【摘要】 使用压汞法 (MIP) 评估了用研磨二氧化硅制成的不同水泥浆回填 (CPB) 样品的微观结构演变

使用压汞法 (MIP) 评估了用研磨二氧化硅制成的不同水泥浆回填 (CPB) 样品的微观结构演变[1]。研究了三种粘合剂（OPC、含飞灰的 OPC 和含高炉矿渣的 OPC）和三种类型的水（一种去离子水和两种硫酸水）在固化时间内对微观结构的影响。还进行了单轴抗压强度 (UCS) 测试，以将 MIP 结果与回填机械强度相关联[2-4]。在其他发现中，MIP 分析表明，基于矿渣的粘合剂与具有高硫酸盐含量（7549 ppm）的混合水结合显示出最高百分比的细孔和最高强度。这种行为与孔隙中硫酸盐相的潜在沉淀有关，这可能有助于提高强度。基于 MIP 孔径分布和 UCS 结果，提出了适用于 CPB 的一般关系。 通过压汞法 (MIP) 测量了用研磨二氧化硅制成的不同水泥浆回填 (CPB) 样品的微观结构演变。以 5% 的干二氧化硅重量使用三种粘合剂：单独的 10 型波特兰水泥 (T10)、T10 和高炉矿渣 20:80 的混合物 (T10SL) 以及 T10 和飞灰 70:30 的混合物 (T10FA) ).在混合物的制备中使用了三种不同类型的水：一种去离子水和两种从两个矿山回填厂采样并含有 4613 和 7549 ppm SO42- 的水。这些水代表了高硫化尾矿的真正间隙水。还对不同的 CPB 混合物进行了单轴抗压强度 (UCS) 测试，以研究孔径分布和机械强度之间的联系。MIP 测试足够灵敏，可以检测含有 5% 重量粘合剂的不同 CPB 混合物的孔隙率演变之间的差异。所有混合物的阈值直径 (TD) 都随着固化时间而减小，表明主要孔隙网络中的孔隙尺寸减小。对于所有混合物，主侵入峰下方的孔隙数量随着固化时间的增加而增加，显示出由于水化过程导致的孔隙率细化。对于固化期和所用水的类型，用硫酸盐水制成的 CPB 样品通常显示出较高的 UCS 值和较小的 TD 尺寸。较小孔隙的相对比例也略有增加。空隙中硫酸盐矿物的沉淀可以解释这一观察结果。由粘合剂 T10SL 制成的 CPB 样品显示出最高百分比的细孔和最高的 UCS 值。与所研究的其他两种粘结剂相比，矿渣颗粒的细度导致了更有效的水对粘结剂胶凝作用。含有飞灰的 CPB 混合物显示出与单独含有普通波特兰水泥 (OPC) 的 CPB 混合物相似的孔径分布和强度演变。由于飞灰比 OPC 便宜并且有助于减少 CO2 排放，因此在 CPB 混合物中部分替代 (30%) 可被视为环境和经济机会。对于所有样品在所有固化时间，MIP 总孔隙率保持在大约 44%。对 CPB 样品进行的汞再侵入测试表明，该测试并未显着影响材料的内部结构。这表明，由于高水灰比和低粘合剂百分比，水合/沉淀现象不会显着影响 CPB 的总孔隙率。尽管 MIP 总孔隙率恒定，但 MIP 孔径分布受固化时间、粘合剂类型和比例等不同因素的影响，并且在较小程度上受水质影响。 CPB 样品的孔径分布曲线分为两个分数尺寸（b0.3 μm；≥00.3 μm），这些与 UCS 演变有关。提出了一个简单的方程来表示强度的孔径依赖性。CPB 是一种特殊材料，具有独特的进化微观结构。这项研究使人们更好地了解了一些重要因素（包括粘合剂类型、固化时间和水质）对 CPB 微观结构演变的影响。作者还能够将这种演变与材料的机械强度联系起来。尽管取得了令人鼓舞的结果，但还需要做更多的工作来评估其他类型的 CPB 并评估其他参数对 CPB 微观结构的影响。在这方面，正在研究影响水泥比例、尾矿粒度分布和矿物学的工作。

 

[1] E. De Souza, D. DeGagné, J.F. Archibald, Minefill applications, practices and trends in Canadian mines, Proceedings of the 7th International Symposium on Mining with Backfill, Society for Mining, Metallurgy, and Exploration, 2001, pp. 311–319.

[2] M. Benzaazoua, D. Bois, T. Belem, P. Gauthier, S. Ouellet, M. Fall, J.F. St-Onge, Remblais souterrains, évolution des connaissances et de la pratique, in: 20th Colloque Contrôle de terrains, Association Minière du Québec, Val d’Or, Quebec, Canada, 2005, 23 p.

[3] Aci Committee 229, Controlled Low-strength Materials (CLSM), ACI, vol. 229R-299, American Concrete Institute, 1999.

[4] L. Liping, Solidification and strengthening of mine tailings using a highwater rapid-setting cement, Master Thesis, Technical University of NovaScotia, Halifax, Canada, 1997.

 

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