一种赤泥基注浆封堵材料

摘要

本发明公开了一种赤泥基注浆封堵材料，按重量百分数计，包括以下组分：赤泥20％‑40％、粉煤灰20％‑40％及水泥20％‑45％，上述组分之和加起来为100％；所述赤泥基注浆封堵材料还包括外加掺量为0.6％‑9％的膨胀组份以及外加掺量为1.3％‑6％的流变组份；其中，所述膨胀组分包括膨胀剂和消泡剂，所述流变组分包括减水剂和硅微粉。本发明的赤泥基注浆封堵材料是主要针对于煤矿瓦斯的封孔堵漏材料，具有封堵效果好、封堵后强度高、气密性良好且后期自收缩较少的优点。

权利要求

1.一种赤泥基注浆封堵材料，其特征在于，按重量百分数计，包括以下组分：赤泥20％-

40％、粉煤灰20％-40％及水泥20％-45％，上述组分之和加起来为100％；所述赤泥基注浆封堵材料还包括外加掺量为0.6％-9％的膨胀组份以及外加掺量为1.3％-6％的流变组份；

其中，所述膨胀组分包括膨胀剂和消泡剂，所述流变组分包括减水剂和硅微粉。

2.根据权利要求1所述的赤泥基注浆封堵材料，其特征在于，所述水泥包括硅酸盐水泥

17％-35％和硫铝酸盐水泥3％-10％。

3.根据权利要求1所述的赤泥基注浆封堵材料，其特征在于，所述减水剂的掺量为

0.3％-1％，所述硅微粉的掺量为1％-5％。

4.根据权利要求1所述的赤泥基注浆封堵材料，其特征在于，所述膨胀剂的掺量为

0.5％-1％，所述消泡剂的掺量为0.1％-0.5％。

5.根据权利要求4所述的赤泥基注浆封堵材料，其特征在于，所述膨胀组分还包括石膏，所述石膏的掺量为2.5％-7.5％。

6.根据权利要求5所述的赤泥基注浆封堵材料，其特征在于，所述石膏为硬石膏、熟石膏、或者二水石膏中的一种或几种组成的混合物。

7.根据权利要求1所述的赤泥基注浆封堵材料，其特征在于，所述赤泥基注浆封堵材料的容重为900kg/m3-1200kg/m3。

8.根据权利要求1所述的赤泥基注浆封堵材料，其特征在于，所述膨胀剂为偶氮二甲酰胺类膨胀剂。

9.根据权利要求1所述的赤泥基注浆封堵材料，其特征在于，所述消泡剂为聚硅氧烷消泡剂、乳化硅油消泡剂或高碳醇脂肪酸酯复合物消泡剂。

10.根据权利要求1所述的赤泥基注浆封堵材料，其特征在于，所述减水剂包括聚羧酸系或奈系减水剂。

说明书

一种赤泥基注浆封堵材料

技术领域

[0001] 本发明属于封堵材料技术领域，尤其涉及一种赤泥基注浆封堵材料。

背景技术

[0002] 赤泥是氧化铝工业生产的废料，成分极其复杂，一般每生产一吨氧化铝约生产1-1.3吨赤泥。大量的赤泥已对人们生产生活造成直接或间接的影响，随着赤泥产出量的日益增加和人们保护环境意识的增强，最大限度的限制赤泥的危害，多渠道的利用和改善赤泥已迫在眉睫。

[0003] 煤层瓦斯抽采浓度低、浓度值衰减过快是目前我国煤层瓦斯面临的主要问题。其原因除大部分被抽采煤层透气性差、裂隙不发育外，最重要的是封孔不严，封孔质量不理想，封孔材料的选择尤为关键，对气密性要求较高。

[0004] 发明专利CN201510830990.6公开了一种改进型煤矿用聚氨酯封堵材料，气密性很好但由于封堵材料属于高分子材料，价格昂贵，不能得到广泛引用，而本发明使用赤泥等材料价格便宜。发明专利CN201710373800.1公开了一种矿用煤屑基封孔注浆材料，虽然成本较为低廉，但封孔材料强度较低，只有2-3MPa无法得到很好的应用。因此，有必要针对煤矿瓦斯封堵的要求开发性能优良的封堵材料。

发明内容

[0005] 本发明为解决上述技术问题提供一种气密性好，早期强度符合微膨胀性而且价格低廉的赤泥基注浆封堵材料。

[0006] 本发明的目的是由以下技术方案实现的：

[0007] 一种赤泥基注浆封堵材料，按重量百分数计，包括以下组分：赤泥20％-40％、粉煤灰20％-40％及水泥20％-45％，上述组分之和加起来为100％；所述赤泥基注浆封堵材料还包括外加掺量为0.6％-9％的膨胀组份以及外加掺量为1.3％-6％的流变组份；其中，所述膨胀组分包括膨胀剂和消泡剂，所述流变组分包括减水剂和硅微粉。

[0008] 上述方案中，所述水泥包括硅酸盐水泥17％-35％和硫铝酸盐水泥3％-10％。

[0009] 上述方案中，所述减水剂的掺量为0.3％-1％，所述硅微粉的掺量为1％-5％。

[0010] 上述方案中，所述膨胀剂的掺量为0.5％-1％，所述消泡剂的掺量为0.1％-0.5％。

[0011] 上述方案中，所述膨胀组分还包括石膏，所述石膏的掺量为2.5％-7.5％。

[0012] 上述方案中，所述石膏为硬石膏、熟石膏、或者二水石膏中的一种或几种组成的混合物。

[0013] 上述方案中，所述赤泥基注浆封堵材料的容重为900kg/m3-1200kg/m3。

[0014] 上述方案中，所述膨胀剂为偶氮二甲酰胺类膨胀剂。

[0015] 上述方案中，所述消泡剂为聚硅氧烷消泡剂、乳化硅油消泡剂或高碳醇脂肪酸酯复合物消泡剂。

[0016] 上述方案中，所述减水剂包括聚羧酸系或奈系减水剂。

[0017] 本发明提供的赤泥基注浆封堵材料中赤泥为氧化铝工业拜耳法赤泥。

[0018] 本发明使用的膨胀剂为一种淡黄色的偶氮类有机物，主要成分是偶氮二甲酰胺，本发明选用的是潍坊市普鑫建材有限公司开发的该类膨胀剂，如HEA-GY型号。此膨胀剂能在水泥水化过程中，自身不断分解产生氮气来达到膨胀效果而氮气相比于铝粉等膨胀剂产生的氢气更有利于在瓦斯环境中安全使用。气泡在浆体中的存在状态与引气混凝土相似，可以提高材料的耐久性能例如抗干燥收缩性能，抗碳化性能等。因为浆体中气泡的存在与材料的细度和浆体的张力有关系，所以赤泥的细度可以限制膨胀剂产生的气泡大小及间距系数，减水剂改变浆体的表面张力，也能较好的调控浆体中气泡状态。消泡剂也可以与膨胀剂发生相互作用，去掉浆体中多余的大型气泡，只留下微型无害气泡。

[0019] 本发明基于碱激发的原理，充分利用赤泥中的强碱和水泥水化提供的氢氧化钙激发粉煤灰中的SiO2和Al2O3，可生成水化硅酸钙和水化铝酸钙，产生早强特性。赤泥具有较好的持水析水性能，能保留注浆封堵材料中的水份，极大的降低了后期水泥的自收缩干燥收缩现象。赤泥本身干燥失水之后也不会发生收缩。

[0020] 硅微粉和减水剂的相互作用使得硅微粉的润滑作用体现了出来，可以增强注浆封堵材料的流动度，提高了封孔长度。硅微粉还填充了封堵材料孔隙，与水泥水化产物形成凝胶，增强了封堵材料强度。

[0021] 本发明还提供了一种赤泥基注浆封堵材料的使用方法：按照上述配比，将硅酸盐水泥、硫铝酸盐水泥、赤泥、粉煤灰、膨胀组份及流变组份均匀混合，再按照水料比0.6-0.75：1的比例计算用水量，并加水均匀混合即可。

[0022] 与现有技术相比较，本发明提供的技术方案有以下有益效果；

[0023] 1)本发明采用氧化铝工业废料，原料易得，成本低廉。

[0024] 2)本发明得到的注浆封堵材料强度高：3d可达到6MPa，28天可达到10MPa。

[0025] 3)本发明得到的注浆封堵材料流动性好，初期流动度可达340mm，30min后流动度≥260mm，本发明得到的注浆封堵材料密封性良好，空气渗透系数≤2×10-8m2。

[0026] 4)本发明具有早强，高强的特点。

[0027] 5)本发明注浆封堵材料具有微膨胀，后期无收缩的特点。

具体实施方式

[0028] 下面结合实施例进一步阐述本发明。

[0029] 实施例1

[0030] 本实施例提供一种赤泥基注浆封堵材料，其原料：赤泥2kg，粉煤灰4kg，PO42.5普硅水泥3.5kg，硫铝酸盐水泥0.5kg，膨胀剂0.5％，石膏2.5％，消泡剂0.1％，减水剂0.4％，硅微粉3％，所需水量为7kg。

[0031] a、所有的固体原材料按照比例加入搅拌机进行混合均匀。

[0032] b、将减水剂加入水中均匀混合。

[0033] c、将水加入搅拌机搅拌3分钟。

[0034] 初始流动度350mm，30分钟后流动度320mm；3d强度5.3MPa，28d强度7MPa；空气渗透系数1×10-8m2，3d竖直膨胀率0.5％。

[0035] 实施例2

[0036] 本实施例提供一种赤泥基注浆封堵材料，其原料：赤泥4kg，粉煤灰2kg，PO42.5普通硅酸盐水泥3.5kg，硫铝酸盐水泥0.5kg，膨胀剂0.5％，石膏5％，消泡剂0.2％，减水剂0.5％，硅微粉3％，所需水量为6.6kg。

[0037] a、所有的固体原材料按照比例加入搅拌机进行混合均匀。

[0038] b、称取减水剂加入水中，均匀混合。

[0039] c、将混合后的水按比例加入混合均匀的干料中，然后充分搅拌均匀。

[0040] 初始流动度342mm，30分钟后流动度300mm；3d强度5.7MPa，28d强度8MPa；空气渗透-8 2系数3.2×10 m，竖直膨胀率0.8％。

[0041] 实施例3

[0042] 本实施例提供一种赤泥基注浆封堵材料，其原料：赤泥3kg，粉煤灰3kg，PO42.5普硅水泥3.2kg，硫铝酸盐水泥0.8kg，膨胀剂0.7％，石膏7％，消泡剂0.3％，减水剂0.5％，硅微粉5％，水6.5kg。

[0043] a、所有的固体原材料按照比例加入搅拌机进行混合均匀。

[0044] b、称取减水剂加入水中，混合均匀。

[0045] c、将混合后的水加入粉料中，然后充分搅拌均匀。

[0046] 初始流动度300mm，30分钟后流动度260mm；3d强度5.6MPa，28d强度7.5MPa；空气渗透系数3×10-8m2，竖直膨胀率0.8％。

[0047] 上面对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本发明的保护之内。