CN107285702A - 一种煤矿用掺杂废弃混凝土骨料的充填料浆 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种煤矿用掺杂废弃混凝土骨料的充填料浆。该充填料浆由以下质量百分比的原料组成：8～12％水泥，18～22％粉煤灰，24～28％煤矸石、22～26％废弃混凝土骨料，余量为水。本发明针对煤矿类采空区开发出一种利用废弃混凝土粗、细骨料替代煤矸石的料浆，可以满足煤矿类矿山充填的流动性及强度要求。由于大量的使用城市废弃混凝土的粗、细骨料，为城市混凝土建筑垃圾的处理提供了一种好的解决方案，有利于对环境的保护。另外，由于料浆的强度比现用的煤矸石有提高，可以进一步加强矿山的安全性。

Description

一种煤矿用掺杂废弃混凝土骨料的充填料浆
技术领域
本发明涉及一种煤矿用掺杂废弃混凝土骨料的充填料浆。
背景技术
膏体充填技术是1979年德国在格伦德铅锌矿首先发展起来的，由于膏体充填具有料浆浓度高、充填效率高、成本较低，这项技术试验成功以后在金属矿山得到较快的发展，在包括我国在内的许多国家得到应用。固体废物膏体充填不迁村采煤，就是把煤矿附近的煤矸石、粉煤灰等在地面加工制作成不需要脱水处理的牙膏状浆体，采用充填泵或重力加压，通过管道输送到井下，适时充填采空区或离层区，形成以膏体充填体为主的上覆岩层支撑体系，有效控制地表沉陷在建筑物允许值范围内，实现村庄不搬迁，安全开采建筑物下压煤，保护矿区生态环境和地下水资源。
但矸石、粉煤灰等固体废弃物在再生利用上已取得了新进展，导致充填开采原材料在数量上难以满足需求，制约了充填开采技术的全面实施。所以，亟需寻找新的替代原料。另一方面，随着我国经济建设的快速发展，每年会产生数亿吨的建筑垃圾，其中废弃混凝土约占41％，大多堆放于城市周边，既占用土地资源又污染周围环境。因此，若能将废弃混凝土用于制备充填材料，既可解决充填原材料不足的问题，又可减少废弃混凝土对环境的污染。
发明内容
本发明的目的在于提供一种煤矿用掺杂废弃混凝土骨料的充填料浆。
本发明所采取的技术方案是：
一种煤矿用掺杂废弃混凝土骨料的充填料浆，由以下质量百分比的原料组成：8～12％水泥，18～22％粉煤灰，24～28％煤矸石、22～26％废弃混凝土骨料，余量为水。
水泥为32.5、32.5R、42.5、42.5R型水泥的至少一种。
粉煤灰为Ι级或Ⅱ级F类粉煤灰中的至少一种。
煤矸石为粒径<5mm的细煤矸石和粒径为5mm～15mm的粗煤矸石组成的混合物。
煤矸石中，细煤矸石和粗煤矸石的质量比为1：(1.5～2.5)。
废弃混凝土骨料为混凝土强度是C40的建筑废料。
废弃混凝土骨料为粒径<5mm的细骨料和粒径为5mm～15mm的粗骨料组成的混合物。
废弃混凝土骨料中，细煤矸石和粗煤矸石的质量比为1：(2.3～3.9)。
本发明的有益效果是：
本发明针对煤矿类采空区开发出一种利用废弃混凝土粗、细骨料替代煤矸石的料浆，可以满足煤矿类矿山充填的流动性及强度要求。由于大量的使用城市废弃混凝土的粗、细骨料，为城市混凝土建筑垃圾的处理提供了一种好的解决方案，有利于对环境的保护。另外，由于料浆的强度比现用的煤矸石有提高，可以进一步加强矿山的安全性。
具体实施方式
一种煤矿用掺杂废弃混凝土骨料的充填料浆，由以下质量百分比的原料组成：8～12％水泥，18～22％粉煤灰，24～28％煤矸石、22～26％废弃混凝土骨料，余量为水。
优选的，一种煤矿用掺杂废弃混凝土骨料的充填料浆，由以下质量百分比的原料组成：9～11％水泥，19～21％粉煤灰，24.5～27.5％煤矸石、22.5～25.5％废弃混凝土骨料和18～20％水；进一步优选的，一种煤矿用掺杂废弃混凝土骨料的充填料浆，由以下质量百分比的原料组成：10％水泥，20％粉煤灰，24.5～27.5％煤矸石、22.5～25.5％废弃混凝土骨料和20％水。
优选的，水泥为32.5、32.5R、42.5、42.5R型水泥的至少一种；进一步优选的，水泥为42.5型水泥。该水泥为普通硅酸盐水泥。
优选的，粉煤灰为Ι级或Ⅱ级F类粉煤灰中的至少一种；进一步优选的，粉煤灰为Ⅱ级F类粉煤灰。
本发明煤矸石中各化学组分的质量百分比为：SiO2为40～50％；Al2O3为30～45％；Fe2O3为5～10％；CaO为0.1～3％；MgO为0.1～3％；TiO2为0.1～3％；K2O和Na2O为1～5％。
优选的，煤矸石为粒径<5mm的细煤矸石和粒径为5mm～15mm的粗煤矸石组成的混合物。
优选的，煤矸石中，细煤矸石和粗煤矸石的质量比为1：(1.5～2.5)；进一步优选的，煤矸石中，细煤矸石和粗煤矸石的质量比为1：(1.6～2.3)。
优选的，废弃混凝土骨料为混凝土强度是C40的建筑废料。
优选的，废弃混凝土骨料为粒径<5mm的细骨料和粒径为5mm～15mm的粗骨料组成的混合物。
优选的，废弃混凝土骨料中，细煤矸石和粗煤矸石的质量比为1：(2.3～3.9)；进一步优选的，废弃混凝土骨料中，细煤矸石和粗煤矸石的质量比为1：(2.4～3.8)。
以下通过具体的实施例对本发明的内容作进一步详细的说明。
实施例1：
实施例1的充填料浆各组份及比例如表1所示。
表1实施例1的充填料浆
原料 质量百分比
42.5型水泥 10
Ⅱ级F类粉煤灰 20
细煤矸石 8
粗煤矸石 18
废弃混凝土细骨料 7
废弃混凝土粗骨料 17
水 20
实施例2：
实施例2的充填料浆各组份及比例如表2所示。
表2实施例2的充填料浆
原料 质量百分比
42.5型水泥 10
Ⅱ级F类粉煤灰 20
细煤矸石 8.5
粗煤矸石 16
废弃混凝土细骨料 6.5
废弃混凝土粗骨料 19
水 20
实施例3：
实施例3的充填料浆各组份及比例如表3所示。
表3实施例3的充填料浆
实施例4：
实施例4的充填料浆各组份及比例如表4所示。
表4实施例4的充填料浆
原料 质量百分比
42.5型水泥 10
Ⅱ级F类粉煤灰 20
细煤矸石 9.5
粗煤矸石 18
废弃混凝土细骨料 5.5
废弃混凝土粗骨料 17
水 20
实施例5：
实施例5的充填料浆各组份及比例如表5所示。
表5实施例5的充填料浆
原料 质量百分比
42.5型水泥 10
Ⅱ级F类粉煤灰 20
细煤矸石 10
粗煤矸石 16.5
废弃混凝土细骨料 5
废弃混凝土粗骨料 18.5
水 20
实施例1～5的废弃混凝土骨料为强度C40的拆除建筑的混凝土柱子，并经破碎、筛分成粒径<5mm的细骨粒及5～15mm的粗骨料。
对比例：
现有充填料浆(对比例)的各组份及比例如表6所示。
表6对比例的充填料浆
实验方案为：
1、按实施例1～5与对比例的配方按其比例配制成砂浆，然后用搅拌机搅拌10分钟，使各组份充分混合均匀，料浆中无块状固体。
2、将锅壁四周浆体刮入锅内后，再搅拌1分钟，料浆中无固体及块状物；如有固体物凝结现象则继续搅拌，直至料浆各组分充分混合。
3、按《普通混凝土拌合物性能试验方法标准》(GB/T 50080-2016)的方法测试充填材料的坍落度及扩展度。
4、按《普通混凝土力学性能试验方法标准》(GB/T 50081-2016)的方法测试100mm*100mm*100mm试件的3天、7天、14天及28天单轴抗压强度。
实施例1～5、对比例的强度性能如表7所示，坍落度及扩展度性能如表8所示。
表7实施例和对比例的强度性能对比
表8实施例和对比例的坍落度及扩展度性能对比
从表7和表8的测试结果可以看出，本发明的利用破碎混凝土骨料细粉替代细煤矸石制作料浆后，充填体坍落度基本保持不变，扩展度明显提高，说明本发明料浆的流动性比原料浆更好，更有利于进行矿山采空区的充填。本发明料浆的强度除3天强度略微偏小外，7天、14天和28天强度都有增大。从整体看，充填体的强度没有下降，且略有提升。从煤矿充填的实际要求出发，本发明的料浆完全可以进行矿山充填。

Claims (8)

1.一种煤矿用掺杂废弃混凝土骨料的充填料浆，其特征在于：由以下质量百分比的原料组成：8～12％水泥，18～22％粉煤灰，24～28％煤矸石、22～26％废弃混凝土骨料，余量为水。
2.根据权利要求1所述的一种煤矿用掺杂废弃混凝土骨料的充填料浆，其特征在于：水泥为32.5、32.5R、42.5、42.5R型水泥的至少一种。
3.根据权利要求1所述的一种煤矿用掺杂废弃混凝土骨料的充填料浆，其特征在于：粉煤灰为Ι级或Ⅱ级F类粉煤灰中的至少一种。
4.根据权利要求1所述的一种煤矿用掺杂废弃混凝土骨料的充填料浆，其特征在于：煤矸石为粒径<5mm的细煤矸石和粒径为5mm～15mm的粗煤矸石组成的混合物。
5.根据权利要求4所述的一种煤矿用掺杂废弃混凝土骨料的充填料浆，其特征在于：煤矸石中，细煤矸石和粗煤矸石的质量比为1：(1.5～2.5)。
6.根据权利要求1所述的一种煤矿用掺杂废弃混凝土骨料的充填料浆，其特征在于：废弃混凝土骨料为混凝土强度是C40的建筑废料。
7.根据权利要求6所述的一种煤矿用掺杂废弃混凝土骨料的充填料浆，其特征在于：废弃混凝土骨料为粒径<5mm的细骨料和粒径为5mm～15mm的粗骨料组成的混合物。
8.根据权利要求7所述的一种煤矿用掺杂废弃混凝土骨料的充填料浆，其特征在于：废弃混凝土骨料中，细煤矸石和粗煤矸石的质量比为1：(2.3～3.9)。
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