鎂渣填充材料的制備及其性能研究.pdf

1、連續(xù)數(shù)年的煤炭開采使得留下了數(shù)量驚人的采空區(qū)，為防止地表沉陷，確保人民生命財產(chǎn)安全，需要對煤礦采空區(qū)進(jìn)行充填。冶煉金屬鎂需消耗大量的能源，所以金屬鎂工廠大都建在煤炭基地附近，而鎂渣是金屬鎂冶煉過程中產(chǎn)生的廢渣，一般都是將其做堆放或填埋處理，這樣不僅占用土地，還引起環(huán)境污染，本文提出利用鎂渣制備低成本的填充材料來填充煤礦采空區(qū)。
　　以鎂渣為主要原料，針對不同區(qū)域的采空區(qū)，制備了不同性能的兩種充填體，用于不同的采空區(qū)。并通過物理性能

2、檢測，膨脹量測量，XRD，SEM等方法對充填體的物化性能進(jìn)行研究后，得出了充填體的最佳配比。同時，試制了一種發(fā)泡劑來制備能滿足一般回填區(qū)要求的泡沫混凝土充填材料。通過對以上實驗數(shù)據(jù)分析得出以下結(jié)論：
　?。?）制備的高強(qiáng)度鎂渣充填體的抗壓、抗折強(qiáng)度均隨著鎂渣摻量的增加而降低。通過對充填體的SEM圖像分析其水化產(chǎn)物C-S-H和Ca(OH)2含量隨鎂渣的摻量增多而減少。鎂渣充填體的配比為鎂渣含量50％，粉煤灰含量10%，水泥含量40%

3、，3d抗壓強(qiáng)度為21MPa，28d抗壓強(qiáng)度為42MPa。該配比鎂渣填充體養(yǎng)護(hù)至200d后，其膨脹率為0.44%，具有微膨脹性。
　?。?）低強(qiáng)度鎂渣充填體的水膠比較小，配制的漿體流動度較差，摻入適量的粉煤灰可以提高漿體的流動度，但隨著粉煤灰摻量的加大，充填體的抗壓強(qiáng)度逐漸降低。水膠比影響填充體的凝結(jié)時間。綜合比較各因素對填充體性能指標(biāo)的影響，得出最優(yōu)方案為水泥摻量10%，灰渣比為1:1.4，水膠比為0.32。在該配比下，漿體流動度

4、為19.8cm，凝結(jié)時間為17.5h，充填體28d抗壓強(qiáng)度為16.19MPa。
　　（3）采用十二烷基硫酸鈉（K12）和硬脂酸鈣，制備了一種復(fù)合型發(fā)泡劑，發(fā)泡性能為發(fā)泡倍數(shù)28，1h沉陷距為1mm，1h泌水量為8ml。利用該復(fù)合型發(fā)泡劑制備泡沫混凝土，在水泥摻量10%，灰渣比為1:1.4，水膠比為0.32，泡沫摻量為0.5m3/m3時，制備的不同濕密度泡沫混凝土的干密度約為濕密度的一半，且28d抗壓強(qiáng)度與干密度的增長規(guī)律符合冪函數(shù)

5、關(guān)系。在泡沫混凝土試塊SEM圖像中可以看出濕密度較大時孔徑細(xì)小且粗細(xì)均勻，均為獨立封閉的小孔，當(dāng)濕密度減小時，孔徑明顯增大，泡孔不均勻，存在連通孔。從泡沫混凝土試塊孔徑微分分布曲線上可以看出濕密度為1700kg/m3的試塊孔隙分布主要集中在100～550nm，而濕密度為1400～1600kg/m3的試塊孔隙分布主要集中在200～3000nm。泡沫混凝土試塊的抗壓強(qiáng)度總體上隨著孔隙率和平均孔徑的增大而降低，大孔孔隙率對抗壓強(qiáng)度的影響更為重