不同水灰比下矿用超细水泥注浆材料性能试验研究
周柏坊1
孟祥瑞1
王艳芬2
程详3
赵光明4
李英明5
刘少泽6
1.安徽理工大学 煤炭无人化开采数智技术全国重点实验室,安徽 淮南 232001;安徽理工大学 矿业工程学院,安徽 淮南 2320012.安徽理工大学 材料科学与工程学院,安徽 淮南 2320013.安徽理工大学 煤炭无人化开采数智技术全国重点实验室,安徽 淮南 2320014.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 淮南 2320015.安徽理工大学 矿业工程学院,安徽 淮南 2320016.山西兴县华润联盛车家庄煤业有限公司,山西 吕梁 033000
摘要：水灰比是影响水泥基注浆材料性能的关键因素,在不同水灰比下多组分胶凝体系水化特性会产生显著差异.为明确水灰比与矿用超细水泥体系性能的内在关联,以减水剂、膨胀剂、速凝剂为外加剂掺杂超细硅酸盐水泥制备超细水泥注浆材料(UPCGM),借助不同宏微观测试方法,探究水灰比(0.45～0.80)对UPCGM浆液性能、力学特性与结石体微观结构的影响规律,并深入解析其内在水化机理.结果表明:①水灰比与UPCGM浆液流动度、凝结时间成正相关性,而与结石体的体积膨胀率成负相关性;②随水灰比增加,UPCGM力学强度呈先增大后减小趋势,水灰比为 0.50时,结石体显示出最佳力学性能,养护 3 d抗压强度(33.70 MPa)比0.60～0.80水灰比提升 298.82%～466.39%,28 d抗压强度(50.70 MPa)与抗折强度(8.50 MPa)分别提升 18.18%～85.71%和 50.44%～95.85%;③热力学建模、XRD、FTIR与SEM证实,水灰比的变化会影响UPCGM水化程度、水化产物、孔隙结构与密实性,其中AFt含量、尺寸随水灰比增大而增大;④与矿用无机加固复合砂浆(KWJG-1)对比发现,UPCGM流动度、早期抗压强度与抗折强度略低,但具有明显增强的浆液稳定性、早凝特性与后期抗压强度,水灰比0.50和 0.80下养护 28 d抗压强度分别比KWJG-1 提高 14.50%和 35.48%,在巷道围岩注浆加固领域具有潜在的应用前景.
关键词：超细水泥水灰比注浆材料抗压强度水化机理
分类号：TD350.4(矿山压力与支护)
资助基金：国家自然科学基金(52374074)国家自然科学基金(52204082)国家重点研发计划(2023YFC2907600)
论文发表日期：2025-08-31
在线出版日期：2025-09-05（本平台首次上网日期，不代表文献的发表时间）
页数：16( 120-135 )
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