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主办单位:煤炭科学研究总院有限公司、中国煤炭学会学术期刊工作委员会
玻纤粉改性粉煤灰-水泥复合注浆材料水化产物与工程特性试验研究
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  • 作者

    李秋利 赵光明 王艳芬 程详

  • 单位

    安徽理工大学煤矿安全高效开采省部共建教育部重点实验室安徽理工大学材料科学与工程学院安徽理工大学深部煤矿采动响应与灾害防控国家重点实验室宁波工程学院建筑与交通工程学院

  • 摘要
    为助力绿色矿山领域低碳发展,提高固废利用效率,以硅酸盐水泥和粉煤灰为胶凝材料,利用尾矿玻纤粉(GFP)进行增韧获得新型高强度绿色水泥基复合注浆材料。通过浆液特性测试、力学强度测试、XRD、FTIR、SEM及热力学建模等方式,探究GFP掺量对复合浆液的工作特性、水化产物、凝结时间与力学强度的影响规律;利用煤矸石骨料注浆固结模拟试验,评价新型注浆材料胶结碎石的力学承载性能,揭示GFP改性粉煤灰-水泥复合浆液对煤矸石的注浆加固机制。结果表明,GFP的添加有助于粉煤灰-水泥复合浆液初凝时间缩短,而流动性、析水率、结石体抗压强度随掺量增加呈先增大后减小趋势,当GFP掺量为1%时,粉煤灰-水泥复合浆液工作性能最优,初凝时间缩短5.9%,3 d、28 d抗压强度提升12.6%、37.9%。微观表征证实,适宜GFP有助于增加火山灰效应,促进Ca(OH)2消耗生成大量水化硅酸钙产物,且未水化GFP可发挥充填效应,改善基体致密性。注浆加固试验表明,1%GFP改性粉煤灰-水泥注浆材料可有效抑制荷载过程中煤矸石胶结体微裂纹与孔洞结构滋生,改善多重分形特征,其峰值应力提升12.1%,显示了增强的力学承载特性,其加固机理可以归为水泥、粉煤灰与GFP三者之间匹配良好的协同耦合效应,为深部煤矿工程领域低成本、高性能绿色注浆材料的研发提供思路。
  • 关键词

    硅酸盐水泥玻璃纤维粉末粉煤灰注浆材料力学性能矸石胶结

  • 文章目录


    1试验与原材料
    1.1试验原材料
    1.2 注浆材料配比实验
    1.3 浆液特性测试
    1.4 抗压强度测试
    1.5 微观性能测试
    1.6 胶结碎石试验
    2 浆液特性结果分析
    2.1 浆液特性
    2.2抗压强度
    2.3 热力学建模与XRD分析
    2.4 红外光谱分析
    2.5 微观形貌分析
    3胶结体性能分析
    3.1胶结碎石试样力学分析
    3.2 胶结碎石试样破坏形态与SEM分析
    3.3 注浆加固机理分析
    4结论
  • 引用格式
    李秋利,赵光明,王艳芬,等.玻纤粉改性粉煤灰-水泥复合注浆材料水化产物与工程特性试验研究[J/OL].煤炭学报,1-16[2024-12-17].https://doi.org/10.13225/j.cnki.jccs.2024.0766.
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