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
李秋利1
赵光明1
王艳芬2
程详3
黄顺杰4
李英明1
孟祥瑞1
1.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 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.宁波工程学院建筑与交通工程学院,浙江 宁波 315211
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)对其进行增韧,以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、X射线衍射仪(XRD)、傅里叶变换红外光谱仪(FTIR)、扫描电子显微镜(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等的影响特征;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:添加GFP有助于缩短粉煤灰-水泥复合浆液的初凝时间,而流动性、析水率、结石体抗压强度随掺量的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、28 d抗压强度分别提升 12.6%、37.9%.微观表征证实:适量的GFP掺量有助于增加火山灰效应,促进Ca(OH)2 的消耗,生成大量水化硅酸钙产物,且未被水化的GFP可发挥充填效应,改善基体致密性.注浆加固试验表明:1.0%的掺量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%,显著增强了力学承载特性,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
分类号：TD355(矿山压力与支护)
资助基金：国家重点研发计划(2023YFC2907600)国家自然科学基金(52204082)安徽省高校优秀青年科研资助项目(2023AH030040)
论文发表日期：2025-10-31
在线出版日期：2025-11-20（本平台首次上网日期，不代表文献的发表时间）
页数：15( 4759-4773 )
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