1. 问题的提出
文章首先提到影响膏体充填体强度的因素主要从两方面考虑:充填环境与组成成分。充填环境则主要包括:充填体—围岩接触面反应、围岩压力的变化、排水和围岩裂隙对含水量的影响等;而组成成分则包括:尾砂的粒级组成与硫化物含量、胶结剂的种类与掺量、水的含量与化学成分。另外提出了膏体与混凝土的主要差别。
2. 实验
试验配制了五种类型的膏体试样,使用普通硅酸盐水泥、抗硫硅酸盐水泥、高硅粉硅酸盐水泥、粉煤灰和炉渣等材料,分析了尾砂化学成分、尾砂粒度、胶结剂类型、胶结剂用量、硫酸盐含量和含水量等。
2.1 尾矿化学成分(脱硫/加硫)
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图一
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图二
①硫化物含量对充填体强度有影响,其影响同时取决于胶结剂类型;
②硫化物含量低于12%时,硫化物含量不利于强度的提高,含量超过12%后,反而促进了强度提高:<1>硫化物含量高—密度高——胶结剂掺量增加,<2>硫化物氧化产生的硫酸盐在一定范围内有利于强度增加。
2.2 尾矿粒级组成(脱泥/筛分)
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图三
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图四
①粒级组成对强度的影响很大,其影响同样取决于胶结剂类型;
②尾砂粒度大、排水养护的充填体强度明显较高。
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图五
尾砂均匀系数为12时,对应充填体的强度最高;尾砂粒级组成对强度的影响主要是通过对含水量的影响来施加的。
2.3 胶结剂类型
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图六
①针对该实验所用尾砂,胶结剂掺量为5%,使用T10-Slag(20/80)获得强度最高;
②针对不同的充填料,胶结剂的使用效果并不同,必须根据具体情况提前做优选实验。
2.4 胶结剂掺量
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图七胶结剂掺量与膏体充填体的强度呈近似的线性关系
2.5 溶解的硫酸盐浓度
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图八
① <8000ppm:硫酸盐浓度增加,强度减小;
② >8000ppm:硫酸盐浓度增加,强度增加。
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图九
①短期(7)和中期(28、56),含水量与强度呈线性反比;
②长期(120) ,没有线性关系,可能由于压实、排水、蒸发等作用,水分在后期流失较为明显;
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图十
塌落度增加,强度减小。
3. 结论
膏体充填体的强度主要由其三大组成成分(尾砂/水/胶结剂)决定,其硬化机理的研究可借鉴混凝土,但由于两者之间的巨大差异,还需针对膏体展开进一步的研究。
目前主要的问题有:
1、硫化物含量对膏体强度的作用是直接的还是间接的?
2、如果是间接的,是通过氧化后产生的酸和硫酸盐发生作用?
3、硫酸盐对膏体的作用是如何进行的?是否因为产生膨胀相,导致强度失效?