煤田地质与勘探

作者：李笑霖, 王朋飞, 高英慧, 张明璇, 董恩远, 曲越, 赵越,

关键词：超细硫铝酸盐水泥, 超细粉煤灰, 纳米改性技术, 力学性能, 水化机理, 注浆堵水,

目的和方法为降低硫铝酸盐水泥基注浆材料的经济成本并实现优良的注浆加固效果，在超细粉煤灰(UFA)–超细硫铝酸盐水泥(USC)体系中掺入不同掺量的硅灰(SF)与纳米二氧化硅(NS)，研究该复合体系抗压强度、凝结时间及流动度的变化规律，探讨其水化反应机制；并通过 XRD、FTIR、TG-DTA、SEM 等测试技术，分析水化产物的物相组成及微观结构。结果和结论(1)在超细粉煤灰–超细硫铝酸盐水泥体系中掺入硅灰，会降低体系各龄期的抗压强度，同时缩短体系的凝结时间；(2)掺入纳米二氧化硅后，超细粉煤灰–超细硫铝酸盐水泥体系各龄期的抗压强度呈先升高后降低的变化趋势，其最佳掺量为 2%；(3)向超细硫铝酸盐水泥中单独掺入纳米二氧化硅时，体系各龄期抗压强度同样先升高后降低，最佳掺量为3%，且凝结时间呈先缩短后延长的趋势；(4) 从微观角度看，硅灰及纳米二氧化硅的掺入均未改变水化产物种类且均会促进水泥的早期水化，纳米二氧化硅的掺入会使水化产物的微观结构更为致密从而提升强度。山西某矿底板注浆堵水工程的现场试验验证了材料的工程价值。研究成果为纳米材料在注浆工程中的应用提供了理论依据，同时对于完善深部巷道围岩注浆加固技术体系具有重要的工程实践价值。

来源：2025年第10期

《煤田地质与勘探》期刊编辑部

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