煤矸石水泥灌浆料试验研究.pdfVIP

摘 要 煤矸石是成煤过程中与煤层伴生的含碳量较低，比煤坚硬的黑灰色岩石，也是目前 排放量最大的工业废渣之一。随着煤炭资源的开发利用，大量煤矸石堆积，不仅占用可 利用土地，而且由于煤矸石自燃烟气和煤矸石中所含有害元素的渗出，对空气、河流造 成不同程度的污染。煤矸石的燃爆和崩坍，成为产地重大安全隐患之一，给人们的生产、 生活带来严重威胁。减轻煤矸石带给环境的压力，使工业废渣转变为可利用的资源，是 国内外众多研究者关心的问题。 本文将煤矸石应用于水泥灌浆料生产，对于提高产品性能，保护环境和合理利用资 源，具有重要现实意义。本文通过煤矸石水泥灌浆料制备工艺试验、性能检测和理论分 析，主要研究了以下内容： （1）煤矸石对水泥灌浆料性能的影响 系统研究了煤矸石煅烧温度和用量、水泥品种以及集料类型及用量对水泥灌浆料流 动性和力学性能的影响，发现在 600～700 ℃ 的温度范围内，随着煤矸石煅烧温度的升 高，其水泥灌浆料的流动性增大。抗折强度和抗压强度提高，最佳煅烧温度在 700℃左 右。在水泥灌浆料中以煤矸石取代部分水泥，将导致灌浆料的流动度下降，但有可能提 高灌浆料的力学性能，最佳取代量为 30%左右。硅酸盐水泥灌浆料的流动性及长期强度 明显高于硫铝酸盐水泥及硅酸盐水泥与硫铝酸盐水泥的混合水泥。集料类型对应的灌浆 料流动度及长期强度的大小排序为：石英砂细砂粗砂。但细砂灌浆料已能够满足使用 要求。随集料用量增加，灌浆料的流动度和强度均呈下降趋势，但在集料用量达到水泥 量的 2.5 倍时，仍可以满足使用要求。 （2 ）纤维对煤矸石水泥灌浆料性能的影响 论文研究了钢纤维用量及抗碱玻璃纤维用量对煤矸石水泥灌浆料流动性以及抗压 强度和抗折强度的影响。研究发现，纤维虽能提高煤矸石水泥灌浆料的抗折强度，但随 钢纤维及玻璃纤维用量的增加，煤矸石水泥灌浆料的流动性及抗压强度均降低。 （3 ）外加剂对煤矸石水泥灌浆料性能的影响 系统研究了减水剂种类、用量，增稠剂、膨胀剂及添加剂种类对煤矸石水泥灌浆料 流动性和力学性能的影响，发现采用萘系和木钙复配减水剂时，萘系：木钙=0.8 ：0.2 时灌浆料抗压强度较高。增加减水剂用量，可提高灌浆料的流动度。抗压强度在减水剂 用量为水泥量的 0.013 倍时达到最高。以水镁石短纤维作为水泥灌浆料的增稠剂较羧甲 iv 基纤维素和聚乙烯醇性能好。在灌浆料的流动性和长期强度方面，硫铝酸钙膨胀剂较脂 灰型和铝酸钙型膨胀剂性能优越。在灌浆料中加入添加剂硅灰，有利于提高灌浆料的流 动度和强度，性能优于添加有机硅消泡剂和铝粉。 关键词：煤矸石； 水泥灌浆料； 制备工艺； 流动度； 力学性能 Abstract The coal gangue is the lower carbon content black and grey rock harder than coal and formed in the process of coal. It is also one of the most abundant industrial solid wastes. With the development and utilization of coal resources ，the emission and pile up of coal gangue not only occupy the cultivated soil, but also pollute the air and river from the coal gangue self-burning smoke-exhaust and the harmful elements leakage. The burning explosion and the collapse is one of the safety threats which seriously affect peoples’ production and life. How to reduce the pressure of environment from coal gangue and change the in