矿井井下栈道护壁新型混合专用砂浆研究

王海涛，邱家爽

（安徽天洲新型建材，安徽　淮南　232000）

矿井井下栈道护壁新型混合专用砂浆研究

王海涛，邱家爽

（安徽天洲新型建材，安徽淮南232000）

本文新型混合砂浆进行配合比的设计与优化研究，并将其应用于淮南某煤矿井下工程。

井下栈道；砂浆

0　工程概况

淮南某矿井工程，垂直距离 1000 米，水平距离 5000米，全部采用新型混合砂浆进行栈道护壁。厚度为 30cm，高度 5.2m。引进德国进口设备输送干粉到井底，然后加水螺旋搅拌喷送。

工程特点和难点为要求早期强度高，能够自流密实。

1　设计配合比所考虑因素

1.1抗压强度

在井下结构中，要求有较高的早期强度，以便能够尽早投入使用。这种新型混合砂浆的强度要求是 5h 为 5MPa、12h为 10MPa、1d 为 15MPa、2d 为20MPa，这是一种要求在两天内连续快速增长强度的砂浆。

1.2流动度

为了满足井下施工自行流动的要求，还必须保证在一定的时间保持一定的流动度。在 1000m 的深井，一次浇筑5.2m，如果没有足够大的流动度，达不到饱满填充的效果。即使性能再高，对其工程也毫无意义。

1.3凝结时间

基于业主的要求，要求深井新型混合砂浆 5 小时内达到强度，这就需要终凝时间越短越好，（因为终凝到砂浆有强度还需要一定时间的硬化过程）但是初凝时间又不易过短，否则容易造成砂浆流动性降低而影响施工操作和砂浆质量。

1.4离析问题

由于是在深井垂直 1000m，水平 5000m 干粉机械输送，所以还必须考虑到砂浆输送到深井下时砂浆的分离和离析。

1.5砂浆收缩

砂浆的收缩也是考虑的一个因素。为了使砂浆硬化后得到一个饱满填充的效果，所以这种深井新型混合砂浆必须具有适宜的膨胀性能。

2　设计思路

基于业主的要求，首先要考虑到砂子的粒径问题，注意水泥和砂子的比例以及砂子本身的级配。其次要求这种深井新型混合砂浆早期强度高，这就必须掺和一种快硬特种水泥，所以控制好两种水泥的比例是最关键之处。另外还需要一种速凝剂，使其能够在较短的时间内迅速终凝。砂浆的流动性可以通过不同品种的高效减水剂进行优化。最后需要添加一些辅助剂使其完善。

3　原材料的选用

（1）淮南海螺水泥：采用 P·O42.5 的普通硅酸盐水泥；数据见表 1。

表1　普通硅酸盐水泥的各项性能指标

（2）42.5 快硬硫铝酸盐水泥：以适当的生料，经煅烧所得以无水硫铝酸钙和硅酸二钙为主要矿物成分的水泥熟料和石灰石、适量石膏共同磨细制成，具有早期强度高的水硬性胶凝材料。强度等级以 3d 抗压强度表示；数据见表2。

表2　快硬硫铝酸盐水泥的各项性能指标

（3）骨料：淮南混合砂，该级配是根据德国设备供应商要求所配制，以满足在深井垂直 1000m，水平 5000m 干粉机械输送，避免干粉输送过程中导致砂浆的分离与离析。

颗粒级配表如表 3。

表3　砂子颗粒级配表

（4）添加剂：高效减水剂。

（5）辅助剂：速凝剂、消泡剂、缓凝剂、膨胀剂。

4　配合比的确定

（1）首先找准高效减水剂的掺量，测试其高效减水剂的净浆流动及减水率，数据见表 4。

表4　减水剂净浆流动度

由试验得出随着高效减水剂的掺量增加，净浆流动度也增加，掺量由 1.0% 增加到 1.2% 时的流动度大增，其后随着掺量增加流动度缓慢增加。由此推断出高效减水剂 1.2% 为最佳掺量。

当其减水剂达到最佳掺量时测其减水率为 16.5%。

（2）测试其速凝剂的掺量对新型砂浆的流动度及凝结时间的影响，数据见表 5。

表5　砂浆流动度及凝结时间结果

由上述试验得出在减水剂掺量不变的情况下，随着速凝剂掺量的增加，净浆的流动度减小，甚至不流，而它的终凝时间是在急剧缩短。

（3）试配采用三组不同的配合比，数据如表 6。

表6　新型砂浆配合比　　　　　　　　%

以上三组试配，和易性良好，凝结时间在20～40min，流动度在270～290mm，按照不同配合比制作70.7mm×70.7mm×70.7mm 试块放入养护箱内，按照矿井井下实际温度进行养护，得出如下数据，见表 7。最终选取第 3组配比。

表7　强度结果

5　结论

找准添加剂的掺量，不同厂家的添加剂掺量不同对砂浆的性能的影响大有不同。新型混合砂浆的流动度是其质量优劣的首要条件，砂浆的流动度随着加水量的增大而增加，但是加水量过大会出现泌水或离析现象，抗压强度也会降低。所以这时减水剂的掺量起着决定性作用。

由试验可得出在新型混合砂浆中，砂浆的强度取决于普通硅酸盐水泥与快硬硫铝酸盐水泥的合理搭配。本试验在保持胶凝材料总量不变的情况下，分别以 5%、8%、12% 的快硬水泥取代普通硅酸盐水泥。在这个复合体系中快硬硫铝酸盐水泥对新型砂浆早期强度，贡献最大。因此快硬硫铝酸盐水泥的掺量直接影响到了新型砂浆的早期强度。

［通讯地址］安徽省淮南市谢家集区淮南工业园（232000）

海南三亚全面推广预拌砂浆应用

市预拌砂浆应用推广观摩会在吉阳区盛泽砂浆公司内举办，现场向参会代表介绍、现场示范预拌砂浆工艺。据悉，三亚市也将全面开展预拌砂浆推广应用工作。

据了解，在过去施工工地的砂浆是在现场搅拌，这就需要将原材料运送至施工现场，容易对道路带来破坏，导致施工工地扬尘污染等，而预拌砂浆是让砂浆在指定地点搅拌后运输至建设工地，有利于缓解这一问题。根据商务部、公安部、建设部、交通部、质检总局、环保总局《关于在部分城市限期禁止现场搅拌砂浆工作的通知》，从2007年起全国中心城市、国家环境保护模范城市、全国文明城市等分期分批开展禁止在施工现场使用水泥搅拌砂浆工作（家装等小型施工现场除外）。三亚作为第三批禁止现场搅拌砂浆的城市，将全面开展推广预拌砂浆应用工作。

来源：中国混凝土外加剂网

王海涛（1981-），助理工程师，安徽淮南人，2001年毕业于安徽省轻工业学院，现在主要从事混凝土，砂浆以及外加剂的研究。