粉煤灰在矿山胶结充填中的应用 粉煤灰的低成本超细分级

粉煤灰主要由于该系列产品比表面积可达700-3000㎡/kg，细度比水泥和S95矿粉等细的多，比硅灰等球形度高，流动性、分散性好，且主要化学成分是活性氧化硅、活性氧化铝、活性氧化钙等，在水泥混凝土体系中，一方面起到填充、润滑、解絮、分散、致密等物理作用，另一方面该产品中的活性氧化硅、活性氧化铝等活性氧化物与水泥水化时析出的氢氧化钙晶体、水化硅酸钙凝胶等胶凝材料、集料带入的有效碱、硫酸盐、氯离子等对水泥石和混凝土强度及耐久性不利的物质起化学反应，生成对水泥石和混凝土强度及耐久性有利的硅铝酸钙凝胶和其他有益化合物，在物理和化学两个方面作用下，改善了新拌混凝土的工作性如：流动性好、保水性好、不泌水、不离析、坍落度经时损失小、泵送性好等优点。改善浆体与集料界面的粘结度，减少硬化混凝土的孔隙，减小孔径，致密结构及体积稳定性，增强混凝土抵御各种化学侵蚀和抑制碱集料反应能力，显著提高水泥石和混凝土的耐久性。

粉煤灰在矿山胶结充填中的应用

由于粉煤灰固有的火山灰活性，它能与水泥水化过程中析出的氢氧化钙缓慢进行“二次反应”，在表面形成火山灰质反应生成物，与水泥硬化体晶格坚固地结合，进而增加龄期强度，提高充填体的抗渗性和耐久性。粉煤灰加工设备很多，比如粉煤灰分选机、粉煤灰粉碎机。此外，由于粉煤灰在充填体中具有超出火山灰活性的特殊物理功能，例如粉煤灰的减水功能、增加浆体的体积功能、填充浆体粗集料空隙功能、调节胶凝量和胶凝过程的功能，以及与水泥整体的协和功能等，起到了使充填体性能改善和质量提高的作用。

粉煤灰通常跟水泥、石灰、石膏等配合使用，根据粉煤灰和不同的胶结料配合，可把粉煤灰在胶结充填中的主要应用研究分为：粉煤灰+水泥胶结充填、粉煤灰+其他胶结料胶结充填、粉煤灰+水泥+激发剂胶结充填，其中以粉煤灰+水泥胶结充填的研究较多。

粉煤灰+水泥胶结充填

大量的水泥充填到井下，给矿LLI带来了很大的成本负担，为降低成本，很多学者在粉煤灰替代部分，甚至全部水泥充填到井下方面做了大量的实验室、半工业、工业试验研究。

在分析粉煤灰反应机理的基础上，刘坚通过粉煤灰替代水泥试验，得出：掺加一定量的粉煤灰，可以提高试块的强度，水泥：粉煤灰：尾砂=1：O：8的90d充填试块的强度均小于水泥：粉煤灰：尾砂=l：1：6、1：2：6及1：2：8的抗压强度，充分说明了粉煤灰具有一定的活性，在一定条件下能用于矿山充填并能改善水泥的胶结性能。

正辉通过对粉煤灰取代水泥的不同龄期的强度试验研究，结果表明：粉煤灰逐渐替代水泥时，充填体的3d、7d和28d抗压强度均呈递减趋势，其中3d强度趋势变化较为激烈，而7d和28d强度变化趋势比较缓和，说明粉煤灰对充填体的早期强度影响严重，对充填体后期影响不严重。

田冬梅等基于煤矸石和粉煤灰物理和化学性质分析的基础上，通过大量试验研究得出：

水泥：粉煤灰：煤矸石=1：4：15，外加剂添量1.5%，液固比0.78时，7d硬化体单轴抗压强度能达1.13MPa，28d能达1.78MPa。

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