聚丙烯纤维改性超细水泥复合注浆材料性能研究

• Published in: 煤炭科学技术 Vol. 52; no. 7; pp. 57 - 67
• Main Authors: 曾熙文, 王艳芬, 赵光明, 程详, 艾洁, 李英明, 孟祥瑞
• Format: Journal Article
• Language: Chinese
• Published: 安徽理工大学材料科学与工程学院,安徽淮南 232001%安徽理工大学深部煤矿采动响应与灾害防控国家重点实验室,安徽淮南 232001 2024; 煤矿安全高效开采省部共建教育部重点实验室,安徽淮南 232001%安徽理工大学深部煤矿采动响应与灾害防控国家重点实验室,安徽淮南 232001%安徽理工大学材料科学与工程学院,安徽淮南 232001; 安徽理工大学深部煤矿采动响应与灾害防控国家重点实验室,安徽淮南 232001
• Subjects: polypropylene fiber; material modification; 力学性能; 锚固; ultrafine cement; grouting material; 材料改性; mechanical property; 超细水泥; 聚丙烯纤维; anchoring; 注浆材料
• ISSN: 0253-2336
• DOI: 10.12438/cst.2023-1292

TD353; 为获得高性能矿用水泥基注浆材料,拓展短切纤维在全长锚固领域的应用,以超细硅酸盐水泥为胶凝材料,速凝剂、膨胀剂、聚羧酸减水剂作外加剂,基于单因素试验,探究聚丙烯纤维(PPF)掺量对水泥注浆材料的力学性能、可注性、泌水性、凝结时间、体积收缩性及微观结构的影响规律,并筛选PP改性超细水泥浆液作锚固剂,研究相似实验拉拔条件下全长锚固系统的力学承载性能与声发射特征.结果表明:PPF掺量对超细水泥注浆材料的浆液特性与力学性能具有显著影响,可明显改善超细水泥注浆材料的抗压性能,缩短终凝时间,减小流动度,尤其抗折强度与PPF掺量呈正相关关系.当PPF掺量 0.1%时,复合注浆材料S1的综合性能最佳,硬化结石体 3d和 28d抗压强度为 60.1 MPa和 83.7 MPa,比未添加PPF的参照组S0提高 23.4%和 23.2%;XRD、SEM及FTIR微观表征证实,适宜PPF不仅能促进水化反应,而且可改善结石体内部裂隙,发挥桥连作用并传递应力,延缓裂纹扩展;拉拔试验表明,基于该复合注浆材料的全长锚固体系力学性能、残余承载能力和最大变形量显著增强,最高拉拔强度是参照组S0的 1.356倍,推迟了声发射事件的发生,提升巷道围岩稳定性,为类似全长锚固提供借鉴.