一种充填材料充填适用性评价方法技术

本发明专利技术公开一种充填材料充填适用性评价方法，包括：确定充填材料在高温养护条件下的抗压强度计算值和渗透系数计算值，所述高温养护条件的温度范围为60～100℃，养护时间为0.3～3天；根据得到的充填材料在高温养护条件下的抗压强度计算值和渗透系数计算值，确定充填材料在标准养护条件下的抗压强度计算值和渗透系数计算值；以得到的充填材料在标准养护条件下的抗压强度计算值和渗透系数计算值作为评价指标，评价充填材料的充填适用性。本发明专利技术解决了现有技术中不同注浆工况下充填材料的配比设计不够合理、安全储备系数过高、材料浪费的技术问题。

【技术实现步骤摘要】
一种充填材料充填适用性评价方法
本专利技术属于注浆材料
，涉及一种充填材料充填适用性评价方法。
技术介绍
目前，矿山防渗截流和底板超前区域治理主要采用地面钻孔注浆、底板定向钻孔注浆，而采空区的充填治理主要采用钻孔注浆充填技术。注浆充填具有施工方便、工艺流程简单、扩散距离远、孔隙及裂隙充填密实等优点。现有技术中所使用的充填材料主要由水泥、粉煤灰、水和掺加剂按一定比例拌制而成。其中，粉煤灰是从煤燃烧后的烟气中收捕下来的细灰，是燃煤电厂排出的主要固体废物，通过在露天煤矿截水帷幕、金属矿山注浆帷幕、井工矿防渗截流、煤矿底板超前区域治理、采空区充填治理以及公路、铁路、地铁突水突泥治理等工程中提高粉煤灰掺量，不但可以减少环境污染，还可变废为宝，实现循环经济发展。但是，在现有技术中，在进行充填之前，需要对充填材料进行长时间的标准养护，如养护28d、90d，然后测定其抗压强度和渗透系数，其缺陷在于，需要对充填材料进行长时间的标准养护后再测试其抗压强度和抗渗系数，然后才能确定充填材料是否适合工程要求，这就会延长工程工期、影响充填材料的现场推广应用，而且通常采用的28d性能测试仅考虑了充填材料在早期较低的抗压强度和防渗性能，未考虑其中长期的抗压强度和防渗性能，最终导致充填材料的配比设计不够合理、安全储备系数过高、材料浪费。因此，亟需一种充填材料充填适用性评价方法。
技术实现思路
针对现有技术存在的不足，本专利技术的目的在于，提供一种充填材料充填适用性评价方法，该方法建了充填材料在高温养护条件下的抗压强度计算值和渗透系数计算值关系式，然后借助得到的充填材料在高温养护条件下的抗压强度计算值和渗透系数计算值，确定充填材料在标准养护条件下的抗压强度计算值和渗透系数计算值，以解决现有技术中充填材料的标准养护时间长、不同注浆工况下充填材料的配比设计不够合理、安全储备系数过高、材料浪费的技术问题。为达到上述目的，本专利技术采取如下的技术方案：步骤1、确定充填材料在高温养护条件下的抗压强度预测值和渗透系数预测值，所述高温养护条件包括养护温度为60～100℃，养护时间为0.3～3天；步骤2、根据步骤1得到的充填材料在高温养护条件下的抗压强度预测值和渗透系数预测值，确定充填材料在标准养护条件下的抗压强度计算值和渗透系数计算值；步骤3、以步骤2得到的充填材料在标准养护条件下的抗压强度计算值和渗透系数计算值作为评价指标：当所述标准养护条件下的抗压强度计算值与工程要求抗压强度值的比值大于等于1且所述准养护条件下的渗透系数小于工程要求的渗透系数时，充填材料适用于充填；当所述标准养护条件下的抗压强度计算值与工程要求抗压强度值的比值小于1或所述标准养护条件下的渗透系数计算值大于或等于工程要求的渗透系数值时，充填材料不适用于充填。具体的，所述充填材料在高温养护条件下的抗压强度计算值通过下式确定：式中，fcuT为充填材料在T℃养护后的抗压强度预测值，单位为MPa；ω为充填材料中粉煤灰的百分含量；T为充填材料的养护温度，单位为℃。更进一步的，所述充填材料在高温养护条件下的渗透系数通过下式确定：式中，kcuT为充填材料在T℃养护后的渗透系数预测值，单位为10-6cm/s。更进一步的，步骤2所述的充填材料在标准养护条件下的抗压强度计算值过下式确定：其中，式中，为充填材料在标准养护条件下的抗压强度计算值，a为第一回归参数，b为第一回归系数，fcu,it为第i个充填材料试样在标准养护t天后的抗压强度，MPa；fcu,iT为第i个充填材料试样在T℃高温养护后的抗压强度，MPa；n为试样个数，n＞1；i为任意试样，1≤i≤n。更进一步的，步骤2所述的充填材料在标准养护条件下的渗透系数计算值通过下式确定：其中，a'＝ec；式中，为充填材料在标准养护条件下的渗透系数计算值，a’为第二回归参数，b’为第二回归系数，kcu,it为第i个充填材料试样养护t天的渗透系数，单位10-6cm/s；kcu,iT为第i个T℃温度高温养护后的充填材料试样的渗透系数，单位10-6cm/s；n为试样个数，n＞1；i为任意试样，1≤i≤n。本专利技术与现有技术相比，有益的技术效果是：本专利技术方法建立了充填材料的抗压强度、渗透系数与养护温度之间的关系，同时考虑了粉煤灰掺量对材料性能的影响，本专利技术方法简便、快捷、准确、实用可靠，有效缩短了标准养护测试的室内试验周期，有助于施工设计人员提前获取材料性能参数，合理设计不同注浆工况的材料配比，指导工程技术人员选择适宜的配比方案，留设适宜的安全储备系数。实现了对充填材料性能的快速预测及其适用性的快速评估，可指导不同注浆工况条件下，充填材料配比的合理设计，从而可以科学留设充填材料的安全储备系数，减少材料的浪费，避免不必要的制浆、养护和室内测试等环节时间。以下结合附图及实施例对本专利技术的具体内容作进一步详细解释说明。附图说明图1为实施例1中利用本专利技术方法的标准养护条件充填材料抗压强度计算值与实测值的比较图；图2为实施例1中利用本专利技术方法的标准养护条件充填材料渗透系数计算值与实测值的比较图。具体实施方式以下给出本专利技术的具体实施例，需要说明的是本专利技术并不局限于以下具体实施例，凡在本申请技术方案基础上做的等同变换均落入本专利技术的保护范围。本专利技术方法尤其适用于高掺量粉煤灰充填材料。下面对本申请所涉及的专业术语进行解释：工程要求抗压强度：是指达到工程设计要求，充填材料在承受载荷后抵抗发生断裂或超过容许限度的残余变形能力。高掺量粉煤灰充填材料：主要由粉煤灰、水泥和水混合搅拌制备，流动度在22cm～32cm，结石率85％～100％，粉煤灰掺量达到粉煤灰与水泥质量之和的50～100％，在某些情况下，可掺加一定的外加剂提高充填材料的性能。需要说明的是，在填充作业中，预测误差小于15％属于合理误差范围，可以通过调整充填材料的水灰比或水泥掺量来校正。实施例1遵从上述技术方案，本专利技术给出一种充填材料充填适用性评价方法，该方法包括以下步骤：步骤1、确定充填材料在高温养护条件下的抗压强度预测值和渗透系数预测值，所述高温养护条件包括养护温度为60～100℃，养护时间为0.3～3天；步骤2、根据步骤1得到的充填材料在高温养护条件下的抗压强度预测值和渗透系数预测值，确定充填材料在标准养护条件下的抗压强度计算值和渗透系数计算值；步骤3、以步骤2得到的充填材料在标准养护条件下的抗压强度计算值和渗透系数计算值作为评价指标：当所述标准养护条件下的抗压强度计算值与工程要求抗压强度值的比值大于等于1且所述准养护条件下的渗透系数小于工程要求的渗透系数时，充填材料适用于充填；当所述标准养护条件下的抗压强度计算值与工程要求抗压强度值的比值小于1或所述标准养护条件下的渗透系数计算值大于或等于本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种充填材料充填适用性评价方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：/n步骤1、确定充填材料在高温养护条件下的抗压强度预测值和渗透系数预测值，所述高温养护条件包括养护温度为60～100℃，养护时间为0.3～3天；/n步骤2、根据步骤1得到的充填材料在高温养护条件下的抗压强度预测值和渗透系数预测值，确定充填材料在标准养护条件下的抗压强度计算值和渗透系数计算值；/n步骤3、以步骤2得到的充填材料在标准养护条件下的抗压强度计算值和渗透系数计算值作为评价指标：/n当所述标准养护条件下的抗压强度计算值与工程要求抗压强度值的比值大于等于1且所述准养护条件下的渗透系数小于工程要求的渗透系数时，充填材料适用于充填；/n当所述标准养护条件下的抗压强度计算值与工程要求抗压强度值的比值小于1或所述标准养护条件下的渗透系数计算值大于或等于工程要求的渗透系数值时，充填材料不适用于充填。/n

【技术特征摘要】
1.一种充填材料充填适用性评价方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
步骤1、确定充填材料在高温养护条件下的抗压强度预测值和渗透系数预测值，所述高温养护条件包括养护温度为60～100℃，养护时间为0.3～3天；
步骤2、根据步骤1得到的充填材料在高温养护条件下的抗压强度预测值和渗透系数预测值，确定充填材料在标准养护条件下的抗压强度计算值和渗透系数计算值；
步骤3、以步骤2得到的充填材料在标准养护条件下的抗压强度计算值和渗透系数计算值作为评价指标：
当所述标准养护条件下的抗压强度计算值与工程要求抗压强度值的比值大于等于1且所述准养护条件下的渗透系数小于工程要求的渗透系数时，充填材料适用于充填；
当所述标准养护条件下的抗压强度计算值与工程要求抗压强度值的比值小于1或所述标准养护条件下的渗透系数计算值大于或等于工程要求的渗透系数值时，充填材料不适用于充填。


2.如权利要求1所述的充填材料充填适用性评价方法，其特征在于，所述充填材料在高温养护条件下的抗压强度预测值过下式确定：



式中，fcuT为充填材料在T℃养护后的抗压强度预测值，单位为MPa；ω为充填材料中粉煤灰的百分含量；T为充填材料的养护温度，单位为℃。


3.如权利要求1所述的充填材料充填适用性评价方法，其特征在于，所述充填材料在...

【专利技术属性】
技术研发人员：王海，王皓，王晓东，苗贺朝，佟美玲，许刚刚，朱世彬，武博强，
申请(专利权)人：中煤科工集团西安研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：陕西;61