CN104891939B - 一种坑木替代材料及制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种坑木替代材料及制备方法，它涉及新型建筑材料技术领域。它主要由主料、纤维、复合外加剂三种组分组成，其中主料包含氧化镁粉100份、六水氯化镁溶液70‑90份、粉煤灰10‑15份、锯末12‑15份、水5‑8份；复合外加剂包含减水剂1‑4份、缓凝剂0.2‑0.4份和改性剂2‑4份；纤维包含玻璃纤维和竹青，其中玻璃纤维2‑4份，竹青25‑45根。它将具有高抗压强度、高抗折强度的氯氧镁水泥与木屑、粉煤灰等固体废弃物结合在一起，材料的成本低，且它的制备方法简单易行，对生产设备及人员要求低，且它的生产周期短，全过程不产生三废，不影响环境和工人健康。
Description
技术领域
本发明涉及的是新型建筑材料技术领域，具体涉及一种坑木替代材料及其制备方法。
背景技术
在采用大采高工作面采煤时，为防止瓦斯突出，需在工作面尾部留有一条瓦斯尾巷。为保证工作面机尾上隅角通风的需要，在机尾打木垛来预留通风通道，且木垛不再回收。设垛高为4.5m，其板梁规格为R(150～200)×1500mm，则每垛需消耗3.18～4.24m3木材，这样每千米需耗木材1272～1696m3，木材不考虑加工成本，仅按原木直接成本1200元／m3计算，则每1000m巷道购买木材需要的费用为153～204万元。木材如此大量的被消耗，不仅会吃掉大量的森林资源，对环保不利，而且也会给矿上带来较大的经济负担。
发明内容
针对现有技术上存在的不足，本发明目的是在于提供一种坑木替代材料及其制备方法。
为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现：本发明的坑木替代材料主要由主料、纤维、复合外加剂三种组分组成，其中主料包含氧化镁粉100份、六水氯化镁溶液70-90份、粉煤灰10-15份、锯末12-15份、水5-8份；复合外加剂包含减水剂1-4份、缓凝剂0.2-0.4份和改性剂2-4份；纤维包含玻璃纤维和竹青，其中玻璃纤维2-4份，竹青25-45根。
所述的六水氯化镁溶液是由六水氯化镁与水配制而成，其溶液浓度为22％～30％，其中六水氯化镁为光卤石(KMgCl3·6H2O)中提炼KCl后的副产物。
所述的锯末为木屑，含水量为10％～20％，含泥量小于5％。
所述的减水剂为萘系减水剂，缓凝剂为磷酸，改性剂为硫酸亚铁。
本发明的坑木替代材料的制备方法为：步骤一，将上述配方中的氧化镁粉、六水氯化镁溶液、粉煤灰、锯末、水和复合外加剂加入搅拌机中，搅拌至均匀，得到氯氧镁水泥浆体；
步骤二，将氯氧镁水泥浆体倒入模具，厚度为4-8mm，摊平后加入1-4mm厚的玻璃纤维，其长度为600-1000mm，在玻璃纤维上放置3根竹青，再倒入4-8mm厚的氯氧镁水泥浆体，摸平后将Φ75mm×1800mm的塑料管放入模具中，然后倒入料浆，至塑料管上方4-8mm处，摸平后加入1-4mm厚的中碱玻璃纤维，再倒入4-8mm的料浆摸平；
步骤三，将成型好的试件在模具中放置6-8小时后，拆模，在成型室内放置24h-36h后移至养护室内堆放，养护28-30天后即可使用。
本发明的有益效果为：它将具有高抗压强度、高抗折强度的氯氧镁水泥与木屑、粉煤灰等固体废弃物结合在一起，材料的成本低，且它的制备方法简单易行，对生产设备及人员要求低，且它的生产周期短，全过程不产生三废，不影响环境和工人健康。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式来详细说明本发明；
图1为坑木替代材料垛的力-位移曲线图；
图2为纯木材垛的力-位移曲线图；
图3为该坑木替代材料和木材混合垛的力-位移曲线图；
图4为各种垛体的承载力和变形量之间的关系表。
具体实施方式
为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。
参照图1，本具体实施方式采用以下技术方案：本发明的坑木替代材料主要由主料、纤维、复合外加剂三种组分组成，其中主料包含氧化镁粉100份、六水氯化镁溶液70-90份、粉煤灰10-15份、锯末12-15份、水5-8份；复合外加剂包含减水剂1-4份、缓凝剂0.2-0.4份和改性剂2-4份；纤维包含玻璃纤维和竹青，其中玻璃纤维2-4份，竹青25-45根。
所述的六水氯化镁溶液是由六水氯化镁与水配制而成，其溶液浓度为22％～30％，其中六水氯化镁为光卤石(KMgCl3·6H2O)中提炼KCl后的副产物。
所述的锯末为木屑，含水量为10％～20％，含泥量小于5％。
所述的减水剂为萘系减水剂，缓凝剂为磷酸，改性剂为硫酸亚铁。
本发明的坑木替代材料的制备方法为：步骤一，将氧化镁粉1000g、六水氯化镁溶液800g、粉煤灰150g、锯末120g、水50g和复合外加剂30g加入搅拌机中，搅拌至均匀，得到氯氧镁水泥浆体；
步骤二，将料浆倒入模具，厚度为5mm，摊平后加入2mm厚的中碱玻璃纤维(其长度600-1000mm)，在玻璃纤维上放置3根1200mm长的竹青，再倒入5mm厚的料浆，摸平后将Φ75mm×1800mm的塑料管放入模具中，然后倒入料浆，至塑料管上方5mm处，摸平后加入2mm厚的中碱玻璃纤维，再倒入5mm的料浆摸平；
步骤三，将成型好的试件在模具中放置6-8小时后，拆模，在成型室内放置24h-36h后移至养护室内堆放，养护28-30天后即可使用。
为了更好的测试该替代材料的性能，在实验室分三种情况进行了替代材料与木材垛的承载与破坏情况的模拟试验，一是采用本发明中坑木 替代材料垛，二是纯木材垛，三是该坑木替代材料和木材混合垛。
参照图1，通过测试，可以得出以下结论：坑木替代材料垛的最大承载能力是59.2t，残余承载力在16t～32t之间，从多组的纯替代材料垛承载力测试可以得出，替代材料垛的最大承载力在50t～65t之间，因此坑木替代材料垛具有压缩率小，早期承载力上升快的特点。
参照图2，可以得出以下结论：纯木材垛当加载到26t时，坑木开裂，但是随着坑木的压实，其承载能力继续增大，能达到50t以上，其变形量也很大，因此纯木材垛具有压缩率大，承载力缓慢上升的特点。
参照图3-4，可以得出以下结论：在压缩率为10％～15％之间时，承载力达到一个较大值，坑木替代材料和木材混合垛承载力接近48t，在压缩率为15％～45％之间时，可以看作为稳定阶段，在此阶段，坑木替代材料和木材混合垛的承载力徘徊在16t～32t之间，当压缩率大于45％时，进入反弹阶段，在反弹阶段，承载力又出现了持续上升的现象，坑木替代材料和木材混合垛的反弹阶段承载力达到了64t。
从以上试验测试结果的分析可以得出，采用替代材料和坑木的混合垛，可以将二者的优点结合起来，即具有早期承载力大、压缩率大、又具有后期承载力持续增长的特点。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (3)
1.一种坑木替代材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法为：
步骤一，将氧化镁粉1000g、六水氯化镁溶液800g、粉煤灰150g、锯末120g、水50g和复合外加剂30g加入搅拌机中，搅拌至均匀，得到氯氧镁水泥浆体，所述复合外加剂包含萘系减水剂1-4份、磷酸缓凝剂0.2-0.4份和硫酸亚铁改性剂2-4份；所述六水氯化镁溶液是由六水氯化镁与水配制而成，溶液浓度为22％～30％；所述锯末为木屑，含水量为10％～20％，含泥量小于5％；
步骤二，将所述氯氧镁水泥浆体倒入模具，厚度为5mm，摊平后加入2mm厚的中碱玻璃纤维，所述玻璃纤维的长度为600-1000mm，在所述玻璃纤维上放置3根1200mm长的竹青，再倒入5mm厚的所述氯氧镁水泥浆体，摸平后将Φ75mm×1800mm的塑料管放入模具中，然后倒入所述氯氧镁水泥浆体至塑料管上方5mm处，摸平后加入2mm厚的中碱玻璃纤维，再倒入5mm的所述氯氧镁水泥浆体摸平；
步骤三，将成型好的试件在模具中放置6-8小时后，拆模，在成型室内放置24h-36h后移至养护室内堆放，养护28-30天后即可使用。
2.根据权利要求1所述的坑木替代材料的制备方法，其特征在于，所述六水氯化镁为光卤石(KMgCl3·6H2O)中提炼KCl后的副产物。
3.一种混合垛，其特征在于，由权利要求1所述的制备方法制备的坑木替代材料和木材混合而成。
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| GR01 | Patent grant | ||
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| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
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Granted publication date: 20171128 |