为解决传统水泥基注浆材料成本高、能耗和污染大等问题,基于固废材料协同效应,以CFB粉煤灰(CFBFA)、钢渣微粉(SS)、高炉矿渣(BFS)和脱硫石膏(FGD)为原材料制备新型绿色环保的公路路基及桥隧下伏采空区全固废注浆材料。通过系列室内试验,研究了不同CFBFA掺量(80%、60%、50%、40%、20%)、水固比(1∶1.3、1∶1.4、1∶1.5、1∶1.6)及SS与BFS质量比(8∶2、6∶4)等因素对浆料的密度、流动度、析水率、结石率以及结石体单轴抗压强度(UCS)的影响,并结合XRD、TG、SEM等微观试验,分析了水化作用机理。研究结果表明:水固比相同时,随CFBFA掺量的增加,浆料流动度、结石率增大,而密度、析水率和UCS减小;原材料配比相同时,随水固比增大,浆料析水率增加,流动度、密度、结石率及UCS减小;水固比与CFBFA掺量相同时,随SS与BFS比值增大,浆料密度与析水率增大,流动度、结石率与UCS减小;CFBFA掺量、水固比对浆料工作性能的影响均显著,且CFBFA、BFS掺量对UCS影响大;结石体28 d UCS试件中仅有A1组的小于0.6 MPa,且最大值达16.71 MPa。综合考虑浆料工作、力学性能,同时结合经济性,提出了公路路基、桥隧下伏采空区注浆材料的施工建议配合比。浆料水化产物主要为C—S—(A)—H、AFt及Ca(OH)2,减小水固比、增加SS与BFS掺量、提高试件养护龄期均可使水化产物(C—S—(A)—H、AFt)数量增多,试件更密实,UCS更高,且BFS掺量增加有助于Ca(OH)2二次水化和AFt等水化产物的生成。实际应用中,通过调整CFBFA、SS、BFS与FGD全固废注浆材料配合比,其工作性能及UCS均能满足相关规范的要求,用于采空区注浆是切实可行的。
