CN103553489A - 一种粉煤灰水泥基充填材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种粉煤灰水泥基充填材料及其制备方法，该充填材料由粉煤灰、水泥、复合外加剂、铝粉和水按重量份数计配比70~90：5~30：1~5：0.01~0.1：60~80组合而成，其中：复合外加剂以重量份数计的配比为：灰钙粉20~60份，硫铝酸盐水泥熟料20~40份，赤泥0~30份，纯碱5~15份，烧碱0~5份。本发明具有浆体流动度大，能实现自流和自密实；初凝时间在十几分钟至几小时之间可调；发气持续时间从几分钟至几十分钟之间可调；膨胀率在1%~20%之间可调，且气泡大小均匀、硬化后无倒缩现象；抗压强度可调，28d抗压强度在1MPa至15MPa之间。本发明对生产设备及人员要求低，生产周期短，生产成本低，全过程不仅不产生三废，而且能利用固体废弃物，不影响环境。

Description

一种粉煤灰水泥基充填材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种矿山开采充填材料及其制备方法，尤其是一种粉煤灰水泥基充填材料及其制备方法。
 背景技术
煤炭是我国的主要能源，煤炭资源的开采在我国具有举足轻重的作用，面对我国煤矿开采遇到的种种问题，煤炭的无污染、安全、高效开采成为当前最为迫切的任务，而要实现煤炭的绿色安全开采，新型矿业工程材料起到举足轻重的作用。绿色开采是矿山开采发展的方向，充填开采是绿色开采的重要组成部分，尤其是在“三下 (水体、建筑物、铁路)”采煤时，必须保留60%以上的煤柱以防止地面沉降，极大地浪费资源。
从常用的充填材料来看，我国充填工艺技术的发展，经历了废石干式充填、碎石混凝土胶结充填、分级尾砂水力充填和胶结充填、高浓度棒磨砂或分级尾砂胶结充填、全尾砂膏体胶结充填的发展过程。但都存在着工艺复杂、增加运输量、劳动强度高、采空区密实效果不理想等缺点。
发明内容
本发明的目的在于提供一种水泥粉煤灰基充填材料的配方及制备方法，旨在解决现有的充填材料存在的工艺复杂、成本高、劳动强度大等问题。
为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：
一种粉煤灰水泥基充填材料，该充填材料由粉煤灰、水泥、复合外加剂、铝粉和水按重量百分比份数计配比70~90：5~30：1~5：0.01~0.1：60~80组合而成，
其中：复合外加剂以重量百分比份数计的配比为：灰钙粉20~60份，硫铝酸盐水泥熟料20~40份，赤泥0~30份，纯碱5~15份，烧碱0~5份。
进一步，所述复合外加剂以重量百分比份数计的配比为：灰钙粉2~4份，硫铝酸盐水泥熟料2~4份，赤泥0~3份，纯碱0.3~0.8份，烧碱0~0.3份。
进一步，所述充填材料中的水泥为42.5级普通硅酸盐水泥和/或32.5级复合硅酸盐水泥。
进一步，所述充填材料中的粉煤灰为电厂干排灰和/或湿排灰。
进一步，所述充填材料中的铝粉为水剂型铝粉膏。 
进一步，所述复合外加剂中的灰钙粉为消石灰粉。
进一步，所述复合外加剂中的纯碱为工业纯碱，烧碱为工业烧碱。
一种粉煤灰水泥基充填材料的制备方法，包括以下步骤：
S1：将灰钙粉3000g，硫铝酸盐水泥熟料3000g，赤泥粉3000g，纯碱1000g，加入混料机中混合均匀，经检测合格后得到复合外加剂；
S2，将粉煤灰4000g，水泥750g，复合外加剂250g，铝粉膏1.5g，加入3500g水，在搅拌机中搅拌至均匀，经检测合格后得到充填材料；
S3，将步骤S2中获得的充填材料，通过充填泵或自流进行施工。
本发明的有益效果在于：本发明提供的水泥粉煤灰基充填材料的配方及制备方法，该充填材料的配方主要由粉煤灰、硅酸盐水泥、复合外加剂、水泥、铝粉和水组合而成；复合外加剂由灰钙粉、硫铝酸盐水泥熟料、纯碱、烧碱、赤泥组成。本发明具有浆体流动度大，能实现自流和自密实；初凝时间在十几分钟至几小时之间可调；发气持续时间从几分钟至几十分钟之间可调；膨胀率在1%~20%之间可调，且气泡大小均匀、硬化后无倒缩现象；抗压强度可调，28d抗压强度在1MPa至15MPa之间。本发明对生产设备及人员要求低，生产周期短，生产成本低，全过程不仅不产生三废，而且能利用固体废弃物，不影响环境。
附图说明
图1是本发明实施例提供的复合外加剂的制备流程图；
图2是本发明实施例提供的水泥粉煤灰基充填材料的制备流程图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细描述。
一种粉煤灰水泥基充填材料，如图2所示，该充填材料由粉煤灰、水泥、复合外加剂、铝粉和水按重量百分比份数计配比70~90：5~30：1~5：0.01~0.1：60~80组合而成，
其中：复合外加剂以重量百分比份数计的配比为：灰钙粉20~60份，硫铝酸盐水泥熟料20~40份，赤泥0~30份，纯碱5~15份，烧碱0~5份。
所述复合外加剂以重量百分比份数计的配比为：灰钙粉2~4份，硫铝酸盐水泥熟料2~4份，赤泥0~3份，纯碱0.3~0.8份，烧碱0~0.3份。
所述充填材料中的水泥为42.5级普通硅酸盐水泥和/或32.5级复合硅酸盐水泥。
所述充填材料中的粉煤灰为燃煤电厂干排灰和/或湿排灰，铝粉为建材行业标准《加气混凝土用铝粉膏》JC/T 407-2008中的水剂型铝粉膏。 
所述复合外加剂中的灰钙粉为符合建材行业标准《建筑消石灰粉》JC/T481-92中一等品和/或合格品要求的消石灰粉。
所述复合外加剂中的纯碱为复合国标《工业碳酸钠》GB210-1992中一等品和/或合格品要求的工业纯碱，烧碱为符合国标《工业用氢氧化钠》GB 209-93中的一等品和/或合格品要求的工业烧碱。
本发明还提供一种粉煤灰水泥基充填材料的制备方法，包括以下步骤：
S1：将灰钙粉3000g，硫铝酸盐水泥熟料3000g，赤泥粉3000g，纯碱1000g，加入混料机中混合均匀，经检测合格后得到复合外加剂；
S2，将粉煤灰4000g，水泥750g，复合外加剂250g，铝粉膏1.5g，加入3500g水，在搅拌机中搅拌至均匀，经检测合格后得到充填材料；
S3，将步骤S2中获得的充填材料，通过充填泵或自流进行施工，所得膨胀率为10.1%，28d抗压强度为3.6MPa。
在一个实施例中，本发明的水泥粉煤灰基充填材料的各组分所占的重量百分比例为：粉煤灰70-90份，水泥5-30份，灰钙粉2~4份，硫铝酸盐水泥熟料2~4份，赤泥0~3份，纯碱0.3~0.8份，烧碱0~0.3份，铝粉0.01～0.1份，水60~80份。
在另一个实施例中，如图1和图2所示，本发明实施例的水泥粉煤灰基充填材料的制备方法包括以下步骤：
首先，将灰钙粉3000g，硫铝酸盐水泥熟料3000g，赤泥粉3000g，纯碱1000g，加入研磨混料机中混合均匀，比表面积达到350m2/kg，经检测合格后得复合外加剂；
然后，将粉煤灰4000g，水泥750g，复合外加剂250g，铝粉膏1.5g，加入3500g水，在搅拌机中搅拌至均匀，经检测合格后得充填材料；
最后，将获得的充填材料通过充填泵或自流进行施工，所得膨胀率为10.1%，28d抗压强度为3.6MPa。
本发明提供的水泥粉煤灰基充填材料的配方及制备方法，该充填材料的配方主要由粉煤灰、硅酸盐水泥、复合外加剂、水泥、铝粉和水组合而成；复合外加剂由灰钙粉、硫铝酸盐水泥熟料、纯碱、烧碱、赤泥组成。本发明具有浆体流动度大，能实现自流和自密实；初凝时间在十几分钟至几小时之间可调；发气持续时间从几分钟至几十分钟之间可调；膨胀率在1%~20%之间可调，且气泡大小均匀、硬化后无倒缩现象；抗压强度可调，28d抗压强度在1MPa至15MPa之间。本发明对生产设备及人员要求低，生产周期短，生产成本低，全过程不仅不产生三废，而且能利用固体废弃物，不影响环境。
本发明保护范围不限于上述实施方式，凡是依据本发明技术原理所作的技术变形，均落入本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种粉煤灰水泥基充填材料，其特征在于，该充填材料由粉煤灰、水泥、复合外加剂、铝粉和水按重量百分比份数计配比70~90：5~30：1~5：0.01~0.1：60~80组合而成，
其中：复合外加剂以重量百分比份数计的配比为：灰钙粉20~60份，硫铝酸盐水泥熟料20~40份，赤泥0~30份，纯碱5~15份，烧碱0~5份。
2.如权利要求1所述的粉煤灰水泥基充填材料，其特征在于，所述复合外加剂以重量百分比份数计的配比为：灰钙粉2~4份，硫铝酸盐水泥熟料2~4份，赤泥0~3份，纯碱0.3~0.8份，烧碱0~0.3份。
3.如权利要求2所述的粉煤灰水泥基充填材料，其特征在于，所述充填材料中的水泥为42.5级普通硅酸盐水泥和/或32.5级复合硅酸盐水泥。
4.如权利要求3所述的粉煤灰水泥基充填材料，其特征在于，所述充填材料中的粉煤灰为电厂干排灰和/或湿排灰。
5.如权利要求4所述的粉煤灰水泥基充填材料，其特征在于，所述充填材料中的铝粉为水剂型铝粉膏。
6.如权利要求5所述的粉煤灰水泥基充填材料，其特征在于，所述复合外加剂中的灰钙粉为消石灰粉。
7.如权利要求6所述的粉煤灰水泥基充填材料，其特征在于，所述复合外加剂中的纯碱为工业纯碱，烧碱为工业烧碱。
8.一种粉煤灰水泥基充填材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：将灰钙粉3000g，硫铝酸盐水泥熟料3000g，赤泥粉3000g，纯碱1000g，加入混料机中混合均匀，经检测合格后得到复合外加剂；
S2，将粉煤灰4000g，水泥750g，复合外加剂250g，铝粉膏1.5g，加入3500g水，在搅拌机中搅拌至均匀，经检测合格后得到充填材料；
S3，将步骤S2中获得的充填材料，通过充填泵或自流进行施工。
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