高水速凝固化充填材料

一、产品简介

高水速凝固化充填材料（简称高水材料），是一种以无水硫酸铝酸钙水泥熟料为主要成分，添加适量的混合材、调节剂、助磨剂等制成的双组分特种水泥混合材料。它具有高含水率、快速凝固、高早期强度、耐久性好、、成本低等特点，适用于煤矿巷旁充填支护、采空区堵漏灭火、井巷壁厚充填支护等场景。高水材料的水灰比可高达10:1，含水率可超过95%，强度可达5 MPa，是一种绿色可持续的胶结材料。

二、性能特点

高含水率与快速凝固：高水材料能够在高水灰比条件下实现快速凝固和硬化，水灰比可高达10:1，含水率可超过95%，但强度不会显著降低。其最终强度可达到2 - 5 MPa，甚至更高。例如，当赤泥含量达70%、水泥含量为10%时，快速充填支撑材料（RSM）1天、3天、7天和28天的抗压强度分别为6.12 MPa、8.97 MPa、11.25 MPa和12.33 MPa，满足《沿空留巷路边袋充填技术要求》（GB/T 39336-2020）中高水材料水灰比1.5:1的强度要求。

高早期强度与强度增长快：高水材料具有较高的早期强度，且强度增长迅速。各龄期的强度可为：2小时抗压强度1.5 MPa；24小时3.0 MPa；3天4.0 MPa；7天以后的最终强度5.0 MPa。其强度养护时间的增加而逐渐提高，能够快速达到设计强度，为工程早期支撑。

微膨胀性与耐久性好：高水材料在凝固过程中具有微膨胀性，能够实现完全接顶，减少顶板下沉量。其主要水化产物包括C-S-H凝胶、AFt和碳酸钙等，这些成分有助于提高材料的稳定性和长期性能。XRD分析显示，高水材料的水化产物中以无水硫铝酸钙为主，这保证了其强度和耐久性。

与低成本：高水材料本身、无害、腐蚀性小，对环境友好。其生产过程简单，成本较低，能够有效降低工程费用。例如，赤泥快速充填材料的成本仅为每吨高水充填材料成本的40.6%。

三、应用场景

煤矿行业：高水材料广泛应用于煤矿井下巷旁充填沿空留巷，可有效控制顶板压力，减少地表沉陷，提高资源回收率。在五家沟煤矿15108掘进工作面过房采区空巷时，采用高水速凝材料充填法进行充填，保证了矿井生产。

冶金行业：适用于金矿、铁矿等的充填和尾砂填充、废料充填等，可替代传统的木材、钢材支护和水泥混凝土，减少材料浪费，降低生产成本。

水利工程：可用于大坝坝体、输水渠道、水闸等水利设施的渗漏封堵，保障设施运行。

隧道工程：可用于隧道管片接缝涌水治理、隧道衬砌等部位的渗水治理与结构补强，防止地下水渗漏，确保隧道结构稳定。

其他工程：还可用于地铁、地下管廊、工业厂房等工程的充填和支护。

四、施工工艺

材料配制：高水材料由甲料和乙料两种组分构成，甲料以硫铝酸盐水泥熟料为基材，与悬浮剂及少量超缓凝剂混磨而成；乙料由石灰、石膏、悬浮剂和复合速凝早强剂等混磨而成。使用时，甲乙料按重量比1:1配合使用。例如，在某实验中，当赤泥含量达70%、水泥含量为10%时，RSM的坍落度为204 mm，初凝时间30 min，终凝时间135 min，完全满足充填施工要求。

搅拌与泵送：将甲乙料分别与水混合搅拌均匀，形成浆液。甲乙料浆液混合前可在24小时内不凝固、不结底，便于长距离管道运输。混合后的浆液具有良好的流动性和泵送性能，可泵性能，能够通过泵送或自流到充填地点，无需脱水。

充填与固化：将浆液注入充填体后，浆液在5 - 30分钟内开始初凝，凝结速度快。充填体不干缩，具有微膨胀性，能够实现完全接顶。固化后的充填体具有较高的强度和稳定性，能够承受上覆顶板的压力。