[发明专利]一种充填用煤矸石泡沫混凝土及其制备方法

说明书

本发明属于建筑材料领域，具体涉及一种充填用煤矸石泡沫混凝土及其制备方法。本发明以普通硅酸盐水泥、煤矸石、粉煤灰和硅灰作为胶凝材料，采用植物源复合发泡剂进行物理发泡，加入稳泡剂提高泡沫混凝土气泡体系稳定性，加入聚丙烯纤维提高泡沫混凝土的柔韧性，并合理地控制各原料的配比关系，制备出的泡沫混凝土干密度等级为400‑900kg/m³且具有自密实、流动性好和孔隙均匀、孔隙之间连通性能差的特点，可以用于矿井中工作面漏空巷道、采空区等区域的密闭充填处理，同时有效地降低了泡沫混凝土的成本，煤矸石可以替代10％‑40％的水泥量，降低了水泥用量，成为制作泡沫混凝土的主要原料，在实际工程中具有很强的竞争力。

技术领域

本发明属于建筑材料领域，具体涉及一种充填用煤矸石泡沫混凝土及其制备方法。

背景技术

煤层自燃发火是煤矿安全生产的一大灾害，其主要原因由于进入采空区的空气与煤炭直接接触，煤炭氧化自热进而引起自燃。目前的主要采用砌筑密闭隔墙，减少进入采空区的漏风等方法防止煤炭自燃。具体措施是砌筑两道密闭墙，在两道密闭墙中间填砂石或粘土，这种充填方法一方面劳动强度大，工序复杂，另一方面密闭墙和中间充填区气密性差，容易造成漏风，形成煤炭自燃。煤矸石作为在煤矿建井、开采掘进、采煤和煤炭洗选过程中产生的一种工业废料，在矿场中常见处理方法是在直接露天堆放，不仅污染空气和地下水，还有火灾隐患。

现有泡沫混凝土中，如公开号CN104478467“一种煤矸石泡沫混凝土的制备方法”专利中，公开的组分及配比：胶凝材料PO42.5水泥20重量份，煤矸石55～65重量份，水15～20重量份和按水泥质量3～5％的外加早强剂；如公开号CN102285772A“煤矸石处理方法和煤矸石发泡混凝土及巷道回填方法”专利中，公开的组分及配比：按重量百分比计，煤矸石粉末或者颗粒20％～50％，水泥20％～50％，水30％～60％。

现有用于矿井密闭墙中的充填材料存在着以下的缺点：(1)充填材料的密闭性研究主要研究泡沫混凝土的抗压强度上，而对其气密性方面的性能研究较少；(2)在实际使用过程中，泡沫混凝土的流动性是其使用的一个重要性能指标，在煤矿采空区的密闭充填时，需要泡沫混凝土能够自流平，密实填充到空隙之中，然而泡沫混凝土的流动度的研究较少。

发明内容

为了解决采空区漏风会引起煤炭自然发火和煤矿上煤矸石堆积排放引起的污染问题，研发一种煤矸石泡沫混凝土密闭墙充填材料，该材料重量轻，发泡倍数高，力学性能优良，利用了煤矸石作为骨料，解决了煤矸石的资源回收利用问题，并有效减少矿区煤矸石对环境的污染。

本发明提供一种充填用煤矸石泡沫混凝土，按重量份计，由以下组分组成：

308-617份水泥、103-412份煤矸石、154-257份粉煤灰、51-103份硅灰、0.8-3.2份聚丙烯纤维、520-860份水、1-1.3份发泡剂和1.7-2.1份稳泡剂；所述发泡剂为植物源复合发泡剂。

优选的，所述水泥为52.5快硬型水泥。

进一步地，所述52.5快硬型水泥的比表面积大于300％，烧失量小于5％，石膏添加量为7-9％。

优选的，所述粉煤灰为含水量0.1-0.5％，烧失量1.5-2.5％，需水量比70-90％，细度7-9％的一级粉煤灰。

优选的，所述硅灰的SiO₂含量为97.8％，总碱量为0.5-1.5％，含水量为0.5-1.5％，烧失量为1-2％。

优选的，所述植物源复合发泡剂为以热带植物棕榈果仁为原料的精馏C8-12脂肪酸，经加氢-乙氧基化-磺化-中和等反应，形成发泡性能优异的表面活性剂组合物。

优选的，所述聚丙烯纤维的比重为0.5-1，抗拉强度大于486MPa，纤维直径为18-48μm。

本发明还提供一种充填用煤矸石泡沫混凝土的制备方法，包括以下步骤：