[发明专利]一种高水充填材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种胶结材料的制备方法，具体涉及一种高水高水充填材料的制备方法，本发明还涉及该高水充填材料的制备方法及其使用方法。

技术背景

高水充填材料是80年代末90年代初研究成功的新型的胶结材料，它可替代钢材、木材使用，主要用于矿山井下充填、地下注浆、道路和地基建设等领域。高水充填材料含甲、乙两种组份，甲组份主要由高强硫铝酸盐水泥孰料或铝酸盐水泥孰料掺入外加剂磨细而制成，乙组分主要由硬石膏和石灰掺入添加剂磨细而制成，两种组份分别加水形成单一组份浆体，当这两种浆体混合后，便能快速凝结、硬化。与其他充填材料相比，如硅酸盐水泥、矿渣水泥、赤泥充填材料，高水充填材料具有速凝、早强、流动性与悬浮性好、可长距离输送、后期强度稳定、不需脱水、可单独使用也可加入骨料使用的优点。

CN1057825公开了一种矿用高水固化支护材料，其特点是：1、由Al₂O₃含量高的特种水泥加少量柠檬酸兑水配制成甲料浆液和由硬石膏、生石灰、膨润土和碳酸钙加少量碳酸钠兑水配制成乙料浆液的两种浆液混合制成；2、两种浆液混合前可单独放置12～48小时不凝固，两者混合后，15～30分钟即可凝固，凝固后6小时强度达1MPa以上，24小时强度达2～4 MPa，最终强度可达6MPa以上。

CN1500762A公开了一种单浆胶结充填材料及其使用方法，单浆胶结充填材料采用硫铝酸盐水泥熟料作为基本胶凝活化材料，以生石灰为激发剂，掺入大量工业废渣经磨细制成。该产品具有膨胀性，三天强度可达18.8MPa，水灰比为1.6时，充填体不脱水。初凝时间3小时，终凝时间6小时。上述专利，虽然工艺简单，但存在水灰比较低，凝结时间较长，早期强度低，凝结时间不易控制，容易造成堵管等问题。

研究者积极研究高强硫铝水泥和铝酸盐水泥的替代材料，王新民、尹新才等在《铁铝型高水速凝充填材料物化性能的研究》中，公开了一种高水充填材料的制备，甲料使用铁铝水泥熟料，在水灰比为2.0～2.25:1时其8小时强度为1.0～1.2 MPa，1天强度为1.5～2.0MPa，七天强度为4.0～4.5MPa，均低于产品标准的要求。

李家和、王政等人在《硫铝酸盐基高水材料强度与微观结构研究》中公开的高水充填填料包括：以硫铝酸盐水泥熟料为甲组分，石膏、石灰、亚硝酸钠、促凝剂、悬浮剂、稳定剂等按一定比例混合制成乙组分，其制备方法是分别称取等量甲组分和乙组分按水固比2.27制得甲、乙两组分的单独浆体。其制得的高水充填材料的强度最高为4.82MPa。

赵传抑,胡乃联等在《充填胶凝材料的发展与应用》中公开了一种高水材料的制备，配料主要包括铝酸盐水泥、石灰、石膏、速凝剂、解凝剂、悬浮剂等。其体积含水率可高达70%以上，1h凝固强度可达0.5-l.0MPa。2h抗压强度为1.5-2.0MPa,8h 抗压强度达2.5-3.0 MPa,24h抗压强度达3.0-4.0 MPa,7d 以上抗压强度可达到5.0MPa以上，最终的强度可达8.0M Pa。但其需使用特殊烧制的高强度级别铝酸盐水泥熟料，制约了其的应用，使用低强度级别的铝酸盐水泥熟料，早期强度虽然也较高，但是后期强度达不到4.5MPa。

现有高水充填材料产品使用的原材料为用于生产62.5MPa以上硫铝酸盐水泥的熟料或特殊烧制的铝酸盐水泥熟料来制备甲组份，高强度级别62.5MPa以上硫铝酸盐水泥的熟料和特殊烧制的铝酸盐熟料原材料品质及煅烧要求高，国内只有少数几个厂家能够生产，不仅售价高，而且产品大部分主要销往国外，严重制约了高水充填材料在国内的推广应用。此外，现有的高水充填材料在失水后，重量减轻，表面大量泛碱，会影响表观及有可能造成环境污染。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是现有的高水充填材料的甲组分的原材料为单一组分硫铝酸盐水泥熟料，导致对材料强度要求高，致使高水充填材料不能得到普遍应用。

本发明所要解决的另一个技术问题是现有的高水充填材料失水后表面大量泛碱问题。

为此，本发明提供了一种高水充填材料，包括甲组分，所述的甲组分包括下述组分：

硫铝酸盐水泥熟料52.4wt%～95wt%       铝酸盐水泥熟料2.7wt%～39wt%

缓凝剂0.3wt%～2wt%                         第一悬浮剂1.5wt%～8wt%。

优选地，所述的高水充填材料还包括与所述甲组分配合使用的乙组分，所述的乙组分包括下述组分：