煤炭学报

作者：张昊, 胡相明, 王伟, 梁运涛, 王兆喜, 刘金举, 白光星, 赵艳云, 吴明跃,

关键词：喷涂堵漏风材料, 黄原胶-氧化镁改性, 孔隙分析, 微观结构, 堵漏风机理,

针对传统黏土-水泥喷涂堵漏风材料(CCC)强度差、易开裂、堵漏风效率低的问题，提出经黄原胶(XG)和氧化镁(MgO)改性制备黏土-水泥基新型喷涂堵漏风材料(XM-CCC)。通过析水率测试、浆液时变性和流变性试验，确定了0.6的最佳水固质量比和20%(质量分数)最佳黏土掺量。通过力学性能试验和限制膨胀率试验确定了1.5%(质量分数)的XG最佳掺量和5%(质量分数)的MgO最佳掺量，XM-CCC的7 d抗压强度达到25.33 MPa、抗折强度达到9.18 MPa，21 d限制膨胀率稳定在0.028%左右。基于此，结合表征手段对XM-CCC的形成机理和堵漏风机理进行探究。结果表明，XG中羟基、羧基等活性官能团与浆液颗粒表面的Ca2+发生螯合作用，黏土颗粒被束缚在水泥颗粒的水化产物间，促进了XM-CCC力学性能的提升。MgO水化生成的六方板状Mg(OH)2晶体支承在体系的孔隙中，提高了XM-CCC的抵御收缩能力。孔隙结构方面，XG改变了XM-CCC的孔结构，降低了平均孔径;Mg(OH)2晶体充填孔隙，产生的晶体生长压力可以抵御孔隙压力，保持基体不开裂，同时降低了孔隙率;XG与MgO的共同作用使XM-CCC的气体渗透系数仅为1.47×10-12，远低于围岩渗透系数。经济性上，XM-CCC取材方便、制作简单，成本较低，喷涂工艺简单灵活。现场应用结果表明，XM-CCC的涂层均匀、完整，抗开裂与封闭性能较好，具有良好的应用前景。

来源：2021年第6期

《煤炭学报》期刊编辑部

查看煤炭学报杂志2021年第6期