CN107285702B - 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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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
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
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
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
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 (1)

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: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;所述水泥为42.5型普通硅酸盐水泥;
所述粉煤灰为Ⅱ级F类粉煤灰;
所述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%;
所述煤矸石为粒径<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:(1.6~2.3);
所述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的细骨料及5~15mm的粗骨料;废弃混凝土骨料中,细骨料和粗骨料的质量比为1:(2.4~3.8)。
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