赤泥-偏高岭土-硅灰-水泥-脱硫石膏多元堵漏风材料的制备及性能

针对煤矿采空区漏风带来的有氧灾害问题,从落实减排固碳战略,综合利用工业固废的角度出发,选择以赤泥、水泥、偏高岭土等为主要材料制备新型多元体系胶凝材料(R-M-S-C-D),并开展堵漏风性能研究。以水灰比、赤泥与偏高岭土比例、硅灰掺量和脱硫石膏掺量为变量,设计四因素四水平正交实验,进行胶凝材料流动度测试,开展抗折实验、抗压实验以及孔结构特征、胶凝材料产物成分、产物官能团和形貌特征等微观分析。实验结果表明,在减水剂作用下,新型多元体系胶凝材料最佳配合比为水灰比0.5、赤泥掺量18%、偏高岭土掺量18%、脱硫石膏掺量6%、硅灰掺量8%、水泥掺量50%,此时新型多元胶凝材料性能最优,抗折强度达到7.53 MPa,抗压强度达到28.87 MPa,孔隙率为17.89%。经XRD分析得出多元胶凝材料的水化产物包括Ca(OH)2、CaCO3、水化硅酸钙凝胶(C-S-H)等凝胶和结晶;FTIR分析表明材料中Si—O键和Al—O键增多;TG分析得出,在30℃到200℃区间内水化产物中的结合水质量损失较大,表明R-M-S-C-D中生成大量的凝胶和结晶;SEM扫描观察到大量网状或团簇状凝胶和钙矾石等结晶。在碱和硫酸盐的协同激发作用下,胶凝材料反应生成水化硅酸钙凝胶(C-S-H)、水化硅铝酸钙凝胶(C-A-S-H)、钙矾石等产物,它们起到了很好的骨架支撑作用和孔隙填充作用,同时优化了力学性能和孔隙结构。该研究表明以赤泥-水泥为基体的固废新型体系对煤矿堵漏风具有良好的应用前景。

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本文档关键词:漏风,石膏,制备,多元,水泥