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煤矿三元复合胶体防灭火材料的制备与性能研究

正规授权彩票文章编号:1001G9731(2015)13G13139G05

煤矿三元复合胶体防灭火材料的制备与性能研究∗

赵建国1,朱化雨2,刘晓泓2,朱孔赞1,冯恩娟1,陈怀成3(1.山东宏艺科技股份有限公司,山东临沂276034;2.临沂大学化学化工学院,山东临沂276000;

3.东南大学材料科学与工程学院,南京211189)

摘㊀要:㊀用快硬硫铝酸盐水泥㊁大掺量粉煤灰㊁水玻璃,外加悬浮剂,一步混合法制备了三元复合胶体防灭火材料,研究了该材料的凝结时间㊁抗压强度和阻化性能,观察了微观形貌,探讨了胶凝机理.结果表明,材料胶结体的初凝时间在1~30m i n范围内可控,并具有良好的早期抗压强度;60ħ阻化率达90%,70ħ达80%,80ħ不低于75%;胶结体内部存在大量絮凝状的CGSGH凝胶,且与粉煤灰胶连,结构密实.工业实验表明该防灭火材料具有良好的防灭火效果.

关键词:㊀煤自燃火灾;胶体材料;防灭火材料;煤矿中图分类号:㊀T D75文献标识码:A D O I:10.3969/j.i s s n.1001G9731.2015.13.029

1㊀引㊀言

胶体防灭火材料是一种新型防灭火材料,其防灭火性能优异㊁安全性好[1G3],但胶凝时间较难控制㊁成本高[4G8].水泥粉煤灰类灌浆材料是煤矿防灭火中使用较早的一种材料,具有价格低廉㊁无毒㊁渗透性较好等优点;但存在凝结时间较长㊁不能向高处堆积㊁易跑浆溃浆等缺点[9G10].两类材料的优缺点,使它们在应用上具有一定的适用性和限制性.为综合两类材料的优点,克服缺点,本文选用快硬硫铝酸盐水泥和大掺量粉煤灰为骨料,以水玻璃为基料,外加悬浮剂,制备出三元复合胶体防灭火材料.通过研究该材料的凝结时间㊁力学性能㊁阻化性能和微观形貌,以期得到适用性强㊁性能优异㊁价格低廉的煤矿防灭火材料.

2㊀实㊀验

2.1㊀实验原料

水泥为中国联合水泥有限公司生产的R.S A C42.5快硬硫铝酸盐水泥,粉煤灰为太原二电厂Ⅱ级粉煤灰,水泥和粉煤灰的主要成分见表1所示.

此外,实验中所用水玻璃为工业液体硅酸钠,购自郑州建科特工程材料有限公司,模数为2.9,波美度为40.分散剂为低粘度羧甲基纤维素(L VGC M C),山东德州金月生化有限公司生产.普通河沙,系Ⅱ区中砂;拌合用水为普通饮用自来水.

正规授权彩票表1㊀水泥和粉煤灰的化学成分

T a b l e1C h e m i c a l c o m p o s i t i o no f c e m e n t a n dF A

原料

化学组分/%

M g O A l2O3S i O2F e2O3C a O L o s s 粉煤灰1.2630.8351.534.156.564.57

水泥1.8225.8316.401.0937.186.822.2㊀配合比

经查阅文献及前期实验,考虑到凝结时间和早期强度,确定水玻璃掺量为31%,分散剂掺量为1.0%,试验配比见表2所示.

表2㊀防灭火材料配方设计

T a b l e2T h ed e s i g no f f i r e p r e v e n t i o na n de x t i n g u i sG

正规授权彩票h i n g m a t e r i a l

材料作用添加量(按质量计)

粉煤灰/水泥骨料0.6~1.0

水玻璃集料31%

分散剂分散1.0%

水胶比-0.8~1.22.3㊀试样的制备

将试验原料按照配比分成A㊁B两组份,A组份包括水泥和粉煤灰,B组份包括水玻璃㊁分散剂和水.在制备本材料时,先将A组份放入搅拌机干拌60s,B组份混合均匀,然后再将B组份倒入A组份中,搅拌混合均匀即得该防灭火材料.

材料的制备环境条件为环境温度(20ʃ5)ħ㊁相对湿度60%.材料的养护条件为气温20ħ㊁相对湿度(60ʃ5)%.

2.4㊀实验测试与性能表征

2.4.1㊀胶凝时间测试

初凝时间测定采用倒杯法,终凝时间测定采用维卡仪法,执行G B/T1346G2001标准.倒杯法:将B液缓慢倒入装有A料的杯子中,在倒入伊始使用秒表计时,快速搅拌10s左右使其混合均匀,然后在两杯间来回倾倒.倒杯间隔时间依浆液粘稠情况而定,开始浆液粘度小,倒杯间隔时间为1m i n,随着浆液黏度的增加,间隔时间缩短至20s,越接近凝胶状态,倒杯间隔时间越短,直至浆液达到初凝时间的判断标准后,用秒表记录此过程使用的时间,即为初凝时间.

93131

赵建国等:煤矿三元复合胶体防灭火材料的制备与性能研究

∗基金项目:国家自然科学基金资助项目(21275068);山东省自主创新专项资助项目(2014Z Z C X05301)

正规授权彩票收到初稿日期:2014G09G02收到修改稿日期:2015G03G04通讯作者:赵建国,EGm a i l:b i n g f e n g5537@163.c o m 作者简介:赵建国㊀(1986-),男,山东兖州人,工程师,硕士,主要从事新型建材研究.