В настоящее время наблюдается глобальный рост использования цементированной пасты (цементной твердеющей закладки) при выполнении различных горных работ. Поскольку стоимость связующего портландцемента достаточно высока, необходимы решения, позволяющие сократить использование цемента без чрезмерного снижения качества цементополимерных бетонов (ЦПБ). Поскольку диоксид углерода используется в запатентованных процессах формовки песка, данное исследование основано на физико-химической способности CO2 улучшать затвердевание консолидированных неорганических материалов. Оценивались влияние диоксида углерода на одноосное сжатие (UCS) и стоимость подготовки стандартных образцов CPB (ASTM C109). Стоимость подготовки ограничивалась стоимостью портландцемента. Материалом для закладки служили хвосты из кварцевого песка с 4,5 % портландцемента в качестве связующего вещества и водоцементным отношением 7,6. Для контрольных образцов использовалась дистиллированная вода с pH 5,4, а переменное количество углекислого газа растворялось в дистиллированной воде для получения насыщенной углекислым газом воды со значениями pH 3,8; 4 и 4,2. Чем ниже pH насыщенной углекислым газом воды, тем выше концентрация CO2. Испытания UCS проводились на образцах после затвердевания в течение 3, 7, 28 и 90 дней. Наблюдалось увеличение прочности и сокращение времени затвердевания при увеличении концентрации углекислого газа. Образцы, приготовленные на насыщенной углекислым газом воде с pH 3,8, имели почти вдвое большую прочность, чем образцы, приготовленные на дистиллированной воде с pH 5,4. Это означает, что большее количество растворенного CO2 соответствует более высокой прочности ЦПБ, что подтверждается уравнениями линии тренда для графического моделирования зависимости прочности от времени затвердевания. Можно ожидать, что при включении диоксида углерода ЦПБ с гораздо меньшим количеством связующего вещества достигнет требуемого UCS. Экономия затрат равна среднему снижению расхода портландцемента в 0,61 %. При расчете на весь срок эксплуатации рудника это дает значительную экономию в миллионы долларов.
