纳米SiC复配PVA对矿用水泥基封孔材料早强性能的影响

为改善水泥基封孔材料在煤矿工作环境中存在的早期强度低、自收缩、流失率高等缺陷,以水泥为基础添加纳米SiC同时复配高分子材料聚乙烯醇(PVA),通过抗压强度、流动度、凝结时间、XRD、电镜扫描(SEM)、热重(TG-DTG)等力学性能测试和微观结构分析,研究纳米SiC复配PVA对水泥基封孔材料性能的影响。试验结论：当添加纳米SiC质量比为0.3%,PVA质量比为0.2%时,对水泥样品早期强度有较为明显的提升,其1 d、3 d、7 d、28 d的抗压强度分别达到15.441 MPa、26.091 MPa、34.273 MPa、48.673 MPa,相较于同龄期空白组分别提升了115.45%、50.33%、24.39%、39.89%,且终初凝时间明显缩短。根据微观结构分析,添加纳米SiC和PVA的试验组内部更为紧密均匀,纳米SiC填补了试样内部空隙,降低了孔隙率,同时二者形成互相穿插的膜状结构,改善了水泥内部构造;高分子膜能够提高水泥的抗压、抗拉性能,带来更为优异的结构强度。     

复合早强剂对大掺量粉煤灰水泥性能的影响

针对粉煤灰等量替代在水泥基矿用封孔材料中导致水泥基材料早期强度不足、凝结时间长等问题,选取氟铝酸钙、氢氧化钙、三乙醇胺3种早强剂进行掺配得到大掺量粉煤灰掺合水泥,从早期强度、流动性、凝结时间等方面研究早强剂对OPC-FA早期性能的影响和激发粉煤灰活性效果。结果表明:当C_(11)·A_7·CaF_2质量比为2%、Ca(OH)_2质量比为0.5%、TEA质量比为0.02%时,样品的早强性能提升最高,相较于基准组1,3,7,14,28 d抗压强度分别提高121.3%、81.7%、52.3%、35.6%、25.5%。根据XRD、SEM、TG-DTG分析得C_(11)·A_7·CaF_2、CH、TEA 3种早强剂复配的协同作用有效地激发了粉煤灰活性,加快了浆体水化反应,使得C—S—H胶体、钙矾石的生成量上涨形成稳定的胶凝物质聚集,使OPC-FA封孔材料水化结构更加稳定,孔隙更为缩小,早期强度提升更大。     

吸水树脂复配铁氧体对煤矿封孔水泥早强性能的影响

针对煤矿用封孔水泥在井下复杂的工作环境中存在的早期强度不佳、凝结时间不稳定、封孔后期失效等问题,在水泥中引入高分子吸水树脂(SAP),同时复配亚纳米级镍锌铁氧体,通过抗压强度、流动度、凝结时间、XRD、电镜扫描(SEM)、热重(TG-DSC)等分析测试,研究SAP复配镍锌铁氧体对矿用水泥基封孔材料早强性能的影响。试验结果表明,当添加质量分数为0.3%SAP和1%镍锌铁氧体时,二者间产生较好的协同作用,对水泥试样早强效果的提升最为显著,其1, 3, 7, 28 d的抗压强度分别达到了9.31,24.63,30.59,42.82 MPa,较空白组分别提升了39.58%、29.56%、26.77%、29.68%,且凝结时间明显缩短。根据微观结构分析,亚纳米材料镍锌铁氧体在水化初期因SAP粒子电离作用可形成一种紧密的高能粒子结构,使水泥内部更加致密,铝酸三钙、硅酸三钙等物质转换成氢氧化钙的速度加快,SAP和镍锌铁氧体的复配有效提高了试样早期强度和自养护性能。