本發(fā)明涉及綠色低碳巖土材料，具體涉及一種固廢流態(tài)回填料及其制備與性能調控方法。

背景技術：

1、目前，工業(yè)固廢排放量大，綜合利用率低，占用大量土地，造成環(huán)境污染等風險，亟需尋找規(guī)?；玫挠行窘洝?/p>

2、在建筑、交通基礎設施建設過程中，不可避免地會遇到填筑工程施工工況，這些填筑工程多采用素土或灰土夯實回填工藝進行施工。然而，對于基坑肥槽、管道溝槽、路基三背等回填工程，多面臨施工場地小、回填空間窄、異形空間受限等施工難題，導致回填土夯實質量不穩(wěn)定，難以達到設計要求，由此引發(fā)的路基不均勻沉降、管道沉陷破壞等案例時有發(fā)生。因此，為保證回填質量、加快工期進度，部分工程往往改用素混凝土代替素土、灰土進行回填，導致施工成本大幅增加。

3、流態(tài)回填料是近年來發(fā)展起來的一種低碳巖土工程材料，以溜槽、泵送等方式直接澆筑，利用其流動性和自密實性實現有效回填，減少了傳統(tǒng)素土、灰土回填的壓實工序，解決了建設領域回填工程中回填周期長、人工成本高、回填質量難以保障等問題，而且可實現大宗固廢的資源化循環(huán)利用，在工程應用中具有無可替代的技術優(yōu)勢。目前，工程中所采用的流態(tài)回填料是由土料、固化劑、水以及外加劑按一定比例混合而成，其中土料多采用工程渣土、廢棄淤泥等，其物理化學性質對流態(tài)回填料的影響極大，導致流態(tài)回填料的工作性能和力學性能不穩(wěn)定；固化劑多采用水泥或水泥與工業(yè)固廢的混合料，水泥摻量大、成本高，對高含水率的渣土、淤泥固化效果差，且水泥生產存在高資源消耗、高能耗、高污染排放等缺點，因此應用受到限制；目前流態(tài)回填料所采用的外加劑與混凝土外加劑基本相同，以減水劑、早強劑和緩凝劑等為主，但這些外加劑的種類和成分并不完全適用于流態(tài)回填料，對流態(tài)回填料的性能調節(jié)效果有限，因此缺少適用于流態(tài)回填料的專用外加劑。此外，流態(tài)回填料的應用場景廣泛，不同工程應用場景對流態(tài)回填料的性能要求不同，目前流態(tài)回填料的制備仍缺少合理有效的配比優(yōu)化和性能調控方法，這顯然不利于其在實際工程中的推廣應用，因此需要從材料體系、性能要求等多個環(huán)節(jié)提出性能調控方法。

4、鑒于上述流態(tài)回填料制備中存在的技術問題，本發(fā)明人基于從事此類材料多年的工程經驗及專業(yè)理論知識，通過對建筑固廢和工業(yè)固廢資源化利用、外加劑綜合應用等方面的技術創(chuàng)新，開發(fā)一種固廢流態(tài)回填料及其制備與性能調控方法。

技術實現思路

1、針對上述技術問題，本發(fā)明提供一種固廢流態(tài)回填料及其制備與性能調控方法。

2、技術方案：一種固廢流態(tài)回填料，由固廢基體材料、水和綜合性能調節(jié)劑均勻攪拌形成；

3、所述固廢基體材料由建筑固廢材料、工業(yè)廢渣固化劑和粉煤灰組成；

4、所述建筑固廢材料為再生微粉、再生細骨料的一種或二者復合而成；

5、所述工業(yè)廢渣固化劑包括以下重量份的組分：電石渣粉20-30份，礦渣粉55-70份，鋼渣粉5-10份，脫硫石膏5-10份，納米氧化鋁2-4份，硫鋁酸鈣2-4份；

6、所述綜合性能調節(jié)劑包括以下重量份的組分：聚羧酸系減水劑65-85份，二乙醇單異丙醇胺5-10份，檸檬酸鈉5-10份，麥芽糊精2-8份，硅酸鈉3-6份，蓖麻油磺酸鈉2-5份，氫氧化鈉1-2份。

7、進一步地，所述再生微粉是由廢棄混凝土破碎、粉磨而成的粒徑小于0.075mm的建筑固廢材料；所述再生細骨料是由廢棄混凝土破碎、粉磨而成的粒徑范圍為0.075-4.75mm的建筑固廢材料。

8、進一步地，所述工業(yè)廢渣固化劑的制備方法如下：

9、s1：將電石渣、礦渣、鋼渣、電廠石膏四種工業(yè)廢渣烘干、研磨、選粉，分別得到電石渣粉、礦渣粉、鋼渣粉和脫硫石膏，粒徑分布范圍為1-30um；

10、s2：將電石渣粉、礦渣粉、鋼渣粉和脫硫石膏均勻混合；

11、s3：摻入納米氧化鋁和硫鋁酸鈣粉末，充分混合均勻得到所述工業(yè)廢渣固化劑。

12、進一步地，所述綜合性能調節(jié)劑的制備方法如下：

13、s1：將聚羧酸系減水劑、二乙醇單異丙醇胺和蓖麻油磺酸鈉溶液均勻混合，加熱至35-45℃，充分攪拌后超聲震蕩5-10min，得到混合溶液a；

14、s2：將naoh粉末溶解于水中，配制成0.001mol/l的naoh溶液，將檸檬酸鈉、硅酸鈉和麥芽糊精粉末混合后加入所述的naoh溶液中，并置于超聲波粉碎機超聲分散，分散時間10-15min，分散溶解后均勻攪拌5-10min，得到混合溶液b；

15、s3：將上述得到的混合溶液a與混合溶液b均勻混合，充分攪拌后超聲震蕩8-15min，得到所述綜合性能調節(jié)劑。

16、進一步地，所述粉煤灰為燃煤電廠排放收集的細灰，其標準等級不低于二級。

17、一種固廢流態(tài)回填料的制備與性能調控方法，包括以下步驟：

18、s1：采用由再生微粉、工業(yè)廢渣固化劑和粉煤灰組成的固廢基體材料、水以及綜合性能調節(jié)劑制備固廢流態(tài)回填料，所述固廢基體材料總質量為100，其中再生微粉、工業(yè)廢渣固化劑和粉煤灰的質量比為76-88：6-12：6-12，水固比（水與固廢基體材料的質量之比）為0.20-0.26，綜合性能調節(jié)劑摻量為固廢基體材料質量的1.0%-2.0%；

19、通過正交試驗確定固廢基體材料組分的最優(yōu)配合比以及水固比的合理取值范圍；所述正交試驗包括以下步驟：

20、s11：固定綜合性能調節(jié)劑的摻量，梯度設置工業(yè)廢渣固化劑和粉煤灰的摻量以及水固比，采用正交試驗法設計多組固廢流態(tài)回填料試樣的配合比；

21、s12：按照設計的配合比，稱取相應量的再生微粉、工業(yè)廢渣固化劑和粉煤灰均勻混合后，加入到砂漿攪拌機中，然后加入對應量的水，均勻攪拌得到混合物c，在混合物c中加入對應量的綜合性能調節(jié)劑，持續(xù)攪拌均勻后得到所述的固廢流態(tài)回填料；

22、s13：首先測試各組固廢流態(tài)回填料的流動度，然后將各組固廢流態(tài)回填料分別裝入圓柱形模具中，養(yǎng)護28天后得到固廢流態(tài)回填料固化試樣，分別測試各組固化試樣的抗壓強度；

23、s14：將測得的流動度、抗壓強度與流動度設計值、抗壓強度設計值進行對比分析，綜合確定固廢基體材料的最優(yōu)配合比以及水固比的合理取值范圍；

24、s2：通過s1制備的固廢流態(tài)回填料的最大抗壓強度仍低于抗壓強度設計值時，則在s1確定的試樣最優(yōu)配合比基礎上，采用再生細骨料部分或全部取代再生微粉重新進行制備固廢流態(tài)回填料，梯度設置再生細骨料的取代率；對不同再生細骨料取代率下的固廢流態(tài)回填料試樣的流動度和抗壓強度進行測定，分析再生細骨料取代率對固廢流態(tài)回填料性能的影響，并綜合確定再生細骨料取代率的合理取值范圍；

25、s3：通過s2使用再生細骨料取代后，固廢流態(tài)回填料的最大抗壓強度仍不能滿足抗壓強度設計值時，則在s2確定的最優(yōu)配合比基礎上，梯度增加固廢基體材料中工業(yè)廢渣固化劑的摻量，并梯度減少水固比，直至固廢流態(tài)回填料的抗壓強度和流動度均滿足對應的設計值；

26、s4：在s3的步驟調節(jié)固廢流態(tài)回填料的抗壓強度和流動度均滿足對應的設計值后，通過梯度改變綜合性能調節(jié)劑的摻量來調控固廢流態(tài)回填料的初凝時間、終凝時間和泌水性。

27、優(yōu)選的，s11選取工業(yè)廢渣固化劑摻量為固廢基體材料總質量的6%、8%、10%和12%，粉煤灰摻量為固廢基體材料總質量的6%、8%、10%、12%，水固比為0.20、0.22、0.24、0.26，固定綜合性能調節(jié)劑摻量為1.5%不變，采用正交試驗法設計得到16組不同配合比的固廢流態(tài)回填料試樣。

28、優(yōu)選的，s2中再生細骨料取代率由10%梯度增加至100%；間隔以10%為梯度。

29、優(yōu)選的，s3中工業(yè)廢渣固化劑的摻量增加梯度為1%，水固比的減少梯度為0.005。

30、優(yōu)選的，s4中綜合性能調節(jié)劑的摻量梯度增加量為0.25%。

31、有益效果

32、（1）規(guī)?；媒ㄖ虖U（再生微粉、再生細骨料）、工業(yè)廢渣固化劑、粉煤灰等固廢基體材料制備生產固廢流態(tài)回填料，可有效解決建筑垃圾和工業(yè)廢渣大量堆放問題，減少了大宗固廢堆積對環(huán)境的污染，實現了工程建設與固廢綜合利用有效協(xié)同。

33、（2）通過改變固廢基體材料的配合比、水固比以及再生細骨料摻量等參數對固廢流態(tài)回填料的性能進行調控，可制備出強度在0.6-12mpa范圍可控、工作性能優(yōu)異且性能穩(wěn)定的流態(tài)回填料，滿足了多元化的工程應用需求，降低了工程成本，實現了建設領域回填工程的低碳環(huán)保、經濟高效的發(fā)展目標。

34、（3）采用本發(fā)明制備的綜合性能調節(jié)劑可以明顯增強固廢流態(tài)回填料的抗離析性、抗收縮性能以及抗壓強度，并且能夠有效調節(jié)固廢流態(tài)回填料的流動性和凝結時間，因此對固廢流態(tài)回填料的工作性能的改善和力學性能的提高具有重要作用。