礦井井下棧道護壁新型混合專用砂漿研究

王海濤，邱家爽

（安徽天洲新型建材，安徽　淮南　232000）

礦井井下棧道護壁新型混合專用砂漿研究

王海濤，邱家爽

（安徽天洲新型建材，安徽淮南232000）

本文新型混合砂漿進行配合比的設(shè)計與優(yōu)化研究，并將其應(yīng)用于淮南某煤礦井下工程。

井下棧道；砂漿

0　工程概況

淮南某礦井工程，垂直距離 1000 米，水平距離 5000米，全部采用新型混合砂漿進行棧道護壁。厚度為 30cm，高度 5.2m。引進德國進口設(shè)備輸送干粉到井底，然后加水螺旋攪拌噴送。

工程特點和難點為要求早期強度高，能夠自流密實。

1　設(shè)計配合比所考慮因素

1.1抗壓強度

在井下結(jié)構(gòu)中，要求有較高的早期強度，以便能夠盡早投入使用。這種新型混合砂漿的強度要求是 5h 為 5MPa、12h為 10MPa、1d 為 15MPa、2d 為20MPa，這是一種要求在兩天內(nèi)連續(xù)快速增長強度的砂漿。

1.2流動度

為了滿足井下施工自行流動的要求，還必須保證在一定的時間保持一定的流動度。在 1000m 的深井，一次澆筑5.2m，如果沒有足夠大的流動度，達不到飽滿填充的效果。即使性能再高，對其工程也毫無意義。

1.3凝結(jié)時間

基于業(yè)主的要求，要求深井新型混合砂漿 5 小時內(nèi)達到強度，這就需要終凝時間越短越好，（因為終凝到砂漿有強度還需要一定時間的硬化過程）但是初凝時間又不易過短，否則容易造成砂漿流動性降低而影響施工操作和砂漿質(zhì)量。

1.4離析問題

由于是在深井垂直 1000m，水平 5000m 干粉機械輸送，所以還必須考慮到砂漿輸送到深井下時砂漿的分離和離析。

1.5砂漿收縮

砂漿的收縮也是考慮的一個因素。為了使砂漿硬化后得到一個飽滿填充的效果，所以這種深井新型混合砂漿必須具有適宜的膨脹性能。

2　設(shè)計思路

基于業(yè)主的要求，首先要考慮到砂子的粒徑問題，注意水泥和砂子的比例以及砂子本身的級配。其次要求這種深井新型混合砂漿早期強度高，這就必須摻和一種快硬特種水泥，所以控制好兩種水泥的比例是最關(guān)鍵之處。另外還需要一種速凝劑，使其能夠在較短的時間內(nèi)迅速終凝。砂漿的流動性可以通過不同品種的高效減水劑進行優(yōu)化。最后需要添加一些輔助劑使其完善。

3　原材料的選用

（1）淮南海螺水泥：采用 P·O42.5 的普通硅酸鹽水泥；數(shù)據(jù)見表 1。

表1　普通硅酸鹽水泥的各項性能指標

（2）42.5 快硬硫鋁酸鹽水泥：以適當?shù)纳?，?jīng)煅燒所得以無水硫鋁酸鈣和硅酸二鈣為主要礦物成分的水泥熟料和石灰石、適量石膏共同磨細制成，具有早期強度高的水硬性膠凝材料。強度等級以 3d 抗壓強度表示；數(shù)據(jù)見表2。

表2　快硬硫鋁酸鹽水泥的各項性能指標

（3）骨料：淮南混合砂，該級配是根據(jù)德國設(shè)備供應(yīng)商要求所配制，以滿足在深井垂直 1000m，水平 5000m 干粉機械輸送，避免干粉輸送過程中導(dǎo)致砂漿的分離與離析。

顆粒級配表如表 3。

表3　砂子顆粒級配表

（4）添加劑：高效減水劑。

（5）輔助劑：速凝劑、消泡劑、緩凝劑、膨脹劑。

4　配合比的確定

（1）首先找準高效減水劑的摻量，測試其高效減水劑的凈漿流動及減水率，數(shù)據(jù)見表 4。

表4　減水劑凈漿流動度

由試驗得出隨著高效減水劑的摻量增加，凈漿流動度也增加，摻量由 1.0% 增加到 1.2% 時的流動度大增，其后隨著摻量增加流動度緩慢增加。由此推斷出高效減水劑 1.2% 為最佳摻量。

當其減水劑達到最佳摻量時測其減水率為 16.5%。

（2）測試其速凝劑的摻量對新型砂漿的流動度及凝結(jié)時間的影響，數(shù)據(jù)見表 5。

表5　砂漿流動度及凝結(jié)時間結(jié)果

由上述試驗得出在減水劑摻量不變的情況下，隨著速凝劑摻量的增加，凈漿的流動度減小，甚至不流，而它的終凝時間是在急劇縮短。

（3）試配采用三組不同的配合比，數(shù)據(jù)如表 6。

表6　新型砂漿配合比　　　　　　　　%

以上三組試配，和易性良好，凝結(jié)時間在20～40min，流動度在270～290mm，按照不同配合比制作70.7mm×70.7mm×70.7mm 試塊放入養(yǎng)護箱內(nèi)，按照礦井井下實際溫度進行養(yǎng)護，得出如下數(shù)據(jù)，見表 7。最終選取第 3組配比。

表7　強度結(jié)果

5　結(jié)論

找準添加劑的摻量，不同廠家的添加劑摻量不同對砂漿的性能的影響大有不同。新型混合砂漿的流動度是其質(zhì)量優(yōu)劣的首要條件，砂漿的流動度隨著加水量的增大而增加，但是加水量過大會出現(xiàn)泌水或離析現(xiàn)象，抗壓強度也會降低。所以這時減水劑的摻量起著決定性作用。

由試驗可得出在新型混合砂漿中，砂漿的強度取決于普通硅酸鹽水泥與快硬硫鋁酸鹽水泥的合理搭配。本試驗在保持膠凝材料總量不變的情況下，分別以 5%、8%、12% 的快硬水泥取代普通硅酸鹽水泥。在這個復(fù)合體系中快硬硫鋁酸鹽水泥對新型砂漿早期強度，貢獻最大。因此快硬硫鋁酸鹽水泥的摻量直接影響到了新型砂漿的早期強度。

［通訊地址］安徽省淮南市謝家集區(qū)淮南工業(yè)園（232000）

海南三亞全面推廣預(yù)拌砂漿應(yīng)用

市預(yù)拌砂漿應(yīng)用推廣觀摩會在吉陽區(qū)盛澤砂漿公司內(nèi)舉辦，現(xiàn)場向參會代表介紹、現(xiàn)場示范預(yù)拌砂漿工藝。據(jù)悉，三亞市也將全面開展預(yù)拌砂漿推廣應(yīng)用工作。

據(jù)了解，在過去施工工地的砂漿是在現(xiàn)場攪拌，這就需要將原材料運送至施工現(xiàn)場，容易對道路帶來破壞，導(dǎo)致施工工地揚塵污染等，而預(yù)拌砂漿是讓砂漿在指定地點攪拌后運輸至建設(shè)工地，有利于緩解這一問題。根據(jù)商務(wù)部、公安部、建設(shè)部、交通部、質(zhì)檢總局、環(huán)保總局《關(guān)于在部分城市限期禁止現(xiàn)場攪拌砂漿工作的通知》，從2007年起全國中心城市、國家環(huán)境保護模范城市、全國文明城市等分期分批開展禁止在施工現(xiàn)場使用水泥攪拌砂漿工作（家裝等小型施工現(xiàn)場除外）。三亞作為第三批禁止現(xiàn)場攪拌砂漿的城市，將全面開展推廣預(yù)拌砂漿應(yīng)用工作。

來源：中國混凝土外加劑網(wǎng)

王海濤（1981-），助理工程師，安徽淮南人，2001年畢業(yè)于安徽省輕工業(yè)學(xué)院，現(xiàn)在主要從事混凝土，砂漿以及外加劑的研究。