煤矸石充填料浆流变特性的岩性调控机制及减水剂优化研究

本文系统研究了岩性（泥岩/砂岩比例MSR）对煤矸石充填料浆（CGBM）流变特性的影响，揭示了高泥岩含量导致屈服应力（34.87 Pa）、表观粘度（0.065 Pa·s）和触变性显著升高的规律，并通过添加0.01%木质素磺酸盐减水剂使泥岩料浆流变参数降低33%，为长距离管道输送安全提供了科学依据。

　　

Highlight

岩性与减水剂对煤矸石充填料浆流变特性的调控机制

Yield stress

添加不同浓度减水剂后，料浆屈服应力随养护时间的变化如图16所示。与未添加减水剂的料浆相比，含减水剂料浆的屈服应力显著降低。在相同养护时间下，含0.01%减水剂的料浆比含0.005%减水剂的料浆表现出更低的屈服应力。

Effect of lithology and water-reducing agent on the rheology

对四种配比料浆进行沉降泌水测试（图19），纯砂岩料浆（M0S100）最终泌水率达6%~8%，而纯泥岩料浆（M100S0）泌水率最低仅1%~2%。减水剂的添加使泥岩料浆泌水率提升至3%~4%，同时显著改善颗粒沉降稳定性。

Discussion on water-rock interaction mechanism

如图21①所示，料浆颗粒通过双电层结构（double electric layer）产生相互作用：泥岩中黏土矿物吸水膨胀形成空间网状结构（②），而砂岩颗粒则因快速沉降导致固液分离（③）。减水剂通过吸附在颗粒表面（④）产生静电斥力和空间位阻效应，有效破坏絮凝结构。

Conclusion

1. 1.

   泥岩/砂岩比例（MSR）显著影响料浆流变参数，纯泥岩料浆24小时养护后屈服应力（34.87 Pa）是纯砂岩料浆（17.101 Pa）的2倍；

2. 2.

   0.01%木质素磺酸盐减水剂可使泥岩料浆流变参数降低33%，并提升剪切恢复性；

3. 3.

   泥岩料浆的触变恢复指数（1.32）远高于砂岩料浆（0.67），表明其更适用于间歇式泵送工况。