CN111592323A - 一种基于建筑废弃物的废弃煤矿填充料 - Google Patents
一种基于建筑废弃物的废弃煤矿填充料 Download PDFInfo
- Publication number
- CN111592323A CN111592323A CN202010531940.9A CN202010531940A CN111592323A CN 111592323 A CN111592323 A CN 111592323A CN 202010531940 A CN202010531940 A CN 202010531940A CN 111592323 A CN111592323 A CN 111592323A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- percent
- waste
- coal mine
- fiber
- filling material
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 239000002699 waste material Substances 0.000 title claims abstract description 42
- 239000000945 filler Substances 0.000 claims abstract description 48
- 239000003245 coal Substances 0.000 claims abstract description 39
- 239000000835 fiber Substances 0.000 claims abstract description 35
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 claims abstract description 31
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 claims abstract description 30
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 28
- 239000004576 sand Substances 0.000 claims abstract description 26
- 238000011049 filling Methods 0.000 claims abstract description 25
- 238000010276 construction Methods 0.000 claims abstract description 17
- 239000010881 fly ash Substances 0.000 claims abstract description 15
- 235000008733 Citrus aurantifolia Nutrition 0.000 claims abstract description 9
- 235000011941 Tilia x europaea Nutrition 0.000 claims abstract description 9
- 239000004571 lime Substances 0.000 claims abstract description 9
- 229920000049 Carbon (fiber) Polymers 0.000 claims abstract description 7
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 claims abstract description 7
- 239000004917 carbon fiber Substances 0.000 claims abstract description 7
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 7
- 239000010959 steel Substances 0.000 claims abstract description 7
- 239000004568 cement Substances 0.000 claims abstract description 6
- 229920002748 Basalt fiber Polymers 0.000 claims abstract description 5
- 239000003365 glass fiber Substances 0.000 claims abstract description 5
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 19
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 claims description 9
- 239000003638 chemical reducing agent Substances 0.000 claims description 8
- 239000000654 additive Substances 0.000 claims description 6
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 claims description 6
- 239000003755 preservative agent Substances 0.000 claims description 5
- 230000002335 preservative effect Effects 0.000 claims description 5
- 229910019142 PO4 Inorganic materials 0.000 claims description 4
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-K phosphate Chemical compound [O-]P([O-])([O-])=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-K 0.000 claims description 4
- 239000010452 phosphate Substances 0.000 claims description 4
- 239000003381 stabilizer Substances 0.000 claims description 4
- 239000002518 antifoaming agent Substances 0.000 claims description 3
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 claims description 3
- 230000005484 gravity Effects 0.000 claims description 3
- 238000005728 strengthening Methods 0.000 claims description 3
- 239000011435 rock Substances 0.000 abstract description 11
- 239000002002 slurry Substances 0.000 abstract description 3
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 18
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 12
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 10
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 7
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 6
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 6
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 6
- 238000000034 method Methods 0.000 description 6
- 238000005065 mining Methods 0.000 description 6
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 6
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 6
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 5
- 230000003014 reinforcing effect Effects 0.000 description 5
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 4
- 238000005507 spraying Methods 0.000 description 4
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 4
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 238000006703 hydration reaction Methods 0.000 description 3
- 239000011368 organic material Substances 0.000 description 3
- 230000008569 process Effects 0.000 description 3
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M Chloride anion Chemical compound [Cl-] VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- 239000004567 concrete Substances 0.000 description 2
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 2
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 2
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 2
- 239000006260 foam Substances 0.000 description 2
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 2
- 238000005461 lubrication Methods 0.000 description 2
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 2
- 239000000047 product Substances 0.000 description 2
- 238000005086 pumping Methods 0.000 description 2
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 2
- 238000010998 test method Methods 0.000 description 2
- RNFJDJUURJAICM-UHFFFAOYSA-N 2,2,4,4,6,6-hexaphenoxy-1,3,5-triaza-2$l^{5},4$l^{5},6$l^{5}-triphosphacyclohexa-1,3,5-triene Chemical compound N=1P(OC=2C=CC=CC=2)(OC=2C=CC=CC=2)=NP(OC=2C=CC=CC=2)(OC=2C=CC=CC=2)=NP=1(OC=1C=CC=CC=1)OC1=CC=CC=C1 RNFJDJUURJAICM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 241000251468 Actinopterygii Species 0.000 description 1
- 229910001294 Reinforcing steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 1
- 230000002378 acidificating effect Effects 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 1
- 230000000740 bleeding effect Effects 0.000 description 1
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 description 1
- 239000004566 building material Substances 0.000 description 1
- 239000011575 calcium Substances 0.000 description 1
- 239000000378 calcium silicate Substances 0.000 description 1
- 229910052918 calcium silicate Inorganic materials 0.000 description 1
- OYACROKNLOSFPA-UHFFFAOYSA-N calcium;dioxido(oxo)silane Chemical compound [Ca+2].[O-][Si]([O-])=O OYACROKNLOSFPA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XFWJKVMFIVXPKK-UHFFFAOYSA-N calcium;oxido(oxo)alumane Chemical compound [Ca+2].[O-][Al]=O.[O-][Al]=O XFWJKVMFIVXPKK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000003763 carbonization Methods 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 229910052681 coesite Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000013329 compounding Methods 0.000 description 1
- 229910052593 corundum Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052906 cristobalite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000003431 cross linking reagent Substances 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 238000003487 electrochemical reaction Methods 0.000 description 1
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 1
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 1
- 239000003063 flame retardant Substances 0.000 description 1
- 239000003292 glue Substances 0.000 description 1
- 239000003673 groundwater Substances 0.000 description 1
- 230000036541 health Effects 0.000 description 1
- 230000036571 hydration Effects 0.000 description 1
- 238000007654 immersion Methods 0.000 description 1
- 239000003112 inhibitor Substances 0.000 description 1
- 229910010272 inorganic material Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011147 inorganic material Substances 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 1
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 239000012466 permeate Substances 0.000 description 1
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 1
- 230000002035 prolonged effect Effects 0.000 description 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 1
- 238000004064 recycling Methods 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- -1 salt ion Chemical class 0.000 description 1
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 1
- 238000005204 segregation Methods 0.000 description 1
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 1
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000007569 slipcasting Methods 0.000 description 1
- 238000002791 soaking Methods 0.000 description 1
- 239000002689 soil Substances 0.000 description 1
- 229910052682 stishovite Inorganic materials 0.000 description 1
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N sulfuric acid Substances OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000003568 thioethers Chemical class 0.000 description 1
- 231100000331 toxic Toxicity 0.000 description 1
- 230000002588 toxic effect Effects 0.000 description 1
- 229910052905 tridymite Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000005641 tunneling Effects 0.000 description 1
- 238000004073 vulcanization Methods 0.000 description 1
- 229910001845 yogo sapphire Inorganic materials 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B28/00—Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements
- C04B28/18—Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements containing mixtures of the silica-lime type
- C04B28/186—Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements containing mixtures of the silica-lime type containing formed Ca-silicates before the final hardening step
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B18/00—Use of agglomerated or waste materials or refuse as fillers for mortars, concrete or artificial stone; Treatment of agglomerated or waste materials or refuse, specially adapted to enhance their filling properties in mortars, concrete or artificial stone
- C04B18/04—Waste materials; Refuse
- C04B18/16—Waste materials; Refuse from building or ceramic industry
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2111/00—Mortars, concrete or artificial stone or mixtures to prepare them, characterised by specific function, property or use
- C04B2111/00474—Uses not provided for elsewhere in C04B2111/00
- C04B2111/00663—Uses not provided for elsewhere in C04B2111/00 as filling material for cavities or the like
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2111/00—Mortars, concrete or artificial stone or mixtures to prepare them, characterised by specific function, property or use
- C04B2111/20—Resistance against chemical, physical or biological attack
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2111/00—Mortars, concrete or artificial stone or mixtures to prepare them, characterised by specific function, property or use
- C04B2111/20—Resistance against chemical, physical or biological attack
- C04B2111/28—Fire resistance, i.e. materials resistant to accidental fires or high temperatures
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2201/00—Mortars, concrete or artificial stone characterised by specific physical values
- C04B2201/50—Mortars, concrete or artificial stone characterised by specific physical values for the mechanical strength
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02W—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
- Y02W30/00—Technologies for solid waste management
- Y02W30/50—Reuse, recycling or recovery technologies
- Y02W30/91—Use of waste materials as fillers for mortars or concrete
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Structural Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Civil Engineering (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Curing Cements, Concrete, And Artificial Stone (AREA)
Abstract
本发明涉及煤矿填充料技术领域，具体公开了一种基于建筑废弃物的废弃煤矿填充料，按质量百分比计，包括30％‑40％的建筑废弃物、20％‑40％的水泥、10％‑20％的沙子、5％‑10％的粉煤灰、10％‑15％的石灰、0.5～1.5kg/m3的混杂纤维和3.5％‑15％的无机添加剂，所述混杂纤维为钢纤维、玻璃纤维、碳纤维或玄武岩纤维中的两种及以上，不同纤维的长度不同。本专利中的填充料具有较高耐腐蚀性，强度能够承受因围岩变形产生的高应力，同时耐火能力强，能够满足地下煤矿巷道的注浆要求。
Description
技术领域
本发明涉及煤矿填充料技术领域，特别涉及一种基于建筑废弃物的废弃煤矿填充料。
背景技术
煤炭资源开采是国家能源安全的重要保障，目前我国很多矿井已进入后期煤柱回采，而随着护巷煤柱的开采，井下压力显现严重，因而带来严重的安全问题。研究表明围岩在高应力的条件下会出现流变性的特点，整个过程中出现不等变形，并且底鼓是围岩变形中最常出现的问题。同时在高应力作用下，在煤矿开采中深层地下出现岩爆的可能性增大，而且引起巷道的不等变形，在不断的掘进过程中使断层继续发育，影响巷道的支护。因此瓦斯，突水，巷道变形，以及深部松软破碎围岩巷道的支护等问题是制约煤矿安全开采的重要因素，如何解决问题，已成为目前深部煤炭资源开采中的一项技术难题。
注浆法是主要将具有充填胶结性能的材料，利用注浆设备将其注入到地层的裂隙孔隙或孔洞中，增大内摩擦角提高岩体阻力，同时将其中的水分与空气赶走，将原来松散的土粒或破碎岩石裂隙胶结成一个整体，形成一个具有较高强度，防水抗渗性能强和化学稳定性良好的结合体，以达到填充加固或堵水的目的。
目前市面上常见的煤矿用填充材料采用多种高分子化合物经过复配加入适量的交联剂、稳定剂和固化剂，在特定条件下反应能预制成块状泡沫体，这样的泡沫体因重量轻、密闭性能好，广泛应用于煤矿和隧道的临时(永久)密闭、煤岩空洞和煤层裂隙的充填、防火墙的构筑、有毒有害气体的封堵和冒顶支护等区域。但由于其主要成分为有机材料，其防腐蚀性能较差，强度也无法承受围岩变形产生的高应力，同时耐火性也无法满足地下煤矿巷道的高要求。
发明内容
本发明提供了一种基于建筑废弃物的废弃煤矿填充料，以解决现有的填充材料防腐蚀性能较差，强度也无法承受围岩变形产生的高应力，同时耐火性也无法满足地下煤矿巷道的高要求的问题。
为了达到上述目的，本发明的技术方案为：
一种基于建筑废弃物的废弃煤矿填充料，所述煤矿填充料按质量百分比计，包括30％-40％的建筑废弃物、20％-40％的水泥、10％-20％的沙子、5％-10％的粉煤灰、10％-15％的石灰、0.5～1.5kg/m3的混杂纤维和3.5％-15％的无机添加剂，所述混杂纤维为钢纤维、玻璃纤维、碳纤维或玄武岩纤维中的两种及以上，不同纤维的长度不同。
本技术方案的技术原理和效果在于：
1、本方案中的填充料与水形成注浆料，其注浆后1d的强度达到10MPa以上，28d以后达到35MPa以上，模拟腐蚀实验结果显示，抗压强度耐腐蚀系数在28d为1.23，100d之后仍大于1，表明该填充料具有优异的耐腐蚀性，在煤矿巷道酸性腐蚀环境下使用，依然能够保持较好的强度，能够承受围岩变形产生的高应力，满足煤矿巷道支护的需要。
2、本方案中由于采用的所有原料均为无机材料，其在煤矿巷道中使用时能够极大提高支护的耐火性能，由于传统的填充料中为高分子有机材料，虽具有一定的阻燃能力，但在火情发生时，有机材料即便不会发生燃烧，但其中含有的有机成分会在高温下产生碳化等多种反应，使得支护的强度下降，且容易剥离，而本方案中的填充料在高温下依然能够保持一定的强度，延长了煤矿巷道支护的使用寿命。
3、本方案中在填充料中掺加混杂纤维体现了复合材料设计的思想，大大增加其抗裂性能、韧性及抗渗性，使之更能符合新型建筑材料的要求。采用混杂纤维的优点在于，如果采用单一纤维对填充料进行加强或增韧，始终存在一些难以克服的弊端，如单独选用钢纤维，虽然其强度高，但由于其体积含量受到限制，分散、搅拌困难，且脆性也较大；另外如果单独选用碳纤维，虽然其具备低弹高延性，可提高填充料的韧性，但增强作用不明显，强度无法达到使用要求。因此，通过选用混杂纤维则可以避免以上的问题，既可以提高填充料的强度又能够提高填充料的韧性。
采用混杂纤维的另一个优点在于，由于混杂纤维为不同种类不同长度的纤维，因此具有不同的密度，所以在搅拌时其在填充料中的分布情况也是不同的，由于其密度不同，因此其在填充料中的浮力不同，所以在搅拌过程中容易分散，不容易聚集团聚，而且由于混杂纤维的长度不同，有长有短，不容易发生纠缠，因此也不容易团聚在一起。
4、本方案中粉煤灰的加入，能够增强填充料的耐腐蚀性与抗硫化的能力，例如粉煤灰中含有大量活性的SiO2和Al2O3，在填充料内部与水泥的水化产物Ca(OH)2等碱性物质发生二次水化反应，生成水化硅酸钙、铝酸钙等胶凝物质，对填充料能起到增强作用，同时这些凝胶物质可以渗入填充料的裂缝中去，将这些缝隙填充，从而阻碍硫化物的渗入，提高耐腐蚀性的效果。
5、本方案中以建筑废弃物为基础的填充料具有成本低，来源广泛的优点，实现了废弃物回收再利用，另外以建筑废弃物为基础的填充料还具备结合强度高的优点，可以满足地下煤矿巷道工程加固止水的需求，避免永久性巷道支护后存在经常性冒顶、片帮、底鼓等现象，本方案针对建筑废弃物为基础开发出新型煤矿巷道注浆料，对地下矿山的安全稳定、采煤安全生产和工人职业健康均具有重要的意义，符合煤炭行业长远发展的需要。
进一步，所述砂子为河沙或机制砂，且通过0.5mm的筛网的砂子质量占比为25％～50％，通过0.25mm的筛网的砂子质量占比为25％～50％。
有益效果：这种砂子与水和其他填充料拌合在一起时，在泵送时可起润滑作用。原因在于，这样的砂子形成的填充料在粗骨料间起到润滑和类似滚珠的作用，可以减小粗骨料间的摩擦力，所以在一定范围内，随着砂子细度即粒径的增加填充料的流动性增强，但达到一定程度后会砂子细度继续增加会导致填充料浆体的包裹性变差，同时流动性降低，因此保证砂子的细度在一定范围内能够保证浆料良好的流动性，而“通过0.5mm筛网的砂子质量占比为25％～50％，通过0.25mm筛网的砂子质量占比为25％～50％”这样一个配比是发明人通过长期摸索得到的填充料注浆的最佳流动性配比。
进一步，所述建筑废弃物的强度不小于60MPa，最大粒径不超过10mm，且建筑废弃物中粒径7mm<Ds<10mm占45％，Ds<7mm占40％。
有益效果：这种粒径的建筑废弃物在泵送过程中不易堵管。
进一步，所述粉煤灰为二级粉煤灰，比表面积为290m2/kg，细度为35％，比重为2.0-3.5。
有益效果：二级粉煤灰的细度和比表面积能够满足注浆料的需求，能够更好的与水泥的水化产物发生反应，并填充浆料中的缝隙。
进一步，所述石灰为90级，比表面积为220m2/kg，密度为2.6g/cm3。
有益效果：选用90级的石灰能够满足注浆料对强度与耐腐蚀性的要求。
进一步，所述混杂纤维为1mm～50mm的短切纤维。
有益效果：一方面本方案中的填充料用于地下煤矿巷道的支护填充，煤矿巷道通常是比较狭窄的，而采用1mm～50mm的短切纤维，使得巷道表面比较平整光滑，相反若采用平均长度较长的长切纤维，则会使得填充料后表面粗糙，对过往工作人员造成划伤的危险。另一方面，采用长纤维会使得纤维之间的接触点较多，在搅拌混合时不宜分散，容易纠缠成团，会降低纤维对填充料的强化作用。
进一步，所述无机添加剂按质量百分比计包括：1％-2％的无机强化添加剂、0.5％-1％的无机催化剂、0.5％-1％的高效减水剂、0.1％-0.5％的引气减水剂、0.1-2.0％的磷酸盐、0.1％-1.7％的高强剂、0.1％-0.9％的稳定剂、0.1％-0.9％的消泡剂、0.1％-1％的速凝剂、0.4％-2％的填充料抗硫酸盐类侵蚀防腐剂和0.5％-2％的填充料抗氯离子类侵蚀防腐剂。
有益效果：(1)本方案中高效减水剂，可大幅度地减少填充料的拌和水用量，显著提高填充料强度及耐久性能。(2)引气减水剂，能够引入均匀的微小气泡，明显地降低填充料表面张力，改善填充料的和易性，减少泌水和离析，提高填充料抗渗性、抗冻融和耐久性等。(3)磷酸盐的加入能抑制或减轻有害物质侵入填充料之后，与钢筋产生的电化学反应。(4)填充料抗硫酸盐类侵蚀防腐剂填充料防腐剂，可以使填充料具有抗盐类离子侵蚀、抗冻融循环破坏及高抗渗透等良好性能。特别适用对填充料建筑物既要求防腐又要求抗渗的工程。
具体实施方式
下面通过具体实施方式进一步详细说明：
一种基于建筑废弃物的废弃煤矿填充料，该煤矿填充料按质量百分比计，包括30％-40％的建筑废弃物、20％-40％的水泥、10％-20％的砂子、5％-10％的粉煤灰、10％-15％的石灰、0.5～1.5kg/m3的混杂纤维和3.5％-15％的无机添加剂，混杂纤维为长度为1mm～50mm的短切纤维，混杂纤维为钢纤维、玻璃纤维、碳纤维或玄武岩纤维中的两种及以上，不同纤维的长度不同。
其中砂子为河沙或机制砂，且通过0.5mm的筛网的砂子质量占比为25％～50％，通过0.25mm的筛网的砂子质量占比为25％～50％；建筑废弃物的强度不小于60MPa，最大粒径不超过10mm，且建筑废弃物中粒径7mm<Ds<10mm占45％，Ds<7mm占40％；粉煤灰选用二级粉煤灰，比表面积为290m2/kg，细度为35％，比重为2.0-3.5；石灰选用90级石灰，比表面积为220m2/kg，密度为2.6g/cm3。
另外本申请中无机添加剂按照占总的填充料的质量百分比计，包括1％-2％的无机强化添加剂、0.5％-1％的无机催化剂、0.5％-1％的高效减水剂、0.1％-0.5％的引气减水剂、0.1-2.0％的磷酸盐、0.1％-1.7％的高强剂、0.1％-0.9％的稳定剂、0.1％-0.9％的消泡剂、0.1％-1％的速凝剂、0.4％-2％的填充料抗硫酸盐类侵蚀防腐剂和0.5％-2％的填充料抗氯离子类侵蚀防腐剂。
一种基于建筑废弃物的废弃煤矿填充料的实施例1～10中填充料的配比如表1和表2所示。
表1为实施例1～5的填充料配比
表2为实施例6～10的填充料配比
为了证明本申请中填充料的高强度与耐腐蚀性能，另外列举了4组对比例进行对比实验：
对比例1：与实施例1的区别在于，对比例1中只加入了钢纤维一种。
对比例2：与实施例1的区别在于，对比例2中只加入了玻璃纤维一种。
对比例3：与实施例1的区别在于，对比例3中只加入了碳纤维一种。
对比例4：与实施例1的区别在于，对比例4中只加入了玄武岩纤维一种。
实验测试
1、强度测试
将实施例1～10和对比例1～4的填充料配比采用上述步骤1得到的填充料，按照《普通混凝土力学性能试验方法标准》(GB/T50081-2002)，将填充料在模具中凝固制作试件，覆膜养护1d后拆模，将试件移至标准养护室(20±2℃，RH>95％)养护，分别在龄期为1d、3d、7d、28d、90d和180d时对试件进行切割，切割出尺寸为100mm×100mm×100mm标准立方体，共计每组3个，共计18个试件进行抗压强度试验。
检测得到采用本申请中的配比制备的填充料在喷射早期强度发展较快，喷射后1d的强度达到10Mpa以上，28d以后达到35MPa以上，其抗压强度和弹性模量显著优于普通填充料，且检测结果显示对比例1～4得到的填充料强度有一定的下降，喷射后1d的强度低于8Mpa，而28d以后约为30MPa，原因在于单种纤维在填充料中的分散难度较大，容易团聚，对强化填充料的作用不显著。
2、耐腐蚀测试
将实施例1～10与对比例1～4的配比采用步骤1得到的填充料，采用按照《普通混凝土力学性能试验方法标准》(GB/T50081-2002)，将填充料在模具中凝固制作试件，并在标准养护室进行养护，分别在龄期为0d、28d、60d、90d和120d时对试件进行切割，用于进行耐腐蚀试验。
配制模拟地下水强酸盐复合腐蚀溶液，溶液中pH＝2，主要含有Na+、H+、Cl-、SO4 2-等离子，将不同龄期的试件在纯水和模拟地下水中进行浸泡腐蚀，其中腐蚀溶液的pH值调节方法为：前两周每三天更换一次腐蚀溶液，之后的龄期使用浓硫酸调节溶液的pH值。
试件耐腐蚀的评价方法：通过试件的抗压强度耐蚀系数(K)和氯离子扩散深度(D)来表征试件耐腐蚀性能的变化。抗压强度耐蚀系数(K)的计算公式如下：
式中：
K—抗压耐腐蚀系数；
f腐蚀液—在模拟地下水腐蚀溶液中浸泡一定龄期后试件的抗压强度，MPa。
f水溶液—在纯水中浸泡相同龄期后试件的抗压强度，MPa。
检测得到的不同龄期下试件的抗压强度耐蚀系数和氯离子扩散深度，采用本申请中的配比得到的填充料，其抗压强度耐腐蚀系数在28d为1.23，100d之后仍大于1，而在28d的扩散深度为1.0mm，120d的扩散深度不超过2.0mm，表现出良好的耐腐蚀性。
以上所述的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体材料及特性等常识在此未作过多描述。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明方案的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。
Claims (7)
1.一种基于建筑废弃物的废弃煤矿填充料，其特征在于：所述煤矿填充料按质量百分比计，包括30％-40％的建筑废弃物、20％-40％的水泥、10％-20％的沙子、5％-10％的粉煤灰、10％-15％的石灰、0.5～1.5kg/m3的混杂纤维和3.5％-15％的无机添加剂，所述混杂纤维为钢纤维、玻璃纤维、碳纤维或玄武岩纤维中的两种及以上，不同纤维的长度不同。
2.根据权利要求1所述的一种基于建筑废弃物的废弃煤矿填充料，其特征在于：所述砂子为河沙或机制砂，且通过0.5mm的筛网的砂子质量占比为25％～50％，通过0.25mm的筛网的砂子质量占比为25％～50％。
3.根据权利要求1所述的一种基于建筑废弃物的废弃煤矿填充料，其特征在于：所述建筑废弃物的强度不小于60MPa，最大粒径不超过10mm，且建筑废弃物中粒径7mm<Ds<10mm占45％，Ds<7mm占40％。
4.根据权利要求1所述的一种基于建筑废弃物的废弃煤矿填充料，其特征在于：所述粉煤灰为二级粉煤灰，比表面积为290m2/kg，细度为35％，比重为2.0-3.5。
5.根据权利要求1所示的一种基于建筑废弃物的废弃煤矿填充料，其特征在于：所述石灰为90级，比表面积为220m2/kg，密度为2.6g/cm3。
6.根据权利要求1所述的一种基于建筑废弃物的废弃煤矿填充料，其特征在于：所述混杂纤维为1mm～50mm的短切纤维。
7.根据权利要求1所述的一种基于建筑废弃物的废弃煤矿填充料，其特征在于：所述无机添加剂按质量百分比计包括：1％-2％的无机强化添加剂、0.5％-1％的无机催化剂、0.5％-1％的高效减水剂、0.1％-0.5％的引气减水剂、0.1-2.0％的磷酸盐、0.1％-1.7％的高强剂、0.1％-0.9％的稳定剂、0.1％-0.9％的消泡剂、0.1％-1％的速凝剂、0.4％-2％的填充料抗硫酸盐类侵蚀防腐剂和0.5％-2％的填充料抗氯离子类侵蚀防腐剂。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202010531940.9A CN111592323A (zh) | 2020-06-11 | 2020-06-11 | 一种基于建筑废弃物的废弃煤矿填充料 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202010531940.9A CN111592323A (zh) | 2020-06-11 | 2020-06-11 | 一种基于建筑废弃物的废弃煤矿填充料 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN111592323A true CN111592323A (zh) | 2020-08-28 |
Family
ID=72190087
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202010531940.9A Pending CN111592323A (zh) | 2020-06-11 | 2020-06-11 | 一种基于建筑废弃物的废弃煤矿填充料 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN111592323A (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113603412A (zh) * | 2021-07-16 | 2021-11-05 | 山西晟坤科技发展有限公司 | 一种煤矿井下巷道用干混喷浆材料组合物及其制法 |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103979884A (zh) * | 2014-04-30 | 2014-08-13 | 太原理工大学 | 一种利用废弃混凝土制备煤矿充填膏体的方法 |
| CN105863726A (zh) * | 2016-03-25 | 2016-08-17 | 河海大学 | 基于建筑垃圾再生的动力混凝土巷旁充填方法 |
| CN107285702A (zh) * | 2017-07-28 | 2017-10-24 | 固岩科技发展有限公司 | 一种煤矿用掺杂废弃混凝土骨料的充填料浆 |
| CN108947424A (zh) * | 2018-08-30 | 2018-12-07 | 成都宏基建材股份有限公司 | 一种纤维增强钢筋连接用套筒灌浆料及其制备方法 |
| CN110671147A (zh) * | 2019-10-31 | 2020-01-10 | 河南理工大学 | 一种利用废弃混凝土充填不同规模采空区的施工系统及施工工艺 |
-
2020
- 2020-06-11 CN CN202010531940.9A patent/CN111592323A/zh active Pending
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103979884A (zh) * | 2014-04-30 | 2014-08-13 | 太原理工大学 | 一种利用废弃混凝土制备煤矿充填膏体的方法 |
| CN105863726A (zh) * | 2016-03-25 | 2016-08-17 | 河海大学 | 基于建筑垃圾再生的动力混凝土巷旁充填方法 |
| CN107285702A (zh) * | 2017-07-28 | 2017-10-24 | 固岩科技发展有限公司 | 一种煤矿用掺杂废弃混凝土骨料的充填料浆 |
| CN108947424A (zh) * | 2018-08-30 | 2018-12-07 | 成都宏基建材股份有限公司 | 一种纤维增强钢筋连接用套筒灌浆料及其制备方法 |
| CN110671147A (zh) * | 2019-10-31 | 2020-01-10 | 河南理工大学 | 一种利用废弃混凝土充填不同规模采空区的施工系统及施工工艺 |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| 李瑞: "《粉煤灰陶粒轻骨料混凝土应用技术》", vol. 1, 30 June 2017, 宁夏人民出版社, pages: 114 - 115 * |
| 淮南矿业（集团）有限责任公司编著: "《淮南煤矿科学技术研究成果史料汇编（第三卷） 淮南煤矿瓦斯治理技术研究成果》", vol. 1, 31 December 2013, 煤炭工业出版社, pages: 774 - 780 * |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113603412A (zh) * | 2021-07-16 | 2021-11-05 | 山西晟坤科技发展有限公司 | 一种煤矿井下巷道用干混喷浆材料组合物及其制法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US7537054B2 (en) | Cement compositions comprising high aspect ratio materials and methods of use in subterranean formations | |
| KR101507091B1 (ko) | 자기치유 특성을 가지는 저온활성형 지반주입용 고성능 그라우트 조성물 및 이를 이용한 지반 그라우팅 공법 | |
| KR100846159B1 (ko) | 콘크리트 구조물 단면 및 표면보수용 수용성폴리머모르타르 조성물 및 제조방법 | |
| KR101303622B1 (ko) | 자기치유 특성의 콘크리트 혼화재 및 이를 포함하는 시멘트 혼합물과 자기치유 스마트 콘크리트 | |
| CN103102093B (zh) | 一种混凝土用防腐抗裂增强剂 | |
| CN101224968A (zh) | 海工耐久水泥混凝土 | |
| CN111606599B (zh) | 一种混凝土用聚合物改性剂、制备方法以及抗渗防水混凝土 | |
| CN112897964A (zh) | 一种基于煤矸石的废弃煤矿填充料 | |
| CN115677295B (zh) | 一种海底隧道用喷射混凝土及其制备方法、应用 | |
| CN111807779B (zh) | 高强度耐水土体固结剂 | |
| CN102559161A (zh) | 油气井固井用耐二氧化碳腐蚀水泥体系 | |
| CN110451840B (zh) | 一种复合式密实剂 | |
| CN105503059A (zh) | 高性能混凝土 | |
| CN101497508B (zh) | 一种复合改性剂及由其制得的低强度混凝土 | |
| CN111592323A (zh) | 一种基于建筑废弃物的废弃煤矿填充料 | |
| KR101473228B1 (ko) | 고강도 급결성 고화제 조성물 | |
| CN112174607B (zh) | 一种应用于滨海地区深部矿井建设的高性能井壁混凝土及其制备方法 | |
| CN112897945A (zh) | 一种煤矿巷道用高强度、耐腐蚀湿喷喷料及其施工工艺 | |
| CN111548097A (zh) | 一种煤矿巷道用高强度、耐腐蚀干喷喷料及其施工工艺 | |
| CN111606619A (zh) | 一种隧道衬砌耐腐蚀混凝土 | |
| CN107857543B (zh) | 一种抗氯盐侵蚀环保砂浆的制备方法 | |
| CN111620637A (zh) | 一种基于矿渣的废弃煤矿填充料 | |
| CN111592308A (zh) | 一种基于粉煤灰的废弃煤矿填充料 | |
| CN111606611A (zh) | 煤矿巷道用无机高强度、耐腐蚀喷料及其涂敷施工工艺 | |
| CN113003983B (zh) | 一种高抗渗微晶自愈掺合剂及其制备方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20200828 |
|
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |