硫酸盐对胶结充填体早期性能的影响及其机理研究
混凝土抗硫酸盐侵蚀性能研究
混凝土抗硫酸盐侵蚀性能研究混凝土是一种广泛应用于建筑工程中的材料，其性能的优劣直接关系到建筑物的使用寿命和安全性。
然而，在一些特殊的环境条件下，比如工业污染较为严重的地区，混凝土往往会受到硫酸盐的侵蚀，导致其性能下降甚至损坏。
因此，研究混凝土的抗硫酸盐侵蚀性能对于提高建筑物的耐久性非常重要。
本文将重点介绍混凝土抗硫酸盐侵蚀性能的研究进展。
一、硫酸盐侵蚀对混凝土的影响硫酸盐是一种常见的化学物质，其在一些工业生产过程和废水中都会存在。
当硫酸盐溶液与混凝土接触时，会引起以下几个方面的影响：1. 钙石膏的生成：硫酸盐与混凝土中的水合硅酸钙反应，形成水合硫酸钙或硫酸钡。
这些产物不仅占据了混凝土孔隙空间，还会破坏混凝土的内部结构，导致强度下降。
2. pH 值的变化：硫酸盐溶液具有较低的 pH 值，与混凝土中的碱性成分发生反应，会导致混凝土碱性减弱，进而降低其抗侵蚀性能。
3. 离子迁移：硫酸盐溶液中的离子会通过水分的迁移，进入混凝土内部。
这些离子的迁移和沉积会引起混凝土的体积膨胀和溶胀，加速混凝土的破坏。
二、提高混凝土抗硫酸盐侵蚀性能的方法为了提高混凝土的抗硫酸盐侵蚀性能，许多研究者提出了多种方法和措施。
以下是其中几种常见的方法：1. 添加防蚀剂：通过在混凝土中添加一定比例的防蚀剂，可以减缓硫酸盐对混凝土的侵蚀速度。
防蚀剂可以形成一层保护膜，隔绝硫酸盐的侵入，同时提高混凝土的密实性。
2. 控制混凝土配合比：合理的混凝土配合比可以提高其抗硫酸盐侵蚀性能。
例如，减少水灰比、增加水泥用量等措施可以提高混凝土的致密性和强度，从而增强其抵抗硫酸盐侵蚀的能力。
3. 使用防蚀背衬材料：在混凝土结构的内侧使用防蚀背衬材料，如塑料薄膜或防蚀涂层等，可以有效防止硫酸盐侵蚀。
4. 表面防水处理：在混凝土表面进行防水处理，如使用防水涂料或防水剂等，可以降低硫酸盐的侵蚀速度，延缓混凝土的破坏。
三、混凝土抗硫酸盐侵蚀性能的评价方法评价混凝土抗硫酸盐侵蚀性能的方法有很多，常见的包括：1. 质量损失法：根据硫酸盐侵蚀前后混凝土质量的变化，计算质量损失比例。
膏体充填材料力学和变形性能的研究综述
膏体充填材料力学和变形性能的研究综述赵雪飞【期刊名称】《《四川建材》》【年(卷),期】2019(045)008【总页数】2页(P67-68)【关键词】膏体充填材料; 力学参数; 变形性能【作者】赵雪飞【作者单位】中原工学院信息商务学院河南郑州450007【正文语种】中文【中图分类】TD823.70 前言在充填采矿领域,从传统的低浓度胶结充填，到近十几年出现的高浓度全尾砂胶结充填、块石砂浆胶结充填和膏体泵压输送胶结充填[1],充填技术发展迅速。
而膏体泵压输送胶结充填凭借自身优点，发展尤为迅速，成为充填采矿技术发展的主要方向。
膏体充填[2]，作为21世纪绿色开采新技术，就是把煤矸石、电厂尾料或者用尾矿砂等固体废弃物加工成的膏状物，利用泵送管中的压力和膏体自身重力的作用送到井下工作面，充填采空区的一种新型采矿方法，既解决了地面上固体废弃物的污染问题，又保障了采矿区不塌陷。
对于该项开采新技术来说，充填材料的性能是核心关键点，因此，为能更好地推广膏体充填这一技术，对膏体充填材料的基本特点、力学和变形性能有更深入的认识，本文整理国内的研究成果并进行简单分析。
1 膏体充填材料的特点膏体充填材料作为膏体充填开采技术的重要组成部分，对其研究具有重要的理论意义与实用价值。
膏体充填材料(Cemented Paste Backfill)简称CPB，是以骨料与胶凝材料、矿物掺合料及外加剂和水拌和在一起配制而成的一种膏状的、经凝结固化后具有低强度的水泥基材料[9]。
对于充填材料的研发，其掺入其内的骨料应尽可能利用矿井固体废弃物，以减少污染。
通常，膏体充填材料具备以下技术特点[2]：1)浓度高。
目前膏体充填材料质量浓度>75%，最高浓度可达88%左右。
2)流动状态为柱塞结构流。
由于料浆之间粘聚力较大，在管道流动时，呈整体平推运动，同一横截面上的料浆具有相同的流速。
3)料浆不沉淀、不泌水、不离析。
4)无临界流速。
骨料最大颗粒料粒径达25 mm，流速小于1 m/s，仍能够正常输送。
硫酸盐对胶结充填体早期性能的影响及其机理研究
硫酸盐对胶结充填体早期性能的影响及其机理研究硫酸盐对胶结充填体早期性能的影响及其机理研究尾砂和尾水等材料中存在的硫酸盐可以对胶结充填体的性能,特别是早期性能,造成不同程度的影响,严重时还可能带来巨大的安全隐患。
为了系统地认识胶结充填体在硫酸盐环境下早期性能的变化规律及其产生机理,揭示这些性能之间变化的内在联系,从而指导充填工艺的设计,本文运用力学实验、压汞法孔结构测试、渗透率测试、吸水性实验、电导率和基质吸力原位监测、热重分析和X射线衍射物相分析等实验方法,通过定性分析、定量分析和统计分析等分析方法对不同硫酸盐环境下胶结充填体的早期性能进行了研究。
(1)以人造石英砂作为骨料,普硅水泥及其分别与矿渣和粉煤灰配制的混合物作为胶结剂,不同浓度的硫酸亚铁溶液作为拌和水制备了胶结充填试块并对其1、3、7和28天的试块进行了力学试验;对试块的单轴抗压强度、弹性模量、损伤过程特征进行了分析,建立了早期强度-养护时间发展模型、单轴抗压强度-弹性模量关系模型、充填体损伤模型。
结果显示:硫酸盐对胶结充填体单轴抗压强度、弹性模量、损伤过程都有较为显著的影响。
充填胶结早期强度随养护时间的发展可以用对数函数模型进行描述。
当胶结剂为普硅水泥或粉煤灰和普硅水泥混合物时,随着硫酸盐浓度的升高,胶结充填体的强度下降越显著;当胶结剂为矿渣和普硅水泥混合物时,适宜的硫酸盐可以提高胶结充填体强度,高浓度的硫酸盐对强度产生破坏。
胶结充填体单轴抗压强度与其弹性模量有显著的线性相关关系;在相同的单轴抗压条件下,以水泥作为胶结剂的试块,当硫酸盐的浓度较低(0.5%)时,其弹性模量有一定下降,而当硫酸盐的浓度继续升高时,其弹性模量有不同程度的升高;以矿渣和水泥混合物以及粉煤灰和水泥混合物作为胶结剂的试块弹性模量随硫酸盐浓度的升高而增大。
硫酸盐的掺入可以改变充填体的韧性或脆性。
由此可见,在以普硅水泥作为胶结剂的充填工程中,要尽量采取措施降低硫酸盐的含量;在硫酸盐浓度较高的胶结充填工程中,应优先选择矿渣水泥或矿渣和普硅水泥混合物作为胶结剂,必要时可以添加工业副产品绿矾获得适宜的硫酸盐浓度,充分激发矿渣活性, 提高胶结充填体的早期强度。
尾砂粒度对充填体早期强度影响的试验研究
收稿日期2019-09-17基金项目“十三五”国家重点研发计划项目（编号：2017YFC080460）；国家自然科学基金项目（编号：51774137）；河北省自然科学基金项目（编号：E2019209326）。
作者简介李洪宝（1991—），男，博士研究生。
通信作者甘德清（1962—），男，教授，博士，博士研究生导师。
总第537期2021年第3期金属矿山METAL MINE尾砂粒度对充填体早期强度影响的试验研究李洪宝1，2甘德清1，2鄂鑫雨3陈超1，2刘志义1，2张友志1，2（1.华北理工大学矿业工程学院，河北唐山063200；2.河北省矿业开发与安全技术重点实验室，河北唐山063009；3.河钢集团矿业有限公司，河北唐山063000）摘要为提高铁矿全尾砂的回填利用率，实现全尾砂胶结充填在矿山的有效应用，选择冀东地区全尾砂为试验材料，在分析物化性质的基础上，设计了灰砂比为1∶6、1∶12、1∶20和质量浓度为65%、70%、75%的强度试验，结合XRD 能谱和SEM 扫描电镜分析，研究了尾砂粒度对充填体早期强度的影响规律，以及对水化产物和孔隙结构的影响。
研究表明：尾砂粒径对早期强度影响显著，当尾砂颗粒达到一定细度时，与水泥水化胶结的契合度能够有效提高，随着粒径的降低，充填体的早期强度越大，并且对灰砂比和料浆浓度的变化越敏感，基于尾砂的特征指标，建立了关于尾砂粒度、灰砂比和料浆浓度的早期强度预测模型，相关系数R ＞0.95，误差＜2%，相关性好，预测结果可靠，确定冀东地区采用全尾砂胶结充填的灰砂比在1∶6~1∶8范围内，质量浓度根据充填系统工况取值越高越好。
在配比相同的条件下，尾砂粒度减少，充填体养护早期水化生成的C—S—H 凝胶增加，以及充填体内孔隙尺寸和数量减少，宏观表现为强度增强。
在冀东地区某矿山进行了强度试验，进一步验证强度预测模型的可靠性，平均误差为3.49%，表明所构建的模型可以准确预测充填体早期强度，为矿山充填设计提供依据。
含气量对全尾砂膏体胶结充填料浆性能的影响
（郑州 大学 土木 工程 学 院 ， 郑州 ４ ５ ０ ０ ０ ２ ）
摘 要： 在 掺 人 由 聚羧 酸 系 Nhomakorabea超 塑 化 剂 和 引 气 剂 复 合 而 成 的 泵 送 剂 的 情 况 下 ， 通 过 改 变 复 合 泵 送 剂 中 引 气 剂 的
用量来调整全尾砂膏体胶结充填料浆中的含气量 ， 研究含气量对全尾砂膏体胶结 充填料浆各项 性能 （ 坍落度 、 分 层
第６ ６ 卷
第１ 期
有 色 金 属 （ 矿山部分）
２ ０ １ ４ 年１ 月
ｄ ｏ ｉ ： １ ０ ． ３ ９ ６ ９ ／ ｊ ． ｉ ｓ ｓ ｎ ． １ ６ ７ １ ‘ ４ １ ７ ２ ． ２ ０ １ ４ ． ０ １ ． ０ ０ ６
含气量对全 尾砂膏体胶结充填料浆性能的影响
度、 泌水率 ， 硬化后的抗压强度 等） 的影响 。结果表 明： 料浆 中含 气量的增 加可以 明显改 善料浆 的分 层度和泌水 性 ，
并提高料浆的坍落度 ； 但 同 时 引 气 含 量 过 高 则 会 导致 料 浆 硬 化 后 的 抗 压 强 度 的 急 剧 下 降 。 采 用 文 中 的 原 材 料 和 泵 送剂 ， 全尾砂膏体胶结充填料浆最佳含气量为 ７ ． ５ ～９ ． ５ 。 关键词 ： 全尾砂膏体胶结充填料浆 ； 含气量 ； 聚羧酸系超塑化剂 ； 引气剂 ； 性 能
ｐ ａ ｓ ｔ ｅ ｃ ｅ ｍｅ ｎ ｔ ｅ ｄ ｂ ａ ｃ ｋ ｆ ｉ ｌ ｌ ｓ ｌ ｕ ｒ ｒ ｙ
ＺＨＥＮＧ Ｊ ｕ ａ ｎ ｒ ｏ ｎ ｇ，ＺＨＡ０ Ｚ ｈ ｅ ｎ ｂ ｏ，ＬＩ Ｈａ ｉ ｙ ｕ
（ Ｃｏ ｌ ｌ ｅ ｇ ｅ ｏ ｆ Ｃｉ ｖ ｉ ｌ Ｅｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇ ，Ｚ ｈ ｅ ｎ ｇ ｚ ｈ ｏ ｕ Ｕｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ ，Ｚ ｈ ｅ ｎ ｇ ｚ ｈ ｏ ｕ ４ ５ ０ ０ ０ ２，Ｃｈ ｉ ｎ ａ ） Ａｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ：Ｕｎ ｄ ｅ ｒ ｔ ｈ ｅ ｃ ｉ ｒ ｃ ｕ ｍｓ ｔ ａ ｎ ｃ ｅ ｏ ｆ ｐ ｕ ｍｐ ｉ ｎ ｇ ａ ｉ ｄ ｂ ｅ ｉ ｎ ｇ ｃ ｏ ｍｐ ｏ ｓ ｅ ｄ ｏ ｆ ｐ ｏ ｌ ｙ ｃ ａ ｒ ｂ ０ ｘ ｙ ｌ ａ ｔ ｅ ｓ ｕ ｐ ｅ ｒ ｐ ｌ ａ ｓ ｔ ｉ ｃ ｉ ｚ ｅ ｒ ａ ｎ ｄ ａ ｉ ｒ —
煤矿新型膏体充填材料性能及其应用研究
煤矿新型膏体充填材料性能及其应用研究膏体充填开采是绿色开采技术的重要组成部分,是解决煤矿开采环境问题的理想途径,是解决村庄等建筑物下大量压煤开采问题的迫切需要。
固体废物膏体充填不迁村开采主要由三部分组成,即充填材料、充填设备与工艺、采动岩层充填控制理论。
充填材料是膏体充填技术的核心,对充填质量的优劣、充填成本的高低以及充填开采控制地表沉陷的效果起着决定性作用。
为此,论文通过实验室试验、理论分析及现场试验,对煤矿膏体充填材料的性能及应用进行了系统的研究,取得若干创造性成果。
利用工作面顶板岩层变形破坏规律与理论,从保证工作面安全以及高效开采的需要出发,分析了充填体保持自稳以及及时有效支护直接顶对早期强度的要求,充填体作工作面假顶条件下保证顶板稳定性对后期强度的要求;利用条带开采煤柱承载能力计算方法,从保证充填体维持上覆岩层长期稳定性需要出发,提出了长壁间隔充填法对后期强度的要求,得出了早期与后期强度计算公式。
分析了保证膏体料浆正常输送,提高充填接顶率,减小地表下沉对料浆流动性能要求。
研制出以矿渣、石膏、石灰为主体质高价廉的新型胶凝材料(简称SL),介绍了SL胶结料的优点,就物理力学特性与普通水泥进行了比较,试验分析了SL胶结材料强度与细度及养护龄期的关系。
通过XRD、SEM化学分析方法,对SL胶结材料的水化反应机理进行了研究,试验分析判断了早期与后期的水化产物,并对胶结料特有的亲泥性能以及在极少用量条件下具有较强固结能力进行了理论分析。
对用作煤矿膏体充填原材料的煤矸石、粉煤灰、黄土的物理化学性质进行了系统的论述,提出了含泥量较大的煤矸石与劣质粉煤灰用于煤矿充填的技术途径,探讨并提出了煤矿膏体充填其它原材料的来源与解决途径。
试验分析了充填材料强度、坍落度、泌水率、剪切应力及表观粘度与相关因素间的规律。
针对强度与影响因素间复杂的非线性关系,应用神经网络建立了充填材料强度预测的数学模型。
研究了充填材料单轴与三轴力学性能。
铁矿矿山充填采矿用胶结充填料研究
铁矿矿山充填采矿用胶结充填料研究（以下为AI自动生成内容，仅供参考）一、前言随着对矿山资源的深度开采，矿山充填采矿技术不断发展。
该技术主要包括了树脂胶结、砂浆胶结和水泥胶结等多种充填料，其中胶结充填料是相对来说，性能优良、装填方便，安全性好。
论文主要研究铁矿矿山充填采矿用胶结充填料的性能及其应用。
二、胶结充填料的性质1. 密度通常情况下，铁矿矿山充填采矿用胶结充填料的密度要求在1.7-2.8g/cm³之间，以满足保证矿石平衡的要求。
2，胶结剂胶结充填料的胶结剂应具有良好的粘附性能，能够快速固化，具有强的保持力，以满足矿山的安全性要求。
3，可持续性在矿山中使用的胶结充填料应考虑其可持续性，例如回收利用或其他形式的利用。
因此，尽量选择环保型的胶结充填料。
三、胶结充填料的应用铁矿矿山充填采矿用胶结充填料是现代矿山工程的主要材料之一，常用于矿山山体稳定、腔体支撑等领域。
在井下矿山中，胶结充填料主要用于填充矿山空洞、岩溶地下水、防止地表下沉等场合，以保证井下矿区的稳定性和安全性。
四、实验研究1，实验材料本次实验使用一种新型聚合物胶结材料作为铁矿矿山充填采矿用胶结充填料。
2，实验过程本次实验主要考察了新型聚合物胶结材料的物理性能、胶结强度及其应用等方面。
实验结果表明，该材料具有良好的物理性能及高强度胶结能力，并在实际应用中发挥了较好的效果。
五、结论与建议本文通过对铁矿矿山充填采矿用胶结充填料的性质和应用进行论述，并通过实验分析表明，新型聚合物胶结材料具有较好的物理性能和高强度胶结能力，能够满足铁矿矿山的采矿工程需求。
但是，胶结充填料的应用还需要更好地结合实际场景，尤其是针对其可持续性分析和环保型材料的研究。
最后，建议在以后的研究中深入探讨更多的胶结充填料的材料特性，以进一步完善其在铁矿矿山的应用。
不同因素对超细尾砂胶结充填料流动性、强度和微观结构的影响
第14卷第5期2023年10月有色金属科学与工程Nonferrous Metals Science and EngineeringVol.14，No.5Oct. 2023不同因素对超细尾砂胶结充填料流动性、强度和微观结构的影响滑怀田*1， 王清亚2（1.山西工程技术学院矿业工程系， 山西 阳泉 045000； 2.东华理工大学地球科学学院， 南昌 330013）摘要：为实现超细尾砂的高效利用，开展一系列实验研究了不同因素对超细尾砂胶结充填料流动性、强度和微观结构的影响。
首先，研究了旋流器给料压力和沉沙口直径对超细尾砂浓度和产率的影响，并研究了超细尾砂的沉降特性。
然后，通过单轴抗压强度测试、坍落度和流变测试以及扫描电镜对超细尾砂胶结充填料进行研究。
结果表明，沉砂口直径和给料压力会显著影响尾矿的底流产率和浓度。
絮凝剂剂量对尾砂沉降速率的影响较大，对最终浓度的影响不明显。
料浆质量浓度越大，其流动性越差，且当质量浓度高于72%后，料浆的流动性显著变差。
养护温度、养护时间以及配合比均会对超细尾砂胶结充填体的强度产生影响。
低温环境下，充填体的水化进程缓慢，导致其水化产物少、结构松散且裂隙较多，这是造成充填体强度降低的根本原因。
关键词：超细尾砂；充填体；流动性；强度；微观结构中图分类号：TD853 文献标志码：AEffects of different factors on the fluidity, strength and microstructure ofsuperfine tailings cemented paste backfillHUA Huaitian *1, WANG Qingya 2（1.Department of Mining Engineering ， Shanxi Institute of Technology ，Yangquan 045000，Shanxi ，China ；2. School of Earth Sciences ，East China University of Technology ，Nanchang 330013，China ）Abstract: To achieve efficient utilization of superfine tailings, a series of experiments were carried out to investigate the effects of different factors on the fluidity, strength and microstructure of the superfine tailing cemented paste backfill (SCPB). Firstly, the effects of cyclone feed pressure and sinker diameter on the concentration and yield of superfine tailings were explored and the settling characteristics of superfine tailings investigated, respectively. Then, the SCPB was investigated by uniaxial compressive strength tests, slump and rheological tests and scanning electron microscopy. The results show that the diameter of the sand settling port and the feed pressure significantly affect the bottom flow yield and concentration of tailings. The dosage of flocculant has a greater effect on the settling rate of tailings, and a less significant effect on the final concentration. The greater the mass concentration, the poorer the flowability of the slurry, which becomes significantly worse when the mass concentration is above 72%. Curing temperature, curing time and mix proportion will all affect the strength of SCPB. The slow hydration of the filler at low temperatures results in low hydration products, a loose structure and a high number of fissures, which is the underlying cause of the reduction of filler strength.收稿日期：2023-02-20；修回日期：2023-04-13基金项目：阳泉市科技局项目（2020YF040）；山西工程技术学院科研项目（2020SQD-01）通信作者：滑怀田（1987— ），讲师，主要从事矿山充填开采方面的研究。
矿山新型充填胶凝材料概述与发展趋势
矿山新型充填胶凝材料概述与发展趋势吴爱祥;姜关照;王贻明【摘要】In order to reduce the cost of cemented filling and improve the adaptability of binders to filling characteristics, it is necessary to study low cost and high performance special cementing materials for mines.The alkali-activated cementing materials,high-water material,glue powder and CH hemi-hydrate phosphogypsum cementing material were reviewed.By analy-zing the characteristics of four kinds of new cementing material,it can be seen that the alkali-activated cementing materials can greatly reduce the cost of the binders and improve the use rate of solid waste,the high-water material and glue powder can obvi-ously improve the filling adaptability of binders and the CH semi-phosphogypsum cementing material taking their advantages into account is a promising new filling binder.Based on a comprehensive comparison on the development status of different fill-ing binders,it is concluded that paying more attention to early strength of filling body,exploring the possibility of using more solid waste resources,fully considering the characteristics of mine filling and collaboratively developing binders and filling tech-nology are the main development trends of filling cementing materials.%为了降低胶结充填成本,提高胶结剂对矿山充填特点的适应性,需要研究低成本、高性能的矿山专用充填胶凝材料.介绍了碱激发胶凝材料、高水材料、胶固粉和CH半水磷石膏胶凝材料.举例分析4种新型胶凝材料的特点可知,碱激发胶凝材料极大地降低了胶结剂成本,提高了固废利用率,高水材料和胶固粉明显提高了胶结剂的充填适应性,而CH半水磷石膏胶凝材料则兼顾了前后两者优点,是一种前景广阔的新型充填胶结剂.综合对比不同充填胶凝材料发展现状得出,更加重视充填体早期强度、探索更多固废资源化的可能、充分考虑矿山充填特点和胶凝材料与充填技术协同发展将是矿山胶凝材料今后发展的主要趋势.【期刊名称】《金属矿山》【年(卷),期】2018(000)003【总页数】6页(P1-6)【关键词】充填胶凝材料;碱激发;高水材料;胶固粉;半水磷石膏【作者】吴爱祥;姜关照;王贻明【作者单位】金属矿山高效开采与安全教育部重点实验室,北京100083;北京科技大学土木与环境工程学院,北京100083;金属矿山高效开采与安全教育部重点实验室,北京100083;北京科技大学土木与环境工程学院,北京100083;金属矿山高效开采与安全教育部重点实验室,北京100083;北京科技大学土木与环境工程学院,北京100083【正文语种】中文【中图分类】TD853.34充填胶凝材料就是矿山充填材料中的胶结剂[1]。
胶结充填材料力学特性影响因素回归分析
块 质量 。试件 成形 后拆模 ， 模仿 井下 条件保 湿养 护 ，
龄 期为 ３ ７ ２ ，０ 。不 同 灰砂 比、 量 浓 度 Ｃ ， ，８ ６ ｄ 质 及
收稿 日期 ： ０ — ３ ０ ２ ６ ０—７ ０
作者 简介 ： 代强 （９ ４一） 男 ， 邓 １７ ， 新疆石河子市人 ， 工程师 ， 士生 博
使用选 厂全尾 砂充 填可 以可 将金属 矿 山最 主 要 的固体 废弃物 深埋 于 井 下 ， 免 排放 尾 砂 时 带来 的 避
污染 ， 有利 于充分 回收 地下 资源 、 护矿 区及周 边 生 保 态环境 、 防止 采空 区塌 陷 引起 的人 为地 质 灾 害 等 环
不 同龄期 （ ） ｄ 条件 下试 块强 度 测定 结 果 在 ６ ｔ ０ 普
第６ ０卷 第 ４期 ２ ０ ０ ８年 １ １月
有 色 金 属
Ｎｏｎ ｅ ｒ ｕ ｅ ａｓ ｆ ｒ ｏ ｓ Ｍ ｔ ｌ
Ｖｏ ．６ １ ０，Ｎｏ ４ ．
Ｎｏ ｅ ｅ ｖ ｍｂ ｒ ２ ０ ０ ８
胶 结 充 填材 料 力学 特 性 影 Ⅱ 因素 回 归 分析 向
骨料 粒 度 特 性 制 作 试 件 ， 格 为 ７ ０ ｃ ×７ ０ ｃ 规 ．７ ｍ ．７ ｍ
×７ ０ ｃ 灰砂 比为 １ ４ １ ６ １ ８ １ １ 。水 泥 为普 ．７ｍ， ： ， ： ， ： ， ：２ 通 硅酸 盐水泥 ， 号 ４ ５ 分 别 测 定料 浆容 重 和 试 标 ２ ＃，
胶凝材料的水泥， 干料 中水 泥 含 量 从 ７．９ ６ ％增 加 到 ２ ％ ， 应 试 件 的 强 度 增 幅 非 常 大 。 影 响 充 填 体 强 度 的 主 要 因 素 还 有 龄 期 和 ０ 对
废石尾砂胶结充填体强度性能及物料配比参数试验研究
废石尾砂胶结充填体强度性能及物料配比参数试验研究程国江【摘要】A mine located in the plateau,the cement bring a good price in local markets. If the utilizing minefill has been used,it lead to lower strength and higher filling cost. Cemented Rock-Tailings Backfill can reduce cement consumption,this provide a technical ideas for the minefill. Mechanical Properties and Optimization Ratio of Cemented Rock-Tailings Backfill have been studied by this paper,the results provided theoretical basis for backfill plant. Through experiments,it is known that,under the same cement consumption and waste rock is added,can provide the strength of the filling body,and the backfill can obtain a high strength and better rheological with 60% to 65% of mortar concentration and 50% of the amount of waste rock.%某矿地处高原,当地水泥成本高,若采用全尾砂进行充填,充填体强度偏低,充填成本较高.废石尾砂胶结充填可以降低水泥单耗,为矿山充填方案选择提供了技术思路.本文通过充填配比试验研究了废石尾砂胶结充填体强度性能,确定了废石尾砂胶结充填物料配比参数,为充填方案论证提供了依据.通过试验可知,相同水泥单耗情况下,废石尾砂胶结充填体强度显著高于全尾砂胶结充填体,60%~65%的尾砂浆浓度、50%的废石添加量可使废石胶结充填具有较优的强度性能及流变性能.【期刊名称】《中国矿业》【年(卷),期】2016(025)0z1【总页数】3页(P394-396)【关键词】废石;尾砂;充填体强度【作者】程国江【作者单位】中国黄金集团公司,北京 100011【正文语种】中文【中图分类】TD853.343;TD861.1用废料进行复合集料充填是一种创造性的有效采矿充填法(Annor，1999)。
新型充填胶结料的胶凝性能研究
新型充填胶结料的胶凝性能研究【摘要】研究了不同质量分数的天然石膏、石灰、硫铝酸盐水泥和不同温度下煅烧石灰对矿粉胶结充填材料胶凝性能的影响。
结果表明:单掺天然石膏能提高胶结料的强度，最佳掺量为10%；加入石灰后,矿粉的活性得到激发,胶结料的胶凝性能明显提高，石灰的最佳煅烧温度是1100℃, 掺量为8%时最宜。
掺入硫铝酸盐水泥能显著提高胶结料的早期强度，掺量为13%时,强度最大为7.4MPa。
【关键词】天然石膏；充填材料；胶凝性能；早期强度Study on the Gelling property of mine filling cementing materialZhang Da-wei【Abstract】The influence of different mass fraction of natural gypsum, lime, sulphoaluminate cement and calcined lime under different temperature on the gelling property of mine filling cementing material with mineral powder was studied. The results show that the strength of the cementitious materials is improved only when separately adding natural gypsum and the optimum content is 10%. when the lime are added, the activity of slag is activated, and the cementitious property of the cementitious materials is obviously improved. The best calcining temperature of Lime is 1100℃, dosage of 8% is the most appropriate. The addition of sulphoaluminate cement can significantly improve the early strength of the cementitious materials, when the content is 13%, the biggest strength is 7.4MPa.【Keywords】Natural gypsum; Filling material; Gelling property; Early strength【中图分类号】TD853【文献标识码】A【文章编号】1002-8544（2017）12-0196-04随着世界范围内资源需求的快速增长，矿物资源的开采产生的废物以及采空区对环境和安全带来的严重的危害。
赤泥对磷石膏生物胶结的充填性能影响研究
赤泥对磷石膏生物胶结的充填性能影响研究石英;闵洁;童森森;冯娟;宋艳梅;汪啸林【期刊名称】《安全与环境学报》【年(卷),期】2024(24)1【摘要】为了解决充填骨料磷石膏强酸性劣化生物胶结充填体材料性能的问题,提出引入碱性固废赤泥的方法,探究添加不同质量分数的赤泥对磷石膏生物胶结充填料浆和充填体力学性能的影响。
结果显示:在微生物诱导碳酸盐沉淀(Microbially Induced Calcite Precipitation, MICP)作用下,充填骨料中赤泥质量分数从0提高至80%时,充填料浆的泌水率由17%增至44%,表观黏度由585 mPa·s降至121 mPa·s,初、终凝时间分别增加了139%和135%。
赤泥质量分数影响磷石膏生物胶结充填体的单轴抗压强度(Uniaxial Compressive Strength, UCS)。
当赤泥占骨料总质量的20%时,充填体强度最高,为2 070 kPa,而过高的赤泥添加质量分数会导致UCS降低。
强度的变化与赤泥的高碱性和干缩性有关。
研究为碱性固废赤泥在磷石膏生物胶结充填中的应用提供理论基础和技术支撑,实现了固废资源化利用。
【总页数】10页(P302-311)【作者】石英;闵洁;童森森;冯娟;宋艳梅;汪啸林【作者单位】中南大学资源与安全工程学院;中国航发贵州黎阳航空动力有限公司;重庆市江津区委政法委员会【正文语种】中文【中图分类】X75【相关文献】1.磷石膏作为胶结充填骨料性能的试验研究2.脱硫石膏对赤泥-矿渣胶结充填料强度性能的影响3.磷石膏和粉煤灰胶结充填料的性能试验研究4.开磷集团磷石膏胶结充填系统工艺研究5.磷石膏基胶结材固结原状磷石膏充填性能研究因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
超细全尾砂新型胶结充填料水化机理与性能
超细全尾砂新型胶结充填料水化机理与性能董璐;高谦;南世卿;杜聚强【摘要】Aimed at resolving high sediment percentage and low grain size of the mine backfilling materials, whole tailings backfilling materials were prepared with slag as the main component in cementitious according to the characteristics of filling. The hydration products and their microstructures of the samples were analyzed by XRD and SEM. The results show that this new backfilling overcomes technical problem of the cemented whole tailings backfilling materials, such as the low body strength, higher viscosity and cost mortar. The component strength of samples cured for 28 d is 5.30 MPa, which is 4.7 times cementitious materials and meets the requirements of materials for mine backfilling. The new backfilling materials have good liquidity, which can flow automatically. The main hydration products are ettringite and C-S-H gel. Ettringite microstructure characteristics for mesh or needle bar structure, which formed in the early hydration, are the main factors of high early strength. As hydration goes on, hydration products grow up, pores gradually are filled, the structure becomes denser, and thus processes good mechanical properties.%针对全尾砂含泥质量分数较高、粒度低的特点,根据充填体作用机理,实验制备出以水淬渣为主要胶凝组分的全尾砂胶结充填材料.利用X线(XRD)和扫描电镜(SEM)对该充填材料的水化产物和微观结构进行研究.研究结果表明:该新型充填料克服水泥全尾砂充填体强度低、充填砂浆黏度大以及成本高等技术难题,抗压强度R28=5.30 MPa是水泥胶结材料的4.7倍,满足矿山充填要求.所配制的充填料有良好的流动性,可以实现浆体自流输送.新型胶结材料的主导水化产物为钙矾石和C-S-H凝胶.大量钙矾石在水化初期形成,是原材料具有较高早期强度的主要因素；钙矶石微观形貌特征为网状或针棒状结构,随着养护时间的增加,水化产物不断发育长大,孔隙逐渐被填充,浆体结构更加致密,具有良好的力学特性.【期刊名称】《中南大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2013(044)004【总页数】7页(P1571-1577)【关键词】超细全尾砂;水淬渣;胶结;充填【作者】董璐;高谦;南世卿;杜聚强【作者单位】北京科技大学土木与环境工程学院,北京,100083;北京科技大学金属矿山高效开采与安全教育部重点实验室,北京,100083;北京科技大学土木与环境工程学院,北京,100083;北京科技大学金属矿山高效开采与安全教育部重点实验室,北京,100083;河北钢铁集团矿业有限公司,河北唐山,063000;北京科技大学土木与环境工程学院,北京,100083;北京科技大学金属矿山高效开采与安全教育部重点实验室,北京,100083【正文语种】中文【中图分类】TD853.3矿山充填技术是为了满足矿业开发的需要而逐步发展起来的。
新型胶凝材料对充填体强度的影响
新型胶凝材料对充填体强度的影响李红;吴爱祥;韩斌;陈辉【摘要】为使充填体达到所需强度,采用胶固粉代替水泥作为胶凝材料,以克服传统水泥在充填过程中表现出的早期强度低、成本高等缺点.利用吉林某铁矿的全尾砂进行了一系列的充填配合比试验.试验分别采用水泥及胶固粉单独作为充填胶凝材料,改变其掺量,并测量充填体的28 d单轴抗压强度.试验结果表明:采用胶固粉代替水泥作为充填胶凝材料可使充填体的28 d单轴抗压强度提高3～5倍,且胶固粉掺量每增加3％可使充填体的28 d单轴抗压强度提高4 ～9 MPa.充填体强度与胶固粉掺量和料浆浓度成正比,可通过适度减少胶固粉掺量而提高浓度的方法优化充填体力学性能,并有效降低生产成本,提高经济效益.【期刊名称】《金属矿山》【年(卷),期】2016(000)001【总页数】5页(P8-12)【关键词】胶固粉;单轴抗压强度;充填体;经济效益【作者】李红;吴爱祥;韩斌;陈辉【作者单位】北京科技大学土木与环境工程学院,北京100083;金属矿山高效开采与安全教育部重点实验室,北京100083;北京科技大学土木与环境工程学院,北京100083;金属矿山高效开采与安全教育部重点实验室,北京100083;北京科技大学土木与环境工程学院,北京100083;金属矿山高效开采与安全教育部重点实验室,北京100083;北京科技大学土木与环境工程学院,北京100083;金属矿山高效开采与安全教育部重点实验室,北京100083【正文语种】中文【中图分类】TD853充填采矿法因其显著的安全性、经济性和环保性受到广泛的关注，已被运用到越来越多的矿山。
随着地下开采工作的推进，充填料浆逐步回填到地下采空区，固结后可支撑上覆岩层，防止地表塌陷及顶板冒落，有效提高矿柱回采率[1-4]。
因此，充填体需要达到一定的强度，其最低强度需满足回采相邻矿块时具有一定的自立高度和暴露宽度，并保持稳定状态[5]。
在保证充填体强度达到要求的前提下，可通过调整充填料浆的物料组成及配比，进一步优化充填体力学性能，尽量减少胶结剂用量以降低充填成本。
新型矿山充填胶凝材料的研究与应用综述
新型矿山充填胶凝材料的研究与应用综述梁志强【摘要】伴随着采空区胶结充填技术的发展，充填胶凝材料的研究与应用技术取得了长足的发展。
介绍了高水速凝充填胶凝材料、粉煤灰充填胶凝材料、矿渣基充填胶凝材料等新型充填胶凝材料在矿山行业的研究及应用概况，分析了不同充填胶凝材料的特点和局限性，提出了开发具有潜在胶凝活性的工业固体废料、降低充填胶凝材料成本和改善胶凝材料性能将是充填材料今后发展的方向。
%With the development of cementing filling technology in mined-out area,backfill material research and appli-cation technology has made great development. The features and performances of different cementing materials such as high-wa-ter rapid-setting cementing material, fly ash backfill cementing materials and blast furnace slag backfill cementing materials were reviewed. It is suggested that the solid wastes with potential cementing activity,backfill material with low costs,methods can improve gelled material properties will be the future development direction.【期刊名称】《金属矿山》【年(卷),期】2015(000)006【总页数】7页(P164-170)【关键词】充填胶凝材料;水泥;高水速凝材料;粉煤灰;高炉矿渣【作者】梁志强【作者单位】中钢集团工程设计研究院有限公司石家庄设计院，河北石家庄050021【正文语种】中文【中图分类】TD80对采空区进行胶结充填，不仅能够控制矿山地压活动、避免地表塌陷、保障采矿安全，而且能够消耗大量的尾矿、矸石等矿山固体废弃物［1-7］。
超细全尾砂胶结充填体强度特性研究
超细全尾砂胶结充填体强度特性研究摘要：全尾砂胶结充填体强度对养护龄期敏感程度最高。
为了研究A铁矿全尾砂的物理化学性质、不同种类全尾砂对胶结充填体强度的影响，本文以A铁矿全尾砂为充填骨料、水泥为胶结材料，通过单因素四水平试验研究了全尾砂的粒度分布、碱度系数和活性系数以及料浆质量浓度，分析了全尾砂胶结充填体强度与养护龄期之间的定量关系，试验结果显示，A铁矿的全尾砂中值粒径只有14.2微米、碱度因子2.31、活性因子2.12，是一种级配良好、活性高的碱性超细全尾砂；随着灰砂比和泥浆质量浓度的增大，全尾砂的胶结物强度呈现指数关系，随着养护龄期的增大而增大，其强度逐渐增大，其拟合关系为0.97,0.96,0.92；料浆强度对料浆寿命的影响最大，其次是灰砂比，其次是料浆。
关键词：充填采矿法；超细全尾砂；胶结充填体；强度特征1 引言充填采矿法是一种新型的采矿方法，是利用充填材料对采场进行回采，在采矿过程中，通过充填材料与围岩之间的胶结作用形成一种复合体。
传统的充填材料多以全尾砂为主，而随着近年来尾砂资源利用效率的不断提高，尾砂原料日益匮乏，部分矿山选择使用优质全尾砂替代水泥来代替常规尾砂。
但是由于矿浆粘度较大、搅拌困难等原因，在生产过程中很难达到较高浓度的料浆状态。
另外，为了使充填体与围岩充分融合，保证充填体强度的稳定提高，充填体强度一般都需要一定时间来养护龄期越长强度越高、养护材料也越来越多。
为了更好地指导矿山实际生产过程中全尾砂胶结充填体结构强度的保持和稳定提高工作，本文以A铁矿全尾砂为胶结骨料、水泥为胶结材料制备全尾砂胶结充填体并进行试验研究，分析了全尾砂胶结充填体强度与养护龄期之间的定量关系。
2 全尾砂物理化学性质分析利用Mastersizer2000激光粒度仪对A铁矿全尾砂进行粒度分析。
灰砂比为1∶3时，全尾砂的高活性系数达到2.31(平均值为1.04)，说明全尾砂具有较高的吸附能力和反应活性。
当灰砂石比增大到1∶4后，全尾砂碱度系数均有不同程度增加。
全尾砂膏体充填早期强度提升措施及微观机理分析
全尾砂膏体充填早期强度提升措施及微观机理分析
朱安;邱贤阳
【期刊名称】《黄金》
【年(卷),期】2024(45)1
【摘要】为提升膏体充填早期强度,并探索影响充填体早期强度的微观机理,以某矿山为工程背景,分别对添加粗骨料碎石技术方案与采用自主研发的新型胶凝材料技术方案进行了配比试验。
试验结果表明:添加粗骨料碎石技术方案大部分工况条件下能够满足矿山28 d强度≥5 MPa的要求,但若要满足3 d强度≥2.5 MPa的要求,则需要添加40%以上粗骨料碎石,且保证浓度74%以上,灰砂比1∶4以上。
而采用新型胶凝材料作为胶结剂的技术方案,在浓度72%以上,基本都能够满足3 d强度≥2.5 MPa和28 d强度≥5 MPa的要求。
对采用新型胶凝材料的试块进行扫描电子显微镜扫描,发现新型胶凝材料有利于充填体内部钙矾石晶体的发育,对提升充填体早期强度效果明显。
试验结论及相关技术参数能够为该矿山未来充填系统建设提供技术支撑。
【总页数】5页(P1-5)
【作者】朱安;邱贤阳
【作者单位】武宁县自然资源局;中南大学资源与安全工程学院
【正文语种】中文
【中图分类】TD853.34
【相关文献】
1.深井矿山全尾砂胶结充填体早期强度特性及微观影响机理分析
2.全尾砂-粗骨料膏体早期抗压强度影响规律及固化机理
3.高硫超细全尾砂膏体充填配比强度试验研究
4.秸秆纤维对含硫尾砂膏体充填体单轴抗压强度的影响机理
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矿山新型胶结充填材料的试验研究
表 ３ 优 化 实 验 配 比 ％
（） ２ 高炉水淬渣粉 中 Ｓ 的含量达 ３ ．８ ， ｉ Ｏ １７ ％ Ａ １．４ ， 有 潜 在胶 结 性 能 ， 作 为 水 泥 １Ｏ 达 １２ ％ 具 可 替代 品 ， 以提高 充填体 强度 、 减少 充填 成本 。 （ ） 炉水 淬 渣 本 身 可 与 Ｃ （ Ｈ） ３高 ａ Ｏ 和 ＣＳ ａＯ 发生 一些水 化 反应 。但 通 常炉 渣 水 化 反应 速 度 慢 ， 水 化 产物不 理想 ， 有必 要 添加激 发剂 ， 因此对 高炉 水 淬渣 活性 的有效 激发 是研究 的关 键 。 ２ ２ 试 验材 料选 取 ． 高炉水 淬渣 常用 的 活性激 化手段 有 物理方 法 与 化学方法 ， 根据 以上高炉水淬渣水化机理分析及充 填料 的物 理 、 学 性 能研 究 ， 选 取 以下试 验 材 料 ： 化 拟 ①粒 化 高 炉水 淬 渣 粉 ， 比表 面 积 ＞４０ｍ ／ ｇ② 硅 － ０ ｋ ； 酸盐水泥熟料 ； ③生石灰 ； ④硬石膏 ； ⑤激发剂。
（ 活性 ） ｉ ２ ＳＯ ＋ｍ１ ａ Ｏ ２ ｎ ２ ｍ１ ａ ＳＯ ｎ ２ Ｃ （ Ｈ） ＋ Ｈ Ｏ Ｃ Ｏ・ ｉ ２・ Ｈ Ｏ （ 活性 ） １Ｏ ＋ Ｃ （ Ｈ） ｎ ２ ＿ ｍ Ｃ Ｏ ・ １Ｏ ｎ ２ Ａ２ ３ ｍ２ ａ Ｏ ２＋ Ｈ Ｏ ÷ ２ ａ Ａ ２ ３・ Ｈ Ｏ
３ Ｏ ・Ａ１Ｏ３。６Ｈ２ ＋３ Ｓ Ｃａ ２ ０ Ｃａ Ｏ４＋２６ Ｏ ３Ｃａ ・Ａ１Ｏ３・３ ＳＯ４・３ Ｈ２ Ｈ２ Ｏ ２ Ｃａ ２ Ｏ
Ｓ ｒａ Ｎｏ ５ ８ ｅｉｌ ． ０
Ａｕ ｕ ｔ２０１ ｇ ｓ． １
现
代
矿Hale Waihona Puke 业 总 第 ５８期 ０
胶结充填体抗压强度的影响因素分析
胶结充填体抗压强度的影响因素分析摘要院本文通过介绍影响胶结充填体抗压强度的若干因素，目的是为了说明胶结充填体抗压强度受到胶凝材料、惰性材料、料浆浓度以及物料配比和养护条件等因素的影响。
此外，本文还指出了目前矿山胶结在充填过程中存在的一些问题以及改进的方向。
Abstract: This paper introduces some factors influencing the compressive strength of cemented filling body, in order to demonstrate thatthe compressive strength of cemented filling body is affected by cementitious materials, inert material, slurry concentration, material ratio andcuring conditions. In addition, this paper also points out some problems in mine cemented filling process and the improvement direction.关键词院充填体；抗压强度；胶凝材料；胶结充填Key words: backfill；compressive strength；cementing materials；cemented filling中图分类号院TD853文献标识码院A 文章编号院1006-4311（2014）23-0080-020 引言开发资源和保护环境是当下人类社会面临的两大难题，随着矿产资源的开发利用，在矿山资源不断减少的同时也要越来越注重环境的保护。
近几十年来，随着矿石开采造成的环境问题越来越多，充填采矿法在全国各大矿山特别是金属矿山有了很大的发展。
胶结充填法利用了矿山大量的尾砂、块石，将其与胶凝剂、水混合搅拌后充入地下采空区，这种方法不仅能创造安全的作业环境，同时也将容易对环境造成破坏的尾砂输入地下，避免尾砂对环境污染。
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硫酸盐对胶结充填体早期性能的影响及其机理研究尾砂和尾水等材料中存在的硫酸盐可以对胶结充填体的性能,特别是早期性能,造成不同程度的影响,严重时还可能带来巨大的安全
隐患。
为了系统地认识胶结充填体在硫酸盐环境下早期性能的变化规律及其产生机理,揭示这些性能之间变化的内在联系,从而指导充填
工艺的设计,本文运用力学实验、压汞法孔结构测试、渗透率测试、吸水性实验、电导率和基质吸力原位监测、热重分析和X射线衍射物相分析等实验方法,通过定性分析、定量分析和统计分析等分析方法对不同硫酸盐环境下胶结充填体的早期性能进行了研究。
(1)以人造石英砂作为骨料,普硅水泥及其分别与矿渣和粉煤灰配制的混合物作为胶结剂,不同浓度的硫酸亚铁溶液作为拌和水制备了胶结充填试块并对其1、3、7和28天的试块进行了力学试验;对试块的单轴抗压强度、弹性模量、损伤过程特征进行了分析,建立了早期强度-养护时间发展模型、单轴抗压强度-弹性模量关系模型、充填体损伤模型。
结果显示:硫酸盐对胶结充填体单轴抗压强度、弹性模量、损伤过程都有较为显著的影响。
充填胶结早期强度随养护时间的发展可以用对数函数模型进行描述。
当胶结剂为普硅水泥或粉煤灰和普硅水泥混合物时,随着硫酸盐浓度的升高,胶结充填体的强度下降越显著;当胶结剂为矿渣和普硅水泥混合物时,适宜的硫酸盐可以提高胶结充填体强度,高浓度的硫酸盐对强度产生破坏。
胶结充填体单轴抗压强度与其弹性模量有显著的线性相关关系;在相同的单轴抗压条件下,以水泥作为
胶结剂的试块,当硫酸盐的浓度较低(0.5%)时,其弹性模量有一定下
降,而当硫酸盐的浓度继续升高时,其弹性模量有不同程度的升高;以
矿渣和水泥混合物以及粉煤灰和水泥混合物作为胶结剂的试块弹性
模量随硫酸盐浓度的升高而增大。
硫酸盐的掺入可以改变充填体的韧性或脆性。
由此可见,在以普硅水泥作为胶结剂的充填工程中,要尽量采取措施降低硫酸盐的含量;在硫酸盐浓度较高的胶结充填工程中,
应优先选择矿渣水泥或矿渣和普硅水泥混合物作为胶结剂,必要时可
以添加工业副产品绿矾获得适宜的硫酸盐浓度,充分激发矿渣活性,
提高胶结充填体的早期强度。
(2)使用压汞法对养护时间为28天的胶结试块进行了孔结构测试,对孔径进行了划分,对试块的孔隙率、孔表面积和孔径分布等孔结构特征参数的变化进行了分析,运用统计分析
的方法研究了孔隙率、孔径分布等特征参数与单轴抗压强度的关系,
建立了孔隙率-单轴抗压强度关系模型。
结果显示:根据胶结剂和硫酸盐浓度的不同,硫酸盐对胶结充填体孔隙率和孔径分布有不同的影响。
以普硅水泥为胶结剂的试块中,2.5%硫酸盐的掺入使孔隙率有微小升高,而孔隙表面积却有了显著的降低;对于添加了矿渣和粉煤灰的胶
结充填体,适宜的硫酸盐浓度可以起到降低孔隙率的作用,其孔隙表
面积主要由微孔和小孔贡献,并且随硫酸盐浓度的升高先增大后减小。
胶结充填体孔结构变化是其强度变化的原因之一,整体上,胶结充填
体强度随总孔体积的增大而减小,并且,胶结充填体的强度与孔径大
于0.2um的孔隙体积相关性最强。
由此可见,硫酸盐引起胶结充填体
孔结构的改变是其强度变化的原因之一;适宜的硫酸盐浓度可以使以
矿渣和水泥混合胶结剂制备的胶结充填体孔结构细化,从而提高其力
学性能。
(3)使用恒定水头法对不同胶结剂、不同硫酸盐浓度、不同养护龄期的试块进行了饱和状态下水渗透率测试,并对胶结充填体渗透率与孔隙率的关系进行了研究。
结果表明,硫酸盐对于不同胶结剂制作的试块渗透率和吸水特性的影响规律不同。
在胶结剂相同的条件下,充填体吸水速率随硫酸盐浓度的升高先降低后有不同程度回升。
充填体在饱和状态下的水渗透率与孔径大于2um的孔隙体积相关性最强。
由此可见,胶结充填体渗透率和吸水性能变化的原因是硫酸盐引起孔结构的改变;适宜的硫酸盐浓度可以使以胶结充填体渗透性和吸水性能下降,有利于抑制对充填体中重金属等有害物质的扩散。
(4)通过对胶结充填体基质吸力的发展进行原位监测,研究了硫酸盐对胶结充填体早期基质吸力发展的影响;根据有效应力原理和非饱和土的抗剪强度理论推导了基质吸力对抗压强度的贡献公式,分析了基质吸力与单轴抗压强度的关系建立了基质吸力-单轴抗压强度关系模型,并结合其他学者相关研究对根据胶结充填体基质吸力监测其强度的发展进行了探讨。
结果表明:基质吸力对试块的强度有贡献,整体上,胶结充填体单轴抗压强度与基质吸力之间具有较为显著的线性相关关系;充填体孔径大小是其基质吸力的决定性因素之一;胶结充填体在早龄期基质吸力的发展与其中值孔径成负相关关系,即试块的中值孔径越小,基质吸力越大。
由此可见,硫酸盐对胶结充填体自干燥过程影响显著,胶结充填体基质吸力的变化可以在一定程度上反应强度的发展,通过基质吸力监测胶结充填体的工作状态可能具有一定的实践意义。
(5)归纳总结了普通硅酸盐水泥、水淬高炉矿渣和粉煤灰主要
的水化反应和火山灰反应机理,并列举了硫酸盐与胶结剂及其水化产物的反应过程。
对胶结充填试块进行了电导率和基质吸力的原位监测,同时对不同硫酸盐浓度下三种胶结剂的水化产物进行了热重分析和xrd分析,根据实验结果,结合已有的研究成果得出了硫酸盐对不同胶结剂水化过程影响的机理。
结果表明:以普硅水泥为胶结剂时,胶结充填试块的电导率、基质吸力的发展随着硫酸盐浓度的升高而出现降低和推迟,硫酸盐对水泥的水化过程产生显著的抑制作用,并且抑制程
度随硫酸盐浓度的升高而加强。
硫酸盐对水泥水化的抑制作用,即水泥中的铝酸三钙与硫酸盐反应生成钙矾石,此反应可以减弱推迟水泥的水化过程,对充填体强度、孔结构等性能造成影响。
在养护时间为28天时,硫酸盐浓度为0.5%、1.5%和2.5%的试块强度分别比未添加硫酸盐的试块强度降低31.5%、46.1%和49.4%。
以普硅水泥和矿渣混合物为胶结剂时,硫酸盐除了对水泥的水化过程产生抑制作用外,还
表现出对矿渣中活性氧化铝的激发作用,即硫酸根与矿渣中的活性
Al2O3和CH反应生成钙矾石;这两种影响的综合效果随着硫酸盐浓度的变化而改变。
硫酸盐浓度为0.5%时,对矿渣中活性氧化铝的激发作用占主导,在养护时间为28天时,强度比未添加硫酸盐的试块升高20%,孔隙率减小8.9%,充填体性能在整体上趋于优化;硫酸盐浓度为1.5%和2.5%时,硫酸盐对水泥水化的抑制作用占主导,充填体强度分别比未添加硫酸盐的试块降低44.8%和72%,渗透率分别升高60.9%和62.0%,充填体性能在整体上趋于恶化。
以粉煤灰和水泥混合物作为胶结剂时,硫酸盐对水泥的水化产生一定的抑制作用,对粉煤灰中的活
性Al2O3有一定的激发作用,由于粉煤灰中氧化硅和氧化铝的活性相
对较低,硫酸盐对水泥的水化抑制作用占主导地位,硫酸盐浓度为
0.5%、1.5%和2.5%的试块强度分别比未添加硫酸盐的试块降低19.4%、45.2%和74.2%,渗透率分别升高66.4%、683%和712%,充填体性能在
整体上趋于恶化。
由此可见,水化过程的改变是胶结充填体早期性能
变化的根本原因。
硫酸盐对胶结剂水化过程的影响主要表现在对水泥水化的抑制和对矿渣和粉煤灰中活性氧化铝的激发作用两个方面。
这两方面作用随着硫酸盐的浓度和胶结剂中各种矿物的活性和比例不
同而发生变化。