过程工程学报 ›› 2025, Vol. 25 ›› Issue (5): 483-491.DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.224295
徐亮1, 黄士兵2, 李正昊1, 李家茂1*, 高元宝2, 樊传刚1
Liang XU1, Shibing HUANG2, Zhenghao LI1, Jiamao LI1*, Yuanbao GAO2, Chuangang FAN1
摘要: 为提高煤矿开采效率,加快煤矿采空区回填速度,降低煤基固废物对矿区环境的污染与破坏,本工作以煤矸石、粉煤灰、硫铝酸盐水泥、过硫酸盐水泥为原料,制备了煤矸石基快硬膏体充填材料。通过开展流动度、无侧限抗压强度、吸水率及软化系数等试验,研究了水胶比和骨胶比对试样宏观性能的影响,并对试样的微观结构与固化机理进行分析。研究结果表明,当骨胶比为4:1,水胶比为1.5时,试样的初始流动度为195 mm,8 h无侧限抗压强度为3.26 MPa,呈现明显的“早强快硬”特征,3, 7, 28 d无侧限抗压强度分别为5.56, 5.66和6.61 MPa。同时,28 d龄期试样的吸水率为16.86%,软化系数为0.90,耐水性优良。相组成与微观形貌分析表明,充填试样的早期无侧限抗压强度主要来源于煤矸石骨料的堆积填充效益与胶结部分中大量形成的钙矾石(AFt),而后期粉煤灰等原料发挥火山灰效应,并与过硫酸盐水泥协同反应,其水化产物可进一步提高充填试样的致密度与力学性能。本研究可为新型煤矸石基绿色充填材料的开发与实际应用提供实验依据和理论指导。