【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于矿渣充填材料，具体为一种粉煤灰添加量对硫铝酸盐基注浆材料早期强度影响的分析方法及粉煤灰-硫铝酸盐水泥注浆材料。
技术介绍
1、随着浅层煤炭资源逐渐枯竭，煤炭开采正逐步向深部推进。然而，深部煤巷面临着高地应力、复杂地质构造、围岩破碎松软等多重挑战，传统的锚杆(索)网支护措施效果不佳。如不采取有效措施，可能导致巷道失稳、冒顶、片帮等安全事故，严重威胁矿井生产。注浆加固是一种有效的主动支护方式，可改善围岩性能并限制变形。注浆液性能对加固效果至关重要，主要分为有机和无机两类。有机注浆液性能优良但成本高、有毒性；无机注浆液价格低廉、无害，但可注性较差、凝结时间难控制。针对这些不足，研究人员开发了以水泥基为主的注浆技术体系。在实际应用中，需根据煤巷围岩特性选择合适的注浆料。例如，大断面软岩煤巷常采用深浅孔结合注浆，深孔使用普通水泥，浅孔使用硫铝酸盐水泥(csa)。然而，csa早期膨胀性过高，需添加粉煤灰(fa)等矿物调节性能。此外，高硫煤矿酸性环境可能影响注浆效果。即在酸性环境下，fa-csa注浆材料的微观结构和强度会受到很大影响，目前现有的fa-csa注浆材料当应用于ph在4以下的酸性环境时会出现强度下降，稳定性不足的问题。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种粉煤灰添加量对硫铝酸盐基注浆材料早期强度影响的分析方法及粉煤灰-硫铝酸盐水泥注浆材料，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。本专利技术提供如下技术方案：
2、一种粉煤灰添加量对硫铝酸盐基注浆材料早期强度影
3、s1、检测粉煤灰和硫铝酸盐水泥的粒径分布参数；
4、s2、用酸性溶液与粉煤灰和硫铝酸盐水泥混合制备成三种注浆液，之后养护形成充填体；三种注浆液的粉煤灰与硫铝酸盐水泥的质量百分比分别为10%/90%、30%/70%和50%/50%；
5、s3、对制备得到的充填体进行单轴抗压测试、xrd物相测试、tg热分析、sem测试和mip孔隙测试。
6、优选的，步骤s1中还对粉煤灰和硫铝酸盐水泥的氧化物组成进行分析。
7、优选的，采用液体介质为去离子水的相同物料比例的三种注浆液为对照组。
8、一种适应酸性环境的粉煤灰-硫铝酸盐水泥注浆材料，采用一种粉煤灰添加量对硫铝酸盐基注浆材料早期强度影响的分析方法确定了所述注浆材料的成分；由粉煤灰和硫铝酸盐水泥组成；粉煤灰与硫铝酸盐水泥的质量百分比分别为10%和90%；
9、所述粉煤灰的粉煤灰的粒径分布参数d10、d30、d50和d90分别为7.64μm、16.41μm、35.14μm和107.28μm；硫铝酸盐水泥的粒径分布参数d10、d30、d50和d90分别为5.92μm、11.22μm、18.73μm和40.15μm；
10、粉煤灰中cao的质量百分比为15.385%；
11、所述的粉煤灰-硫铝酸盐水泥注浆材料；应用于ph=3.5的酸性环境。
12、优选的，硫铝酸盐水泥中cao的质量百分比为54.01%。
13、优选的，硫铝酸盐水泥中sio2的质量百分比为13.61%，粉煤灰中sio2的质量百分比为43.251%。
14、优选的，硫铝酸盐水泥中al2o3的质量百分比为15.38%，粉煤灰中al2o3的质量百分比为25.197%。
15、优选的，硫铝酸盐水泥中so3的质量百分比为10.24%，粉煤灰中so3的质量百分比为4.088%。
16、更优的，硫铝酸盐水泥中fe2o3的质量百分比为2.01%，粉煤灰中fe2o3的质量百分比为8.76%。
17、更优的，所述的粉煤灰-硫铝酸盐水泥注浆材料配置成液固比为0.5的注浆液，注入模具中进行养护形成粉煤灰-硫铝酸盐水泥注浆充填体；养护的温度为20±1°c，养护湿度为93±3%。
18、更优的，所述的粉煤灰-硫铝酸盐水泥注浆充填体在水化1天时的单轴抗压强度为11.05mpa，在水化7天时强度为26.73mpa。
19、本专利技术相对于现有技术所产生的有益效果为：
20、1、在粉煤灰-硫铝酸盐水泥注浆充填体中，通过控制粉煤灰含量可以有效控制水化强度的变化，避免高含量粉煤灰导致的强度折损现象。这有助于提高充填体的力学性能和稳定性，确保工程的安全性和持久性。
21、2、在酸性环境下，粉煤灰-硫铝酸盐注浆充填体的孔隙结构和抗压强度会受到影响，本专利技术关注酸性环境对胶凝体系的负面效应，并及时采取相应的措施进行调整。同时，对于长期暴露在酸性环境下的充填体，本专利技术所述的粉煤灰-硫铝酸盐水泥注浆材料具有更强的稳定性。
22、3、本专利技术通过将抗压强度与孔隙参数建立联系，可以更好地理解和控制充填体的力学性能。特别是中孔和大孔体积所决定的孔隙率对抗压强度的影响，这为设计和施工提供了重要的参考依据，有助于优化充填体结构和性能。
23、4、本专利技术通过调整粉煤灰与硫铝酸盐水泥的质量比，在ph为3.5的酸性环境和中性环境下进行对比试验。研究采用单轴抗压测试、xrd物相分析、tg热分析、sem微观形貌观察和mip孔隙测试等方法，全面分析了不同条件下注浆材料的强度发展、水化产物形成和微观结构演变。结果表明，酸性环境对粉煤灰-硫铝酸盐水泥注浆充填体的强度发展有促进作用，尤其是在高粉煤灰含量时。这种强度提升与aft和c-(a)-s-h含量的增加直接相关。酸性环境有利于ah的重结晶和aft的生长，同时提高了高钙粉煤灰的溶解度，促进了火山灰反应。此外，酸性环境和高钙粉煤灰的添加优化了注浆充填体的孔结构，形成了更多的中孔和大孔，有利于长期强度的提高和耐久性的增强。这一研究为硫铝酸盐基注浆材料在特殊环境下的应用提供了新的技术途径和创新思路。
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1.一种粉煤灰添加量对硫铝酸盐基注浆材料早期强度影响的分析方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种粉煤灰添加量对硫铝酸盐基注浆材料早期强度影响的分析方法，其特征在于，步骤S1中还对粉煤灰和硫铝酸盐水泥的氧化物组成进行分析。
3.根据权利要求1所述的一种粉煤灰添加量对硫铝酸盐基注浆材料早期强度影响的分析方法，其特征在于，采用液体介质为去离子水的相同物料比例的三种注浆液为对照组。
4.一种粉煤灰-硫铝酸盐水泥注浆材料，其特征在于，采用一种粉煤灰添加量对硫铝酸盐基注浆材料早期强度影响的分析方法确定了所述注浆材料的成分；所述注浆材料的成分由粉煤灰和硫铝酸盐水泥组成；粉煤灰与硫铝酸盐水泥的质量百分比分别为10%和90%；
5.根据权利要求4所述的一种粉煤灰-硫铝酸盐水泥注浆材料，其特征在于，硫铝酸盐水泥中CaO的质量百分比为54.01%。
6.根据权利要求5所述的一种粉煤灰-硫铝酸盐水泥注浆材料，其特征在于，硫铝酸盐水泥中SiO2的质量百分比为13.61%，粉煤灰中SiO2的质量百分比为43.251%。>
7.根据权利要求6所述的一种粉煤灰-硫铝酸盐水泥注浆材料，其特征在于，硫铝酸盐水泥中Al2O3的质量百分比为15.38%，粉煤灰中Al2O3的质量百分比为25.197%。
8.根据权利要求7所述的一种粉煤灰-硫铝酸盐水泥注浆材料，其特征在于，硫铝酸盐水泥中SO3的质量百分比为10.24%，粉煤灰中SO3的质量百分比为4.088%。
9.根据权利要求8所述的一种粉煤灰-硫铝酸盐水泥注浆材料，其特征在于，所述的粉煤灰-硫铝酸盐水泥注浆材料配置成液固比为0.5的注浆液，注入模具中进行养护形成粉煤灰-硫铝酸盐水泥注浆充填体；养护的温度为20±1°C，养护湿度为93±3%。
10.根据权利要求9所述的一种粉煤灰-硫铝酸盐水泥注浆材料，其特征在于，所述的粉煤灰-硫铝酸盐水泥注浆充填体在水化1天时的单轴抗压强度为11.05Mpa，在水化7天时强度为26.73Mpa。
...【技术特征摘要】
1.一种粉煤灰添加量对硫铝酸盐基注浆材料早期强度影响的分析方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种粉煤灰添加量对硫铝酸盐基注浆材料早期强度影响的分析方法，其特征在于，步骤s1中还对粉煤灰和硫铝酸盐水泥的氧化物组成进行分析。
3.根据权利要求1所述的一种粉煤灰添加量对硫铝酸盐基注浆材料早期强度影响的分析方法，其特征在于，采用液体介质为去离子水的相同物料比例的三种注浆液为对照组。
4.一种粉煤灰-硫铝酸盐水泥注浆材料，其特征在于，采用一种粉煤灰添加量对硫铝酸盐基注浆材料早期强度影响的分析方法确定了所述注浆材料的成分；所述注浆材料的成分由粉煤灰和硫铝酸盐水泥组成；粉煤灰与硫铝酸盐水泥的质量百分比分别为10%和90%；
5.根据权利要求4所述的一种粉煤灰-硫铝酸盐水泥注浆材料，其特征在于，硫铝酸盐水泥中cao的质量百分比为54.01%。
6.根据权利要求5所述的一种粉煤灰-硫铝酸盐水泥注浆材料，其特征在于，硫铝酸盐...
【专利技术属性】
技术研发人员：郭校飞，崔腾飞，孔少奇，郭家栋，韩仁杰，白旭阳，
申请(专利权)人：山西高河能源有限公司，
类型：发明
国别省市：
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