CN109761567B - 一种高强高保水高水材料及其制备方法 - Google Patents

一种高强高保水高水材料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及材料技术领域，公开一种高强高保水高水材料，包括质量比为1：1的组合物A和组合物B；其中，组合物A包括质量百分比的以下组分：水60％～72％，硫铝酸盐水泥熟料22.6％～35％，硅酸钙2％～4％，悬浮剂1％～1.4％；组合物B包括质量百分比的以下组分：水60％～72％，石灰4％～6％，石膏10％～15％，石粉5％～10％，粉煤灰3％～8％，分散剂0.1％～1％。本发明的高强高保水高水材料保留了原有高水材料流动性好的优点，可实现长距离输送；还充分提高了其后期强度，使最终强度提高到10MPa左右，强度提高40％～60％，使其更好的满足现场应用的需要。

Description

一种高强高保水高水材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及材料技术领域，具体涉及一种矿用充填和加固材料及其制备方法，更具体地说是一种高强高保水高水材料及其制备方法。
背景技术
高水材料是一种用途广泛的矿山充填加固材料，主要应用于煤矿沿空留巷巷旁支护，采空区堵漏、灭火、阻燃、填充，煤矿井下砌碹、U型钢壁后充填，注浆堵水，矿山废料充填的胶结，矿山采空区、空洞充填等。
然而，现有高水材料强度较低，一般28d强度4～6Mpa，后期强度低，影响了高水材料的应用范围。CN107417228A公开了一种新型高强高保水粉煤灰高水材料，由甲和乙两大部分配制而成，其中甲组分由水65％～75％，A料(硫铝酸盐水泥孰料15％～20％)，B料(石灰4％～6％，石膏10％～15％)，A-A料(缓凝剂1％～2％，悬浮剂2％～4％)，B-B料(速凝剂0.1％～0.5％，早强剂1％～2％，分散剂1％～2％)组成，且A:A-A:B:B-B＝1:0.1:1:0.04。乙组分粉煤灰的重量可达甲组分中除水以外所有组分总重量的30％。但是其28d后期强度为700Kpa，不能满足沿空留巷巷旁支护以及充填开采等的需要。
为了提高高水材料的后期强度，亟需开发一种高强高保水高水材料及其制备方法。
发明内容
针对上述存在的问题，本发明的目的在于提供了一种高强高保水高水材料及其制备方法。本发明解决了高水材料后期强度较低的问题，最终强度提高到10MPa左右，使其更好的满足现场应用的需要。
本发明为实现上述目的，采取以下技术方案予以实现：
一种高强高保水高水材料，包括质量比为1：1的组合物A和组合物B；其中，
组合物A包括质量百分比的以下组分：水60％～72％，硫铝酸盐水泥熟料22.6％～35％，硅酸钙2％～4％，悬浮剂1％～1.4％；
组合物B包括质量百分比的以下组分：水60％～72％，石灰4％～6％，石膏10％～15％，石粉5％～10％，粉煤灰3％～8％，分散剂0.1％～1％。
优选地，组合物A包括水240ml，硫铝酸盐水泥熟料140g，硅酸钙16g，悬浮剂4g；组合物B包括水240ml，石灰24g，石膏60g，石粉40g，粉煤灰32g，分散剂4g。
优选地，所述硫铝酸盐水泥熟料包括质量百分比的以下组分：A12O3 32～40％，CaO36～40％，SO3 8～15％；比表面积＞400m2/kg。
优选地，所述石粉包括石灰石粉、白云石粉、石英粉中的一种或组合。
优选地，所述石灰和石膏的有效成分在90％以上，0.08毫米细度筛余＜10％。
本发明的另一目的在于公开上述高强高保水高水材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)将组合物A中的硫铝酸盐水泥熟料与硅酸钙、悬浮剂混合，加水搅拌，制得料浆A；将组合物B中的石灰、石膏、石粉、粉煤灰、分散剂混合，加水搅拌，制得料浆B；
(2)将料浆A与料浆B混合，搅拌，制得高水材料浆液；
(3)将高水材料浆液倒入模具，制成高水材料试块。
优选地，步骤(1)中：将组合物A中的硫铝酸盐水泥熟料与硅酸钙、悬浮剂混合，加水搅拌3～5分钟，制得料浆A；将组合物B中的石灰、石膏、石粉、粉煤灰、分散剂混合，加水搅拌3～5分钟，制得料浆B。
优选地，步骤(2)中：将料浆A与料浆B混合，搅拌3～5分钟，制得高水材料浆液。
硫铝酸盐水泥熟料水化后，生成大量钙矾石晶体。钙矾石晶体相互搭接、交错，提高了早期强度。硅酸钙的加入，促进了C-S-H凝胶的生成，该凝胶是固结体后期强度的保障。石粉、粉煤灰可以作为材料的细骨料，在不影响材料流动性的情况下，与其他水化物搭接交错，提高固结体的强度。
与现有技术相比，本发明的有益效果如下：
本发明的高强高保水高水材料保留了原有高水材料流动性好的优点，可实现长距离输送；还充分提高了其后期强度，使最终强度提高到10MPa左右，强度提高40％～60％，使其更好的满足现场应用的需要。
具体实施方式
以下结合具体实施例来对本发明作进一步的说明。
实施例1
一种高强高保水高水材料，包括质量比为1：1的组合物A和组合物B。其中：组合物A包括质量百分比的以下组分：水60％～72％，硫铝酸盐水泥熟料22.6％～35％，硅酸钙2％～4％，悬浮剂1％～1.4％；组合物B包括质量百分比的以下组分：水60％～72％，石灰4％～6％，石膏10％～15％，石粉5％～10％，粉煤灰3％～8％，分散剂0.1％～1％。
硫铝酸盐水泥熟料包括质量百分比的以下组分：A12O3 32～40％，CaO 36～40％，SO3 8～15％；比表面积＞400m2/kg。石粉包括石灰石粉、白云石粉、石英粉中的一种或组合。石灰和石膏的有效成分在90％以上，0.08毫米细度筛余＜10％。
上述高强高保水高水材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)将组合物A中的硫铝酸盐水泥熟料与硅酸钙，悬浮剂混合，加水搅拌3～5分钟，制得料浆A；将组合物B中的石灰、石膏、石粉、粉煤灰、分散剂混合，加水搅拌3～5分钟，制得料浆B；
(2)将料浆A与料浆B混合，搅拌3～5分钟，制得高水材料浆液；
(3)将高水材料浆液倒入模具，制成高水材料试块。
实施例2
一种高强高保水高水材料，包括组合物A和组合物B，其中组合物A配方为：水240ml，硫铝酸盐水泥熟料140g，硅酸钙16g，悬浮剂4g；组合物B配方为：水240ml，石灰24g，石膏60g，石粉40g，粉煤灰32g，分散剂4g。
硫铝酸盐水泥熟料包括质量百分比的以下组分：A12O3 32～40％，CaO 36～40％，SO3 8～15％；比表面积＞400m2/kg。石粉包括石灰石粉、白云石粉、石英粉中的一种或组合。石灰和石膏的有效成分在90％以上，0.08毫米细度筛余＜10％。
上述高强高保水高水材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)将组合物A中的硫铝酸盐水泥熟料与硅酸钙混合，加水搅拌3～5分钟，制得料浆A；将组合物B中的石灰、石膏、石粉、粉煤灰、分散剂混合，加水搅拌3～5分钟，制得料浆B；
(2)将料浆A与料浆B混合，搅拌3～5分钟，制得高水材料浆液；
(3)将高水材料浆液倒入模具，制成高水材料试块。
经检测，制得的高水材料试块28d强度为10.2Mpa。
具体检测方法如下：
(1)高水材料试块尺寸：70.7mm*70.7mm*70.7mm
(2)检测依据：《建筑砂浆基本性能试验方法标准》JGJ/T70-2009，检测数据如下表所示：
Figure BDA0001955541520000031
Figure BDA0001955541520000041
实施例3
一种高强高保水高水材料，包括组合物A和组合物B，其中组合物A配方为：水263ml，硫铝酸盐水泥熟料120g，硅酸钙14g，悬浮剂3g；组合物B配方为：水263ml，石灰21g，石膏52g，石粉34g，粉煤灰27g，分散剂3g。
硫铝酸盐水泥熟料包括质量百分比的以下组分：A12O3 32～40％，CaO 36～40％，SO3 8～15％；比表面积＞400m2/kg。石粉包括石灰石粉、白云石粉、石英粉中的一种或组合。石灰和石膏的有效成分在90％以上，0.08毫米细度筛余＜10％。
上述高强高保水高水材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)将组合物A中的硫铝酸盐水泥熟料与硅酸钙，悬浮剂混合，加水搅拌3～5分钟，制得料浆A；将组合物B中的石灰、石膏、石粉、粉煤灰、分散剂混合，加水搅拌3～5分钟，制得料浆B；
(2)将料浆A与料浆B混合，搅拌3～5分钟，制得高水材料浆液；
(3)将高水材料浆液倒入模具，制成高水材料试块。
经检测，制得的高水材料试块28d强度为9.6Mpa。
与现有高水材料相比，本发明的高水材料强度提高40％～60％。与CN107417228A公开的高水材料(28d后期强度为700Kpa)相比，强度更是大幅提升。这是由于本发明中硫铝酸盐水泥熟料水化后，生成大量钙矾石晶体。钙矾石晶体相互搭接、交错，提高了早期强度。硅酸钙的加入，促进了C-S-H凝胶的生成，该凝胶是固结体后期强度的保障。石粉、粉煤灰可以作为材料的细骨料，在不影响材料流动性的情况下，与其他水化物搭接交错，提高固结体的强度。
本发明的高强高保水高水材料保留了原有高水材料流动性好的优点，可实现长距离输送；还充分提高了其后期强度，使最终强度提高到10MPa左右，强度提高40％～60％，使其更好的满足现场应用的需要。
以上对本发明实施例所提供的技术方案进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明实施例的原理以及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只适用于帮助理解本发明实施例的原理；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明实施例，在具体实施方式以及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (9)

1.一种高强高保水高水材料，其特征在于，由质量比为1：1的组合物A和组合物B组成；其中，
组合物A包括质量百分比的以下组分：水60％～72％，硫铝酸盐水泥熟料22.6％～35％，硅酸钙2％～4％，悬浮剂1％～1.4％；
组合物B包括质量百分比的以下组分：水60％～72％，石灰4％～6％，石膏10％～15％，石粉5％～10％，粉煤灰3％～8％，分散剂0.1％～1％。
2.根据权利要求1所述的一种高强高保水高水材料，其特征在于，组合物A包括水240ml，硫铝酸盐水泥熟料140g，硅酸钙16g，悬浮剂4g；组合物B包括水240ml，石灰24g，石膏60g，石粉40g，粉煤灰32g，分散剂4g。
3.根据权利要求1所述的一种高强高保水高水材料，其特征在于，组合物A包括水263ml，硫铝酸盐水泥熟料120g，硅酸钙14g，悬浮剂3g；组合物B包括水263ml，石灰21g，石膏52g，石粉34g，粉煤灰27g，分散剂3g。
4.根据权利要求1所述的一种高强高保水高水材料，其特征在于，所述硫铝酸盐水泥熟料包括质量百分比的以下组分：A12O3 32～40％，CaO 36～40％，SO3 8～15％；比表面积＞400m2/kg。
5.根据权利要求1所述的一种高强高保水高水材料，其特征在于，所述石粉包括石灰石粉、白云石粉、石英粉中的一种或组合。
6.根据权利要求1所述的一种高强高保水高水材料，其特征在于，所述石灰和石膏的有效成分在90％以上，0.08毫米细度筛余＜10％。
7.如权利要求1～6任一项所述高强高保水高水材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将组合物A中的硫铝酸盐水泥熟料与硅酸钙、悬浮剂混合，加水搅拌，制得料浆A；将组合物B中的石灰、石膏、石粉、粉煤灰、分散剂混合，加水搅拌，制得料浆B；
(2)将料浆A与料浆B混合，搅拌，制得高水材料浆液；
(3)将高水材料浆液倒入模具，制成高水材料试块。
8.根据权利要求7所述的高强高保水高水材料的制备方法，其特征在于，步骤(1)中：将组合物A中的硫铝酸盐水泥熟料与硅酸钙、悬浮剂混合，加水搅拌3～5分钟，制得料浆A；将组合物B中的石灰、石膏、石粉、粉煤灰、分散剂混合，加水搅拌3～5分钟，制得料浆B。
9.根据权利要求7所述的高强高保水高水材料的制备方法，其特征在于，步骤(2)中：将料浆A与料浆B混合，搅拌3～5分钟，制得高水材料浆液。
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