采空区堵漏和施工密闭墙减少漏风是预防采空区煤自燃的有效措施[1-3]。用胶凝材料与泡沫混合制成的无机固化充填材料具有高强度和优异的密闭性能，且制备简单、经济节约、密闭性能好，能较好地应用于矿井火灾防治工作中，具有广阔的市场前景和研究价值。张辛亥[4]等人研发了一种由固化剂、水和泡沫混合制成的新型无机固化充填材料及其充填工艺和设备；李秀[5]通过改变配比及工艺研制出经济实用的高性能泡沫混凝土，同时发现泡沫混凝土抗压强度在水灰比1∶2处附近达到最大值；方永浩[6]等人通过研究粉煤灰-水泥泡沫混凝土气孔结构与其抗压强度的关系，发现同等条件下材料强度会随着粉煤灰对水泥取代率的增加而降低；杨宝贵[7]等人发现无添加剂时，质量配比为普通硅酸盐水泥（10%）、粉煤灰（20%）、煤矸石（50%）和水（20%）的一种煤矿高浓度胶结充填材料充填效果较好；张欣[8]等人研制出改良发泡剂KD-1用来提高煤矸石泡沫混凝土中泡沫的稳定性。于水军[9]等人通过实验发现在火灾条件下，煅烧温度及时间、增强剂对水泥的取代率以及材料本身的干体积密度等会影响泡沫混凝土的抗压强度损失率。目前，围绕以普通硅酸盐水泥为主要材料的固化充填材料研究较多，而对于以快硬水泥为胶凝材料的固化充填材料研究较少。为此选用硫铝酸盐水泥为胶凝材料，对不同泡沫掺量下快硬水泥的充填特性进行实验研究。

1 实验设备和材料及方法

1.1 实验设备

采用维卡仪、水泥净浆流动度试模和微机控制电子式万能实验机（WDW-100E）分别对材料的凝结时间、流动度以及材料成型后的抗压强度进行了测试。

1.2 实验材料

实验所用原料为水、低碱度硫铝酸盐水泥L.SAC42.5和复合发泡剂。硫铝酸盐快硬水泥具有微膨胀性，能在有限的泡沫稳定时间内使泡沫水泥迅速凝结、降低泡沫破裂的概率，保证固化充填材料的有效体积并提高其强度。

1.3 实验方法

将水与硫铝酸盐水泥均匀混合配制成水灰比分别为 1∶2、1∶1.8、1∶1.6、1∶1.4 的水泥净浆。

高职院校专业结构的设置与调整必须根据区域经济的发展战略、产业经济的规划以及行业企业用人的需要，建立省级、市级和校级三方自上而下的专业结构设置的调控与预警机制。建议湖北省政府对随州区域的专业设置进行统筹规划和合理布局，建立覆盖全省的专业结构、就业结构和产业结构的信息公布平台。

而对于唯一性问题，1999年， Mischler和Wennberg首先在硬势和角截断条件下得到了一个最优的结果，即如果初值质量和能量有限， 能量保持守恒的解一定是唯一的[8].但是Wenenberg通过具体的例子表明方程存在能量增加的解[9].Toscani和Villani利用概率空间里的一个距离在麦克斯韦势、非角截断条件下得到了解的唯一性[10].最近，Desvillettes和Mouhot在初值满足一定条件下，在硬势及非角截断情形下得到了解的唯一性[3，11].

1）凝结时间及流动度。使用维卡仪和水泥净浆流动度试模同时对水灰比为 1∶2、1∶1.8、1∶1.6、1∶1.4的水泥净浆凝结时间和流动度进行测定，水泥凝结时间测定参照规范GB/T 1346—2011，流动度测定参照规范GB/T 8077—2000，使用相同的设备测定不同水灰比下掺入1倍、2倍和3倍泡沫的固化充填材料凝结时间和流动度。

将试块单轴形变量与其抗压强度建立关系并绘制成图。其中，试块在养护期为7 d时的形变-抗压强度曲线如图2。

2 实验结果

2.1 凝结时间及流动度

1934年，鲁迅在《引玉集》的后记中，写了这样一段话：“我已经确切地相信：将来的光明，必将证明我们不但是文艺上的遗产的保存者，而且也是开拓者和建设者。”过去，我只知鲁迅是文学创作者，却不知他也是一个书刊的设计者。他搜集古籍，引进外国版画，其富有艺术气息的书籍设计，影响了一代又一代的艺术家。

对不同水灰比的水泥净浆，其凝结时间及流动度进行多次测定，取平均值得出数据（表1），硫铝酸盐水泥净浆凝结时间及流动度如图1。

分析奥运会的传播过程，奥运会赛场可以看作是信源，奥运会本身、报纸、电视、网站等可以看作是信道，而受众则是信宿。奥运会赛场比赛的信息、赞助商的产品信息或者品牌形象通过奥运会平台传递给受众，包括新媒体在内的大众媒体延伸了这种传播形式，奥林匹克实现了最大化传播。而反馈则是通过观众通过购买出门票、观看赛事节目、购买赞助厂家的产品等形式表现出来。奥运会在整个传播过程中是作为一条信道存在，起着传输信息的作用，有极强的双向沟通能力。它不但诉诸于受众的视觉与听觉系统，充分吸引受众的注意力，同时还积极地调动受众的参与意识，为受众提供其他媒介难以提供的具体、生动、可视性极强的场景，传递更具冲击力的信息。

 

表1 硫铝酸盐水泥净浆凝结时间及流动度

  

水灰比 初凝时间/min 终凝时间/min 流动度/mm 1∶2 1∶1.8 1∶1.6 1∶1.4 65 74 88 96 72 80 93 103 251 268 300 326

  

图1 硫铝酸盐水泥净浆凝结时间及流动度

对单轴压缩实验数据进行处理，记录最大实验载荷，使用压强公式[11]计算出材料的最大抗压强度，不同配比固化充填材料最大抗压强度见表3。

使用压缩空气法预先发泡。向发泡液浓度为1∶30的50℃复合发泡剂水溶液中通入0.5 m3/h的压缩空气进行发泡。泡沫泌水量为33.7 mL，发泡倍数为33.5，半衰期为 22.7 min，测得泡沫黏度为 0.6 Pa·s，密度为0.042 g/mL。将制备好的泡沫与胶凝材料混合搅拌均匀制成无机固化充填材料并倒入模具制成试块。

对比表1与表2数据后认为，向水灰比相同的水泥净浆中掺入泡沫后，由于单位体积材料中水泥分子含量减少，硅酸根离子浓度降低，材料水化过程减慢，使材料初凝时间增长且为掺入泡沫前的2.66～4.13倍；泡沫含量增加以及材料质量减小导致流动度明显下降，减小幅度为45%～67%。掺入泡沫倍数越大，材料初凝时间越长且为同水灰比下掺入1倍泡沫材料初凝时间的1.06～1.46倍；材料流动度越小且越接近泡沫的流动度，同水灰比下分别掺入1、2、3倍泡沫后材料流动度的减小幅度为29%～41%。掺入相同倍数泡沫的材料其初凝时间和流动度与其水灰比成正相关关系，水灰比为1∶1.4的材料初凝时间是水灰比为1∶2材料的1.6～1.76倍，流动度增幅为3%～43%。

 

表2 充填材料加入泡沫初凝时间与流动度

  

水灰比 初凝时间/h 流动度/mm 1倍 2倍 3倍 1倍 2倍 3倍1∶2 1∶1.8 1∶1.6 1∶1.4 3 3.4 3.9 4.7 3.3 3.6 4.6 5.8 3.9 4.8 5.7 6.6 139 143 158 172 86 93 109 123 82 90 100 113

2.2 抗压强度

由图1可知，随着水灰比的增大，水泥净浆流动度增大，凝结时间增长且初、终凝时间增幅基本一致。同样测得加入不同倍数泡沫混合制成的固化充填材料，其初凝时间及流动度见表2。

 

表3 不同配比固化充填材料最大抗压强度 MPa

  

水灰比1倍泡沫 2倍泡沫 3倍泡沫1 d 7 d 28 d 1 d 7 d 28 d 1 d 7 d 28 d 1∶2 1∶1.8 1∶1.6 1∶1.4 1.91 1.89 0.90 0.52 2.30 1.93 1.01 0.64 2.81 2.11 2.07 1.21 0.94 0.80 0.59 0.19 0.95 0.82 0.62 0.41 1.06 0.92 0.68 0.42 0.31 0.26 0.24 0.18 0.50 0.35 0.27 0.20 0.69 0.49 0.44 0.32

2）单轴压缩实验。配制水灰比分别为 1∶2、1∶1.8、1∶1.6和1∶1.4的硫铝酸盐水泥净浆，向每种水灰比的水泥净浆中加入1倍、2倍和3倍泡沫，混合均匀后将材料注入100 mm×100 mm×100 mm的立方体模具中成型，24 h后将固化的充填材料试块从模具中取出进行自然养护[10]，并测试试块在1、7 d和28 d时的抗压强度。单轴压缩实验采用微机控制电子式万能实验机（WDW-100E），其最大实验力为100 kN，位移分辨率为0.001 mm，无极调速调节范围为0.005～500 mm/min，采用等位移加压方式，速度为4 mm/min。当材料破坏严重或形变大于30 mm时停止加压。

  

图2 试块形变—抗压强度曲线（养护期为7 d）

3 结果分析

3.1 凝结时间及流动度

其中主要使用的定理为，已知集合U={u1,u2,…,un}，V={u1,u2,…,um},能够发现其中对于确定的模糊影射f：U→F(V)，u1→f(u1)=r=(ri1,ri2…rin)其中r∈F(V),m=1,2,···,n,能够发现，其中惟一确定模糊关系矩阵为

相同水灰比下掺入2倍泡沫的固化充填材流动度减小幅度最大，变化范围在28%～38%。这是由于与1倍和3倍泡沫相比2倍泡沫对材料泡沫含量的影响最大，使单位体积材料质量大幅度减小；同时由于泡沫自身流动性较差，造成材料流动度减小幅度最大。随着材料水灰比增大，在掺入2倍泡沫时固化充填材料流动度的整体增幅达到最大，增幅范围为8%～43%，这是由水灰比增大造成单位体积材料质量显著增大所致。综上所述，2倍泡沫对固化充填材料流动度的影响最大。

3.2 抗压强度

由表3可知，具有相同水灰比和泡沫倍数的材料固化时间越长，其最大抗压强度越大，水灰比为1∶2、掺入1倍泡沫的固化充填材料在养护期为28 d时达到的最大抗压强度为2.81 MPa。随着水泥净浆水灰比的增大，材料抗压强度整体呈减小趋势，这是由于水灰比的增大使得材料中硅酸根离子浓度降低，使材料水化过程减慢，增大了浆体结构的孔隙率，最终导致抗压强度降低[12-13]。由图2，掺入2倍和3倍泡沫的充填材料抗压强度整体差距较小，但与掺入1倍泡沫的充填材料差距较大，这是由于掺入2倍和3倍泡沫使充填材料孔隙率大幅提高所致。由图 2（b）、图 2（c）、图 2（d）中掺入 2 倍和 3 倍泡沫时材料的抗压强度曲线，材料最大抗压强度降低，在加载前期强度曲线上升斜率不断降低且经抗压强度峰值后并没有出现直线下降的情况；随着材料形变量继续增大，其抗压强度能够在不小于其峰值50%的水平范围上下浮动，说明材料被压缩而没有被破坏且具有良好的承载稳定性。由图2（d）中掺入1倍泡沫时材料的抗压强度曲线，曲线在达到最大抗压强度后出现直线下降，但由于掺入泡沫而形成的孔状结构使材料具备较好的韧性而不至于被完全破坏，继续加载材料仍可保持一定的抗压强度，由此可体现材料在受压时的密闭性好。由图2（a）、图2（b）中掺入1倍泡沫时材料的抗压强度曲线所示，由于持续被压缩使材料内部均匀的孔状结构被破坏、材料密实度增大并获得更大的抗压强度，在材料经弹性形变后甚至出现抗压强度继续增大的情况。综上所述，硫铝酸盐水泥固化充填材料具有良好的抗压性能。

4 结论

1）水泥净浆在掺入泡沫后，初凝时间增长且至少为掺入泡沫前初凝时间的2.66倍；相同水灰比下泡沫掺量越大，固化充填材料的初凝时间越长，且为掺入1倍泡沫材料初凝时间的1.06倍以上。

2）相同水灰比下泡沫掺量越大，单位体积充填材料质量越小并导致流动度越低且越接近泡沫的流动度，掺入2倍泡沫的固化充填材料流动度减小幅度最大，变化范围在28%～38%；随着水灰比的增大，掺入2倍泡沫的固化充填材料流动度整体增幅达到最大，增幅范围为8%～43%。

3）快硬水泥固化充填材料具有良好的抗压性能，在持续承载状态下产生塑性形变并被压密，经抗压强度峰值后，材料抗压强度能够在不小于其峰值5 0%的水平范围内上下浮动。

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