[发明专利]一种深热井巷热害隔离材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种深热井巷热害隔离材料及其制备方法，属于矿井围岩热害控制和建筑热环境领域。其包括如下重量份数的组分，改性粉煤灰0‑300，水泥100‑800，中粗砂500‑900，水300‑600，有机纤维10‑15，早强剂5‑15，复配发泡剂3‑15，添加剂5‑10。本发明选用了经物理活化和化学激发的改性粉煤灰，使粉煤灰中更多的活性火山灰能够参与水化反应，有效节省了高标号水泥用量，改善了拌和物的和易性，减少水化热、热膨胀性，提高抗压和抗渗能力；本发明选用了有机纤维和添加剂，增强了抗折强度、可变形性，可有效抑制收缩开裂；经测定其导热系数为0.08‑0.18W/(m·K)，具备了优良的热害阻隔能力；本发明配方简单，稳泡时间长，导热系数低，适用于井下巷道保温隔热、外墙保温以及制作非承重墙体。

技术领域

本发明可用于深热井巷围岩隔热和外墙保温，以达到热害控制和节能减排之目的，属于矿井围岩热害控制和建筑热环境技术领域，特别是一种深热井巷热害隔离材料及其制备方法。

背景技术

深热矿井的高温热环境危害主要有：① 严重侵害矿工身心健康；② 降低劳动生产率；③ 影响企业安全生产。随着矿井开采深度的增加，热害愈发严重，这其中围岩传热是巷道热害的主要成因之一。在巷道掘进期间且通风系统还没有形成回路的情况下，除了机械制冷降温措施外，如何有效隔断或者延缓巷道围岩传热是防控井巷热害急需克服的难题。

检索本领域文献，发现已有不少研究者开展了隔热材料研究。如，授权公告号为CN110105026A的中国专利，提供了一种粉煤灰高强泡沫混凝土配方，但其仅适用于地面建筑的外墙保温及隔墙，用于深热井巷热害防治时，材料配方的抗压、抗折强度无法满足相应要求。公开号为CN102199044A的中国专利，提供了一种复合纤维增强泡沫混凝土，以期改善泡沫混凝土的收缩开裂现象，但作用有限。现有的井下隔热材料多采用泡沫玻璃、泡沫铝、泡沫陶瓷等，其隔热阻燃材料价格高，制作能耗高，寿命周期短。膨胀珍珠岩等颗粒状松散保温材料吸水率高，松散不易使用。尤其是应用于深井围岩时，上述材料抗压、抗折强度低，很容易压裂破碎，形成裂隙通道，降低甚至起不到隔热效果。

发明内容

针对上述问题，本发明提供一种深热井巷热害隔离材料，应用于矿井围岩热害控制和建筑热环境领域；目的在于提高其抗折强度和抗收缩开裂能力，更主要的是进一步降低导热系数，提高热害阻隔能力。同时基于低碳、绿色发展理念，遴选新型泡沫混凝土隔热材料的原料时，选择工业废弃物——粉煤灰作为主要成分之一。

为达到上述目的，本发明是按照以下技术方案实施的：

一种深热井巷热害隔离材料，包括如下重量份数的组分，改性粉煤灰0-300，水泥100-800，中粗砂500-900，水300-600，有机纤维10-15，早强剂5-15，复配发泡剂3-15，添加剂5-10；

作为优选，所述改性粉煤灰经物理活化和化学激发的粉煤灰，所述物理活化为：采用气流磨对粉煤灰进行超细加工以改变其表面结构、颗粒组成，经超细加工的粉煤灰粒径D₉₅在7.0 μm之内，所述化学激发为添加自配的粉煤灰活性剂，所述粉煤灰活性剂包括碱性部分、增铝成分和增钙成分，所述碱性部分使用Ca(OH)₂，所述增铝成分为Al₂O₃，所述增钙成分为CaSO₄；所述粉煤灰为符合《硅酸盐建筑制品用粉煤灰》中I级或II级的粉煤灰，使用物理活化和化学激发剂对粉煤灰激发，利用扫描电镜测试激发前后粉煤灰的微观形貌，发现激发后粉煤灰中的硬质玻璃体被侵蚀，使得更多的活性火山灰能够参与混凝土的水化反应，提高了其抗压强度；

作为优选，所述复配发泡剂由以下质量百分比的成分组成：表面活性剂53%、稳定剂7%、蛋白活性剂37%、增黏剂3%；

作为优选，所述表面活性剂为十二烷基苯磺酸钠，所述蛋白活性剂为动物蛋白发泡剂，所述稳定剂为硅酮酰胺，所述增黏剂为羧甲基纤维素钠；