黄土-矿渣基新型胶结充填材料强度特性试验研究

为探究黄土-矿渣基胶结充填材料在不同水胶比及养护龄期下的力学性能、破坏模式和能量演化特征,分别对黄土-矿渣基胶结充填材料在4组水胶比和5个龄期条件下进行坍落度试验和单轴压缩试验。结果发现:随着胶结材料水胶比的增大,充填材料的坍落度和扩展度增大;材料的峰值强度与水胶比呈负线性相关关系,与养护龄期呈指数型非线性相关关系;充填材料的破坏模式整体上为剪切破坏,且水胶比越小、养护龄期越长材料破坏程度越大;胶结材料破坏过程可分为压密、弹性、裂纹稳定扩展、裂纹持续扩展和峰后破坏5个阶段。

温度对矿渣基充填料流变和强度影响试验研究

近些年,矿渣基胶结料因其成本低、强度高、流动性好、抗侵蚀好等优点,在国内金属矿山充填中得到了广泛的应用。然而,不同矿山的井下环境温度差别较大,矿渣基胶结料的无差别应用极易导致充填质量与设计预期产生较大偏差。鉴于此,本研究以水泥为对照,对比分析了矿渣基充填料在不同温度(5、20和35℃)下流变和强度演化规律。结果表明:2种胶结料类型料浆的流变(屈服应力与塑性粘度)和触变均随温度的增高而增大,但水泥基充填料流变参数对温度敏感程度更高。2种类型充填料的触变与塑性粘度均呈现出明显的线性关系。除了5℃下3 d强度外,同一温度下矿渣基充填料的强度始终高于水泥基充填料,且前者的强度对温度变化更加敏感,同时随着温度增高,试样强度的增长速率逐渐降低。

高矿化度矿井水制备尾砂胶结充填体的强度性能

为探究含氯盐高矿化度(总溶解固体含量>1 g/L)矿井水对尾砂胶结充填体强度的影响,以我国胶东半岛渤海湾某金矿尾砂为骨料,使用矿渣基胶凝材料(以脱硫石膏和熟石灰为激发剂)与井下含氯盐矿井水混合制成尾砂充填体,对充填体抗压强度进行检测,借助XRD、SEM和MIP表征水化产物和微观结构,并分析了不同脱硫石膏/熟石灰比和矿渣掺量时充填体强度随时间的增长规律。结果表明:①该含氯盐高矿化度矿井水可通过促进水化产物形成和优化充填体结构使充填体强度增强,水化产物仍以钙矾石和C—S—H为主,并未因Cl^(-)、Na^(+)、Ca^(2+)、Mg^(2+)等离子的掺入形成新的水化产物,但对C—S—H分子结构的影响需进一步研究;②充填体强度随脱硫石膏/熟石灰比和矿渣掺量的增加先增长后降低,峰值强度出现时的脱硫石膏/熟石灰比随养护时间是变化的,而矿渣掺量固定在67.8%,在具体工程实践中可调整脱硫石膏与熟石灰的比例,以满足充填体强度的时间需求。研究结果有助于实现矿井水液废和尾砂、脱硫石膏等固废在矿山充填中的协同利用。

早强剂对尾砂胶结膏体充填材料早期强度的影响

通过单掺法和复掺法来探究若干无机早强剂对尾砂胶结膏体充填材料的早期强度的影响规律,并解释其早强机理。研究结果表明,碱性早强剂和硫酸盐类早强剂均可提高尾砂胶结充填材料的早期强度;碱性早强剂的早强效果要强于硫酸盐类早强剂,但Na_2O·1.5SiO_2作用效果除外;复掺硫酸盐和碱性早强剂的作用效果均优于单掺的早强效果;经对比,早强效果最好的是Na_2SO_4和NaOH以5%∶5%的比例复掺,使全尾砂胶结膏体充填料3d强度较未掺组提高73.5%,7d强度提高63.8%,28d强度提高25.7%。