量聚羧酸减水剂，加入水中混合均匀；在粉料中加入水溶液，均匀搅拌，得到含建筑垃圾回收细粉的盾构机同步注浆料。本发明通过将建筑垃圾细粉取代粉煤灰和部分膨润土，既可解决建筑垃圾再利用过程中粉尘的处理问题，又可解粉煤灰品质不好或资源缺少的问题，同时可保证注浆料的质量，成本低廉、绿色环保。

Description

含建筑垃圾回收细粉的盾构机同步注浆料及其制备方法
一、技术领域：
本发明涉及一种含建筑垃圾回收细粉的盾构机同步注浆料及其制备方法，属于建筑垃圾资源化处理和利用技术领域。
二、背景技术：
随着城市化建设的加快，原有旧住宅的拆迁、改造等，产生了大量的建筑垃圾，如：废弃混凝土渣粉、石渣、废弃木材等，其中混凝土、砖块、外墙外保温废泡沫板等在建筑垃圾中约占40%-60%，当前处理的方法一般采用露天堆放或填埋，这两种方法不但浪费资源、破坏生态环境，又占用人们赖以生存的土地资源，建筑垃圾资源化处理和利用已成为社会的重大课题。
当前建筑垃圾再生利用已成为当前热点研究课题，绿色循环利用已成为社会的共识。将建筑垃圾破碎后，筛分、分级后制成的1-3mm、3-5mm、5-10mm、10-20mm、20-30mm等不同等级的再生骨料可用于混凝土、制砖、水稳材料等。但在破碎、筛分过程，因除尘要求，通过收尘器回收的细粉则无法进行再利用。建筑垃圾回收细粉即是建筑垃圾破碎再生处理过程中收尘后的产物，其产量约为建筑垃圾处理量的13%，在这粉尘中大多数颗粒为砖粉，也就小部分的混凝土粉。而对这部分的粉料的再利用也具有十分要求的意义。
同步注浆是指与隧道盾构推进施工同步进行用来填充盾尾空隙的一种注浆工艺。用于注浆的砂浆称为同步注浆专用砂浆。同步注浆料对控制隧道稳定、抵抗土体变形、提高隧道防水性起重要作用。同步注浆料是注浆工艺成败的关键，关系到注浆的成本、施工控制、注浆效果和隧道的质量。目前国内同步注浆料一般有单液浆和双液浆。单液浆由一种浆液组成，预先搅拌均匀后，通过一路管线注入盾尾，施工简单，但对浆液的工作性要求高。双液浆一般是由水泥、膨润土、稳定剂等组成的A液和由水玻璃为主的B液组成，注浆过程中影响因素较多，控制难度大。各类同步注浆材料各有优缺点，效果不一，且对隧道上浮的控制效果也不尽相同。
现有的同步注浆砂浆的配方，以砂和粉煤灰为主要组成材料，对粉煤灰的品质有较高要求，而随着粉煤灰在建材上的广泛使用，粉煤灰资源也愈发紧缺，品质也随之下降。如云南、贵州等地部分粉煤灰的品质就难以满足现有同步注浆专用砂浆的要求。将建筑垃圾回收细粉用于同步注浆材料的生产，则不仅可以减少建筑垃圾粉尘排放，也可以满足少用或者不用粉煤的使用要求。
目前国内的部分专利已报道了同步注浆材料的生产工艺。如：一种盾构同步注浆施工方法及施工材料（ZL：201410269820.0）主要介绍了双液浆料的生产工艺和施工方法。一种新型的抗剪型同步注浆专用砂浆及其制备方法（ZL：201210234515.9）则采用单液法进行同步注浆，且用矿渣粉代替粉煤灰进行同步注浆材料的生产。一种利用盾构尾砂制备的早强微膨胀同步注浆材料及其制备方法（ZL：201310322226.9）则介绍了盾构尾砂代替传统河砂进行同步注浆材料的生产。从国内已公开的同步注浆材料的生产工艺来看，它们都没有对建筑垃圾处理过程中收尘的建筑垃圾细粉进行利用用于生产同步注浆材料，尚未见相关报告。
三、发明内容：
本发明所要解决的技术问题是：克服现有技术对建筑垃圾中回收细粉料无法利用、无法处理的问题，提供一种含建筑垃圾回收细粉的盾构机同步注浆料及其制备方法，将建筑垃圾回收细粉用于盾构同步注浆料的生产制备上，来代替盾构同步注浆中的粉煤灰和膨润土，可以改善同步注浆料的稳定性和流动性，降低成本，保护环境。
本发明为解决技术问题所采取的技术方案如下：
一种含建筑垃圾回收细粉的盾构机同步注浆料，由以下各组分组成：
胶凝材料 80～140kg/m3
建筑垃圾细粉 250～380kg/m3
膨润土 10～50 kg/m3
砂 710～940 kg/m3
聚羧酸减水剂 0.8～1.4kg/m3
纤维素醚 0.01～1.0kg/m3
水 300～550 kg/m3
所述的胶凝材料为通用硅酸盐水泥或消石灰粉，细度为0.08mm，筛余小于10%；
所述的建筑垃圾细粉为建筑垃圾破碎再生处理过程中收尘后的细粉，细度为0.08mm，筛余小于45%；
所述的膨润土为钠基膨润土或钙基膨润土；
所述的砂为细度模数在1.0～2.0范围的天然细砂或再生砂；
所述的聚羧酸减水剂为聚醚类聚羧酸减水剂；
所述的纤维素醚为羟丙基甲基纤维素醚，粘度为75000～150000；
所述的水为工业用自来水。
上面所述的含建筑垃圾回收细粉的盾构机同步注浆料的制备方法，其具体步骤如下：
（1）将砂通过筛孔直径为2.5mm的筛网，筛除2.5mm以上的颗粒备用；
（2）将胶凝材料、建筑垃圾细粉、膨润土、 纤维素醚、砂按比例称量，并干拌10～20秒，得粉料A；
（3）按比例称量聚羧酸减水剂，加入水中混合均匀，得水溶液B；
（4）在粉料A中加入水溶液B，均匀搅拌60～120秒，得到含建筑垃圾回收细粉的盾构机同步注浆料。
所述含建筑垃圾回收细粉的盾构机同步注浆料的性能指标如下：
胶凝时间：3～10h ；
固结体强度：一天不小于0.2MPa，28天不小于2.5MPa；
浆液结石率：大于95%，即固结收缩率小于5% ；
浆液稠度：8～12cm ；
浆液稳定性：倾析率，即静置沉淀后上浮水体积与总体积之比，小于5% 。
本发明通过将建筑垃圾细粉取代粉煤灰和部分膨润土，配制出一种新型的含建筑垃圾细粉的地铁盾构同步注浆料，既可解决建筑垃圾再利用过程中粉尘的处理问题，又可解粉煤灰品质不好或资源缺少的问题，保证注浆料的质量，且成本相比传统的注浆料更加低廉、绿色环保。
本发明含建筑垃圾回收细粉的盾构机同步注浆料，具有良好的流动性、保水性、粘聚性，在存储与运输过程中，浆液能保持一定的和易性、均匀性和良好的施工性能。浆液经过管道注浆到盾尾进入管片与盾壳之间的空隙，能够较好地填充空隙，浆液完全包裹住管片，形成保护层，有效地防止管片的上浮，保持隧道的稳定。
本发明属于建筑垃圾再利用技术领域，相比较粉煤灰和膨润土而言（见表1），节约了资源，且对建筑垃圾粉尘进行再利用，保护了环境，在经济上的也有明显优势，为建材的绿色化工作起到很好的推动作用。
表1 传统同步注浆料与建筑垃圾同步料浆料配比
配比 水泥（kg） 粉煤灰（kg） 膨润土（kg） 建筑垃圾细粉（kg） 砂（kg） 水（kg） 聚羧酸减水剂（kg） 羟丙基甲基纤维素醚（kg）
传统同步注浆料 80～140 381～241 60～50 0 710～934 460～470 按需要根据试验加入 按需要根据试验加入
建筑垃圾同步注浆料 80～140 0 0 250～380 710~940 300～550 0.8～1.4 0.01～1.0
四、具体实施方式：
下面结合具体实施例对本发明技术方案作进一步的描述。
实施例1：
同步注浆料采用42.5普通硅酸盐水泥80kg，建筑垃圾细粉250kg,钠基膨润土10 kg，天然细砂710kg，聚羧酸减水剂 0.8kg, 羟丙基甲基纤维素醚 0.01kg, 工业用自来水300kg。
实验结果：a、稠度：115 mm； b、保水率：93%；c、24h后0.3MPa；d、7d强度：0.8MPa；e、28d强度：2.9 MPa；f、固结收缩率5%；g、倾析率:3%。
实施例2：
同步注浆料采用42.5普通硅酸盐水泥140kg，建筑垃圾细粉380kg, 钙基膨润土50 kg，再生砂 940kg，聚羧酸减水剂 1.4kg, 羟丙基甲基纤维素醚 0.1kg, 工业用自来水450kg。
实验结果：a、稠度：120mm； b、保水率: 90%；c、24h后0.57 MPa；d、7d强度：1.22MPa； e、28d强度：3.56 MPa；f、固结收缩率3%；g、倾析率:2%。
实施例3：
同步注浆料采用消石灰粉140kg，建筑垃圾细粉250kg, 钠基膨润土50 kg，天然细砂710kg，聚羧酸减水剂 1.4kg, 羟丙基甲基纤维素醚 0.1kg, 工业用自来水450 kg。
实验结果：a、稠度：90 mm； b、保水率: 95%；c、24h后0.27 MPa；d、7d强度：0.62MPa； e、28d强度：2.82 MPa；f、固结收缩率2%；g、倾析率:2%。
实施例4：
同步注浆料采用消石灰粉80kg，建筑垃圾细粉380kg,钙基膨润土50 kg，再生砂940kg，聚羧酸减水剂 1.0kg, 羟丙基甲基纤维素醚 0.5kg, 工业用自来水360 kg。
实验结果：a、稠度：100 mm； b、保水率: 93%；c、24h后0.27 MPa；d、7d强度：0.62MPa； e、28d强度：2.82 MPa；f、固结收缩率3%；g、倾析率:2%。
实施例5：
同步注浆料采用42.5普通硅酸盐水泥100kg，建筑垃圾细粉300kg, 钠基膨润土20kg，天然细砂760kg，聚羧酸减水剂 1.2 kg, 羟丙基甲基纤维素醚 0.2 kg, 工业用自来水400kg。
实验结果：a、稠度：100 mm； b、保水率: 93%；c、24h后0.27 MPa；d、7d强度：0.74MPa； e、28d强度：3.22 MPa；f、固结收缩率4%；g、倾析率:2%。
实施例6：
同步注浆料采用消石灰粉80kg，建筑垃圾细粉380kg, 钙基膨润土50 kg，再生砂850kg，聚羧酸减水剂1.0kg, 羟丙基甲基纤维素醚 0.5kg, 工业用自来水360 kg。
实验结果：a、稠度：100 mm； b、保水率: 93%；c、24h后0.27 MPa；d、7d强度：0.84MPa； e、28d强度：2.94 MPa；f、固结收缩率3%；g、倾析率:3%。

Claims (3)

1.一种含建筑垃圾回收细粉的盾构机同步注浆料，其特征在于，由以下各组分组成：
胶凝材料 80～140kg/m3
建筑垃圾细粉 250～380kg/m3
膨润土 10～50 kg/m3
砂 710～940 kg/m3
聚羧酸减水剂 0.8～1.4kg/m3
纤维素醚 0.01～1.0kg/m3
水 300～550 kg/m3
所述的胶凝材料为通用硅酸盐水泥或消石灰粉，细度为0.08mm，筛余小于10%；
所述的建筑垃圾细粉为建筑垃圾破碎再生处理过程中收尘后的细粉，细度为0.08mm，筛余小于45%；
所述的膨润土为钠基膨润土或钙基膨润土；
所述的砂为细度模数在1.0～2.0范围的天然细砂或再生砂；
所述的聚羧酸减水剂为聚醚类聚羧酸减水剂；
所述的纤维素醚为羟丙基甲基纤维素醚，粘度为75000～150000；
所述的水为工业用自来水。
2.权利要求1所述的含建筑垃圾回收细粉的盾构机同步注浆料的制备方法，其具体步骤如下：
（1）将砂通过筛孔直径为2.5mm的筛网，筛除2.5mm以上的颗粒备用；
（2）将胶凝材料、建筑垃圾细粉、膨润土、 纤维素醚、砂按比例称量，并干拌10～20秒，得粉料A；
（3）按比例称量聚羧酸减水剂，加入水中混合均匀，得水溶液B；
（4）在粉料A中加入水溶液B，均匀搅拌60～120秒，得到含建筑垃圾回收细粉的盾构机同步注浆料。
3.根据权利要求2所述的含建筑垃圾回收细粉的盾构机同步注浆料的制备方法，其特征在于，所述含建筑垃圾回收细粉的盾构机同步注浆料的性能指标如下：
胶凝时间：3～10h ；
固结体强度：一天不小于0.2MPa，28天不小于2.5MPa；
浆液结石率：大于95%，即固结收缩率小于5% ；
浆液稠度：8～12cm ；
浆液稳定性：倾析率，即静置沉淀后上浮水体积与总体积之比，小于5% 。
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