一种矿用双组分无机注浆材料及其制备方法技术

本申请涉及注浆材料加工的技术领域，具体公开了一种矿用双组分无机注浆材料及其制备方法。注浆材料括A组分和B组分，A组分包括以下重量份的原料：快硬硫铝酸盐水泥27

【技术实现步骤摘要】
一种矿用双组分无机注浆材料及其制备方法


[0001]本申请涉及注浆材料加工
，尤其是涉及一种矿用双组分无机注浆材料及其制备方法。

技术介绍

[0002]无机注浆材料是以水泥为主要成分，以其他外加剂成分为辅的复合材料，具有流动性好、微膨胀、韧性强、防腐耐久的特点，无机注浆材料经常应用在矿井中。矿井在采掘地质及构造带，导致掘进工作面及采煤工作面造成片帮、冒顶等一系列危害，影响了矿井安全生产。
[0003]目前，一般是采用化学注浆材料、无机注浆材料解决这一问题，但是化学注浆材料在应用过程中会发生温度聚集，存在一定的安全隐患，所以采用无机注浆材料较多；无机注浆材料虽然反应温度低，但是硬化后的强度较低，影响使用。

技术实现思路

[0004]为了提高无机注浆材料的强度，本申请提供一种矿用双组分无机注浆材料及其制备方法。
[0005]第一方面，本申请提供一种矿用双组分无机注浆材料，采用如下技术方案：一种矿用双组分无机注浆材料，其包括A组分和B组分，其中，A组分包括以下重量份的原料：快硬硫铝酸盐水泥27
‑
47份、超细矿物粉2
‑
8份、减水剂0.5
‑
1.5份、膨胀剂1
‑
5份、胶粉1.5
‑
3.5份、水6.5
‑
15份、改性碳纳米管3
‑
9份；且改性碳纳米管采用等离子体对碳纳米管进行改性制得；B组分包括以下重量份的原料：快凝快硬硫铝酸盐水泥36
‑
56份、缓凝剂0.5
‑
3.5份、纤维素1
‑
3份、氯化锂0.2
‑
0.8份，水9
‑
22份。
[0006]通过采用上述技术方案，本申请的矿用双组分无机注浆材料，通过各原料之间的协同作用，不仅能够加快注浆材料的凝结时间，还能够提高注浆材料的抗压强度和抗折强度，其中，初凝时间为80
‑
265s，终凝时间为260
‑
780s，1d抗压强度为20.3
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46.7MPa，2d抗压强度为21.7
‑
55.9MPa，1d抗折强度为2.6
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8.5MPa，2d抗折强度为3.0
‑
8.9MPa。
[0007]A组分中的快硬硫铝酸盐水泥为基础成分，超细矿物粉能够填充在各原料颗粒之间的空隙中，起到增强密实度的作用，改善注浆材料的内部结构，从而提高注浆材料的强度。减水剂应用到注浆材料的原料中，能够起到减水的作用。当快硬硫铝酸盐水泥凝结硬化时，膨胀剂会随体积膨胀，产生预应力，充分填充水泥空隙的作用，从而提高注浆材料的强度。胶粉应用到注浆材料的原料中，能够增加粘合度，增加各原料之间的粘结性，也能够起到提高注浆材料强度的作用。
[0008]碳纳米管应用到注浆材料的原料中，能够增加注浆材料的致密程度，在注浆材料的内部形成网状结构，增强各原料之间的粘结力；且在水泥水化的过程中能够吸附C2S、C3S等活性成分形成初始水化晶体，随着初始水化晶体的不断反应，C
‑
S
‑
H凝胶和被细化的CH晶
体等水化产物则会在碳纳米管周围逐渐形成致密结构，从而更好的增强注浆材料的密实度，进而提高注浆材料的强度。碳纳米管自身的表面能大，容易产生自身团聚，导致在注浆材料中的分散性不佳。利用等离子体对碳纳米管进行改性后，等离子体会被吸附在碳纳米管的表面，进而减少碳纳米管的表面能，减少碳纳米管产生团聚现象，提高分散性，更有助于发挥作用，而且还能够使碳纳米管表面变粗糙，进一步提高与各原料之间的粘结力，从而更好的提高注浆材料的强度。
[0009]B组分中的快凝快硬硫铝酸盐水泥作为基础成分，纤维素应用到注浆材料的原料中，能够阻止裂缝的产生，提高力学性能，从而提高注浆材料的强度。氯化锂作为促凝剂，不仅不会影响注浆材料的强度，而且还能够缩短注浆材料的凝固时间。
[0010]作为优选：A组分包括以下重量份的原料：快硬硫铝酸盐水泥33
‑
41份、超细矿物粉4
‑
6份、减水剂0.8
‑
1.2份、膨胀剂2
‑
4份、胶粉2
‑
3份、水8
‑
13份、改性碳纳米管4
‑
7份；B组分包括以下重量份的原料：快凝快硬硫铝酸盐水泥42
‑
50份、缓凝剂1
‑
3份、纤维素1.2
‑
1.8份、氯化锂0.3
‑
0.6份、水11
‑
15份。
[0011]通过采用上述技术方案，对A组分和B组分中的各原料的掺量进行优化，有助于各原料更好的发挥作用，进一步提高注浆材料的强度。
[0012]作为优选：所述改性碳纳米管采用以下方法制备：在微波和磁场的共同作用下，将碳纳米管放在等离子体中进行处理，取出后冲洗，烘干后得到改性碳纳米管。
[0013]进一步的，所述改性碳纳米管采用以下方法制备：在300
‑
500W的微波功率、150
‑
170A电流的磁场下，将碳纳米管放在等离子体中进行处理15
‑
25min，取出后碳纳米管后，用去离子水冲洗1
‑
3min，烘干后得到改性碳纳米管。
[0014]通过采用上述技术方案，利用上述制备方法对改性碳纳米管进行制备，能够使等离子体对碳纳米管更好的进行改性，有助于改性碳纳米管提高注浆材料的强度。
[0015]作为优选：所述等离子体为氦气和氮气的混合气体。
[0016]作为优选：通入氦气和氮气的流量比为1：(1
‑
3)。
[0017]通过采用上述技术方案，对等离子体的种类和等离子体的流量进行限定，氦气是惰性气体，比较稳定，不与其他原料发生反应，而且氦气的电子碰撞反应较少，氮气也是惰性气体，不易发生化学反应，比较稳定，且氮气比氦气容易获得，因此，当氦气和氮气的流量比在上述范围内时更为合适，能够更好的对碳纳米管进行改性，不仅提高碳纳米管的分散性，还能够对碳纳米管表面产生刻蚀作用，增强碳纳米管与其他原料之间的粘结性，从而更有助于提高注浆材料的强度。
[0018]作为优选：所述改性碳纳米管在使用前采用以下方法对其进行预处理：将改性碳纳米管放在混酸中，加热回流，取出改性碳纳米管，洗涤至中性，烘干后得到预处理的改性碳纳米管。
[0019]进一步的，所述改性碳纳米管在使用前采用以下方法对其进行预处理：将改性碳纳米管放在混酸中，加热至110
‑
130℃的温度下回流2
‑
4h，取出改性碳纳米管，用氢氧化钠溶液洗涤至中性，烘干后得到预处理的改性碳纳米管；其中，改性碳纳米管和混酸的重量配比为1：(4
‑
6)，氢氧化钠溶液的质量分数为80
‑
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种矿用双组分无机注浆材料，其特征在于：其包括A组分和B组分，其中，A组分包括以下重量份的原料：快硬硫铝酸盐水泥27
‑
47份、超细矿物粉2
‑
8份、减水剂0.5
‑
1.5份、膨胀剂1
‑
5份、胶粉1.5
‑
3.5份、水6.5
‑
15份、改性碳纳米管3
‑
9份；且改性碳纳米管采用等离子体对碳纳米管进行改性制得；B组分包括以下重量份的原料：快凝快硬硫铝酸盐水泥36
‑
56份、缓凝剂0.5
‑
3.5份、纤维素1
‑
3份、氯化锂0.2
‑
0.8份，水9
‑
22份。2.根据权利要求1所述的一种矿用双组分无机注浆材料，其特征在于： A组分包括以下重量份的原料：快硬硫铝酸盐水泥33
‑
41份、超细矿物粉4
‑
6份、减水剂0.8
‑
1.2份、膨胀剂2
‑
4份、胶粉2
‑
3份、水8
‑
13份、改性碳纳米管4
‑
7份；B组分包括以下重量份的原料：快凝快硬硫铝酸盐水泥42
‑
50份、缓凝剂1
‑
3份、纤维素1.2
‑
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【专利技术属性】
技术研发人员：梁登峰，王亚林，丁威，杨书俊，
申请(专利权)人：山西四通晋业工程有限公司，
类型：发明
国别省市：