[发明专利]一种新型高强高保水粉煤灰高水材料

说明书

技术领域

本发明属于采矿领域，具体涉及煤矿开采中充填法采煤所用的长期稳定充填材料。

背景技术

矿区开采以后会带来一系列的生态问题，其中地表沉陷尤为突出。为了减小甚至避免因开采引起的建筑物沉降等问题，一般需要对采空区进行充填。

高水材料具有凝结速度快、泵送性能好、充填接顶率高和绿色环保等特点，因此近年来在矿区的支护充填等领域得到了广泛的应用。

传统的高水材料存在后期强度低、原材料成本较高和受压过程中失水严重等问题，后期强度较低影响了高水材料的充填寿命，受压过程中失水严重会加速高水材料的破坏，这些问题都在一定程度上制约着高水材料的应用和发展。

粉煤灰是我国燃煤电厂排放量最大的工业固体废物之一，不仅破坏了环境，也造成了资源浪费。

近年来，国家对环境和资源问题越来越重视，“绿色开采”成了今后矿区发展的主要方向，因此对粉煤灰进行资源的合理利用，同时提高高水材料的性能，这是和当前可持续发展的理念相符合的。

发明内容

本发明提供一种新型高强高保水粉煤灰高水材料，以解决当前高水材料存在的后期强度低、受压失水严重和生产成本高等问题，以及粉煤灰没有得到合理利用而造成的环境污染和资源浪费等问题。本发明的新型高强高保水高水材料在保留原有高水材料流动性好、凝结速度快、泵送性能好和充填接顶率高等优点的条件下，充分提高了其后期强度、降低了受压失水率，并降节约了生产成本。

为了解决以上技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种新型高强高保水粉煤灰高水材料，以质量分数计，其原料配方组成为：

甲组分中：水65%~75%，A料（硫铝酸盐水泥孰料15%~20%），B料（石灰4%~6%，石膏10%~15%），A-A料（缓凝剂1%~2%，悬浮剂2%~4%），B-B料（速凝剂0.1%~0.5%，早强剂1%~2%，分散剂1%~2%），且A:A-A:B:B-B=1:0.1:1:0.04。

乙组分中：粉煤灰的重量占甲组分中除水以外所有组分总重量的0%~30%（共分为7组，分别是0%、5%、10%、15%、20%、25%和30%）。

所述新型粉煤灰高水材料，其制备步骤主要如下：

S1：按上述质量分数分别称量各组分，将硫铝酸盐水泥、缓凝剂和悬浮剂混合制成甲组分中的A类料，将石灰、石膏、速凝剂、早强剂和悬浮剂混合制成甲组分中的B类料；

S2：将甲组分中的A料加一定量的水后，置于搅拌机中充分搅拌5~10min，制成A浆液；同时将甲组分中的B料甲一定量水后，置于搅拌机中充分搅拌5~10min，制成B浆液；

S3：将A浆液和B浆液混合，置于搅拌机中充分搅拌5~10min，制成高水材料浆液；

S4：将按比例称量的粉煤灰加入到上述高水材料浆液中，置于搅拌机中充分搅拌5~10min，制成粉煤灰高水材料浆液，搅拌均匀待其凝结后制成新型高强高保水粉煤灰高水试件。

进一步地，所述的硫铝酸盐水泥其化学成分应满足如下条件：Cao占40-45%，Al₂O₃占28-33%，SiO₂占6-13%，SO₃占8-12%。

进一步地，所述的粉煤灰为燃煤电厂的废弃物。

进一步地，所述的石灰为磨细生石灰，石膏为磨细熟石膏。

进一步地，步骤S2中所用水的温度应维持在（20±3℃）。

本发明具有以下有益效果：

（1）使用大量粉煤灰作为掺料，减少了高水原材料的用量，从而节约了成本；

（2）对工业废物粉煤灰进行回收利用，即保护了环境，又避免造成资源的浪费；

（3）相对于普通高水材料，新型高强高保水粉煤灰高水材料极大地提高了后期强度，更能满足工程的需要；

（4）相对于普通高水材料，新型高强高保水粉煤灰高水材料降低了其受压时的失水率，使其受压时不会因为失水过多而迅速破坏；

（5）新型高强高保水粉煤灰高水材料施工简单、操作方便、而且无毒无害，更加符合“绿色开采”的理念。

具体实施方式

下面结合具体的试验对本发明（一种新型高强高保水粉煤灰高水材料）进行详细的说明。

以下所述的实施例中各成分的用量是根据实际高水材料的需求量按比例确定的，水灰比（水的质量/高水材料原材料质量）设定为3：1。