ＳｅＳｐｅｔｒｅｉｍｅｓｂｅＮｒｏꢀ ４２３０５１２ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ 金 ꢀ ꢀ 属 ꢀ ꢀ 矿 ꢀ ꢀ 山 ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ２０总１２第年 ４第３５９期期 ＭＥＴＡＬ ＭＩＮＥ ꢀ 泡沫剂对充填胶结材料强度和流变特性的影响 ꢀ １ １ ２ 李 茂 辉 ꢀ 高 ꢀ 谦 ꢀ 南 世 卿 （ １ 北 京 科 技 大 学 土 木 与 环 境 工 程 学 院 ； ２ 河 北 钢 铁 矿 业 集 团 公 司 ） 摘 ꢀ 要 ꢀ 矿 渣 尾 砂 复 合 充 填 胶 结 材 料 是 一 种 新 型 的 胶 结 材 料 ， 该 材 料 充 填 体 与 水 泥 充 填 体 相 比 具 有 强 度 高 、 无 污 染 和 成 本 低 的 特 点 。 通 过 强 度 和 流 变 实 验 对 加 入 泡 沫 剂 的 新 型 尾 砂 充 填 胶 结 材 料 砂 浆 进 行 分 析 ， 发 现 泡 沫 剂 的 适 当 加 入 不 仅 不 降 低 胶 结 材 料 的 强 度 ， 反 而 增 加 了 料 浆 的 均 匀 性 ， 相 同 条 件 下 降 低 了 胶 结 材 料 用 量 ， 改 善 了 料 浆 的 流 动 性 。 关 键 词 ꢀ 泡 沫 砂 浆 ꢀ 充 填 材 料 ꢀ 强 度 ꢀ 流 变 性 Ｔｈｅ Ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ ｏｆ Ｆｏａｍ ｏｎ Ｓｔｒｅｎｇｔｈ ａｎｄ Ｒｈｅｏｌｏｇｉｃａｌ Ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｏｆ Ｆｉｌｌｉｎｇ Ｃｅｍｅｎｔｉｎｇ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ １ １ ２ Ｌｉ Ｍａｏｈｕｉ ꢀ Ｇａｏ Ｑｉａｎ ꢀ Ｎａｎ Ｓｈｉｑｉｎｇ （ １ Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｃｉｖｉｌ ａｎｄ ２Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ， Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｂｅｉｊｉｎｇ；  Ｈｅｂｅｉ Ｉｒｏｎ ａｎｄ Ｓｔｅｅｌ Ｍｉｎｉｎｇ Ｇｒｏｕｐ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ） Ａｂｓｔｒａｃｔꢀ Ｔｈｅ ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ ｆｉｌｌｉｎｇ ｃｅｍｅｎｔｉｎｇ ｍａｔｅｒｉａｌ ｗｉｔｈ ｓｌａｇ ｉｓ ａ ｎｅｗ ｋｉｎｄ ｏｆ ｃｅｍｅｎｔｉｎｇ ｍａｔｅｒｉａｌ Ｃｏｍｐａｒｅｄ ｗｉｔｈ ｃｅ ｍｅｎｔ， ｔｈｉｓ ｆｉｌｌｉｎｇ ｍａｔｅｒｉａｌ ｉｓ ｍｕｃｈ ｂｅｔｔｅｒ ｗｉｔｈ ｆｅａｔｕｒｅ ｏｆ ｈｉｇｈｅｒ ｓｔｒｅｎｇｔｈ， ｎｏ ｐｏｌｌｕｔｉｏｎ ａｎｄ ｌｏｗｅｒ ｃｏｓｔ Ｔｈｅ ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｎ ｔｈｅ ｎｅｗ ｔａｉｌｉｎｇｓ ｆｏａｍ ｆｉｌｌｉｎｇ ｃｅｍｅｎｔｉｎｇ ｍａｔｅｒｉａｌ ｍｏｒｔａｒ ｂｙ ｓｔｒｅｎｇｔｈ ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ ａｎｄ ｒｈｅｏｌｏｇｉｃａｌ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓ ｉｎｄｉｃａｔｅｄ ｔｈａｔ： ｗｉｔｈ ａｐｐｒｏｐｒｉａｔｅ ｆｏａｍ ａｇｅｎｔ ａｄｄｅｄ， ｔｈｅ ｓｔｒｅｎｇｔｈ ｏｆ ｔｈｅ ｃｅｍｅｎｔｉｎｇ ｍａｔｅｒｉａｌ ｉｓ ｎｏｔ ｒｅｄｕｃｅｄ， ｂｕｔ ｔｈｅ ｕｎｉｆｏｒｍｉｔｙ ｏｆ ｔｈｅ ｓｌｕｒｒｙ ｉｓ ｉｎ WWW.KY114.CN ｃｒｅａｓｅｄ Ｕｎｄｅｒ ｔｈｅ ｓａｍｅ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ， ｔｈｅ ｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎ ｏｆ ｃｅｍｅｎｔｉｎｇ ｍａｔｅｒｉａｌ ｃａｎ ｂｅ ｒｅｄｕｃｅｄ ａｎｄ ｉｔｓ ｒｈｅｏｌｏｇｉｃａｌ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｉｎ ｃｒｅａｓｅｄ Ｋｅｙｗｏｒｄｓꢀ Ｆｏａｍ ｍｏｒｔａｒ， Ｆｉｌｌｉｎｇ ｍａｔｅｒｉａｌ， Ｓｔｒｅｎｇｔｈ， Ｒｈｅｏｌｏｇｉｃａｌ ｐｒｏｐｅｒｔｙ ꢀ ꢀ 泡 沫 混 凝 土 是 利 用 机 械 方 式 将 发 泡 剂 溶 液 制 作 流 动 性 、 高 耐 久 性 的 混 凝 土 提 供 了 重 要 保 证 ， 是 制 备 高 性 能 充 填 材 料 的 重 要 组 成 部 分 。 因 此 ， 本 研 究 在 新 型 尾 砂 充 填 胶 结 材 料 的 基 础 上 掺 入 一 定 量 的 泡 沫 剂 ， 旨 在 开 发 一 种 性 能 较 传 统 尾 矿 胶 结 材 料 更 优 良 的 新 型 尾 砂 充 填 泡 沫 胶 结 充 填 混 凝 土 。 成 泡 沫 ， 再 将 泡 沫 混 入 到 硅 质 材 料 （ 砂 、 粉 煤 灰 ） 、 钙 质 材 料 （ 水 泥 、 石 灰 、 水 渣 ） 以 及 各 种 外 加 剂 和 水 组 成 的 混 合 料 中 ， 搅 拌 均 匀 浇 筑 成 各 种 所 需 的 规 格 ， 经 养 护 而 成 的 含 有 大 量 封 闭 气 孔 的 轻 质 混 凝 土 。 生 产 泡 沫 新 型 胶 结 充 填 材 料 混 凝 土 的 关 键 问 题 是 泡 沫 剂 的 选 择 。 泡 沫 剂 有 很 多 种 ， 但 并 非 所 有 泡 沫 剂 都 能 用 于 新 型 胶 结 充 填 材 料 混 凝 土 的 生 产 。 只 有 在 泡 沫 和 砂 浆 混 合 时 薄 膜 不 致 破 坏 、 具 有 足 够 的 稳 定 性 、 对 胶 结 材 料 的 凝 结 和 硬 化 无 有 害 影 响 的 泡 沫 剂 才 能 用 来 生 产 泡 沫 新 型 尾 砂 充 填 胶 结 材 料 混 凝 土 １］ 。 将 发 泡 剂 引 入 到 新 型 尾 砂 充 填 胶 结 混 凝 土 中 ， 在 混 凝 土 内 部 产 生 微 小 的 均 匀 气 泡 ， 可 形 成 轻 质 高 强 、 保 温 隔 热 、 抗 变 形 冲 击 性 能 良 好 的 泡 沫 混 凝 １ꢀ 泡 沫 剂 选 择 泡 沫 剂 种 类 很 多 ， 选 取 ３ 家 不 同 公 司 的 ３ 种 复 合 型 发 泡 剂 进 行 泡 沫 质 量 的 鉴 定 ， 从 中 选 取 １ 种 适 合 新 型 尾 砂 充 填 胶 结 材 料 的 泡 沫 剂 。 泡 沫 的 质 量 用 坚 韧 性 、 发 泡 倍 数 ， 泌 水 量 等 指 标 来 鉴 定 ［ ３］ 。 泡 沫 的 坚 韧 性 就 是 泡 沫 在 空 气 中 于 规 定 时 间 内 不 致 破 坏 的 特 性 ， 常 以 泡 沫 柱 在 单 位 时 间 内 的 沉 陷 距 来 确 定 。 发 泡 倍 数 是 泡 沫 体 积 对 泡 沫 剂 水 溶 液 体 积 的 倍 数 。 泌 水 量 是 指 泡 沫 破 坏 后 所 产 生 ［ 土 ［ ２］ 。 泡 沫 混 凝 土 相 对 传 统 加 气 混 凝 土 具 有 气 泡  河 北 省 钢 铁 产 业 技 术 升 级 专 项 （ 编 号 ： ＳＪＧＳ － ＫＪ － １２ － ０３） 。 分 布 均 匀 、 孔 径 范 围 集 中 等 特 点 ， 可 以 明 显 降 低 因 应 力 集 中 而 造 成 的 开 裂 现 象 。 发 泡 剂 的 出 现 为 配 制 高 李 茂 辉 （ １９８８— ） ， 男 ， 博 士 研 究 生 ， １０００８３ 北 京 市 海 淀 区 学 院 路 。 · ４３· 总 第 ４３５ 期 ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ 金 ꢀ ꢀ 属 ꢀ ꢀ 矿 ꢀ ꢀ 山 ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ２０１２ 年 第 ９ 期 泡 沫 剂 水 溶 液 的 体 积 。 表 ２ꢀ 新 型 尾 砂 充 填 胶 结 材 料 泡 沫 混 凝 土 实 验 方 案 生 产 泡 沫 混 凝 土 所 用 的 泡 沫 剂 要 求 ， １ ｈ 的 沉 陷 距 小 于 １０ ｍｍ， 泌 水 量 不 大 于 ８０ ｍＬ， 泡 沫 倍 数 不 新 型 尾 砂 充 填 胶 结 材 料 配 比 ／ ％ 实 验 编 号 干 密 度 ／ （ ｋｇ／ ｍ３ ） 浓 度 ／ ％ 料 浆 胶 砂 比 ［ ４］ 。 小 于 ２０ 水 渣 石 膏 石 灰 泡 沫 的 沉 陷 距 和 泌 水 量 可 以 用 专 用 仪 器 测 定 从 略 ） 。 １ ２ ３ ４ ５ ６ ８００ ６８ ６８ ６８ ６８ ６８ ６８ １∶ ８ １∶ ８ １∶ ８ １∶ ５ １∶ ５ １∶ ５ ８１ ５ ８１ ５ ８１ ５ ８１ ５ ８１ ５ ８１ ５ １３ ５ １３ ５ １３ ５ １３ ５ １３ ５ １３ ５ ５ （ １ ０００ １ ２００ ８００ １ ０００ １ ２００ ５ ５ ５ ５ ５ 发 泡 倍 数 Ｍ 可 以 按 下 式 计 算 ： Ｖ· γ Ｍ ＝ ， １ （ １） Ｇ － Ｇ ２ 式 中 ， γ 为 泡 沫 剂 水 溶 液 的 密 度 ， 取 １ ｇ ／ ｃｍ３ ； Ｖ 为 玻 ３ 璃 桶 容 积 ， ｃｍ ； Ｇ 为 玻 璃 桶 质 量 ， ｇ； Ｇ 为 玻 璃 桶 和 １ ２ ２  １ꢀ 干 密 度 对 泡 沫 混 凝 土 强 度 的 影 响 泡 沫 总 质 量 ， ｇ。 ３ 由 图 １ 可 知 ， 胶 砂 比 为 １∶ ８、 干 密 度 ８００ ｋｇ ／ ｍ 根 据 上 述 泡 沫 质 量 判 定 方 法 分 别 对 ３ 种 泡 沫 剂 进 行 质 量 判 定 ， 选 取 ４０∶ １ 比 例 加 水 ， 分 别 测 出 ３ 种 泡 沫 剂 的 泌 水 量 、 沉 陷 距 和 发 泡 倍 数 见 表 １。 表 １ꢀ 泡 沫 质 量 鉴 定 结 果 时 ， 由 于 存 在 较 多 泡 沫 ， 导 致 强 度 的 发 展 趋 势 较 慢 ， 同 时 泡 沫 形 成 的 气 孔 较 多 ， 导 致 强 度 较 低 （ ２８ ｄ 为３ ０  ２４ ＭＰａ） 。 胶 砂 比 为 １∶ ５、 干 密 度 为 １ ２００ ｋｇ ／ ｍ 时 ， 泡 沫 混 凝 土 的 强 度 得 到 较 好 的 发 展 ， 比 不 加 泡 沫 的 新 型 尾 砂 充 填 胶 结 材 料 混 凝 土 还 好 一 点 ， 达 到 了 轻 质 高 强 的 目 的 。 玻 璃 桶 和 泡 沫 质 量 发 泡 剂 种 ꢀ 泌 水 量 ／ ｍＬ 沉 陷 距 ／ ｍｍ 玻 璃 桶 质 量 ／ ｇ １２９ ５ １２９ ５ １２９ ５ 发 ꢀ 泡 数 类 倍 ꢀ ／ ｇ ＹＸ － Ｍ － ９ ＳＹ － Ｆ４０ ＫＣ － １５ ４９ ７９ ６５ ６ ８ ７ １３２ ５ １３３ ３ １３５ ３ ８３ ３３ ６５ ７９ ４３ １０ ꢀ ꢀ 表 １ 显 示 ３ 种 泡 沫 剂 的 泌 水 量 、 沉 陷 距 和 发 泡 WWW.KY114.CN 倍 数 都 符 合 泡 沫 质 量 要 求 ， 但 其 中 ＹＸ － Ｍ － ９ 泡 沫 剂 ， 但 其 中 泌 水 量 和 沉 陷 距 最 小 ， 同 时 发 泡 倍 数 最 大 ， 因 此 ＹＸ － Ｍ － ９ 泡 沫 剂 泡 沫 质 量 最 好 ， 更 适 于 与 新 型 尾 砂 充 填 胶 结 材 料 制 成 泡 沫 混 凝 土 。 ２ ꢀ 泡 沫 混 凝 土 强 度 实 验 导 热 系 数 和 机 械 强 度 决 定 了 泡 沫 混 凝 土 自 身 的 图 １ꢀ 不 同 干 密 度 与 强 度 变 化 曲 线 ■ — ２８ ｄ， 胶 砂 比 １∶ ５； — ７ ｄ， 胶 砂 比 １∶ ５； — ３ ｄ， 胶 砂 比 １∶ ５； ● ▲ 性 能 。 本 研 究 将 通 过 确 定 泡 沫 混 凝 土 的 干 密 度 ， 达 到 控 制 泡 沫 混 凝 土 导 热 系 数 和 机 械 强 度 的 目 的 。 影 响 泡 沫 混 凝 土 强 度 的 主 要 因 素 是 干 密 度 、 浓 度 、 胶 砂 比 。 实 验 中 浓 度 固 定 为 ６８％ ， 胶 砂 比 分 别  — ２８ ｄ， 胶 砂 比 １∶ ８； — ７ ｄ， 胶 砂 比 １∶ ８； — ３ ｄ， 胶 砂 比 １∶ ８ ◆ ○ ２  ２ꢀ 胶 砂 比 对 泡 沫 混 凝 土 强 度 的 影 响 由 表 ３ 可 知 ， 适 当 增 加 新 型 尾 砂 充 填 胶 结 材 料 比 例 ， 有 助 于 提 高 泡 沫 混 凝 土 强 度 ， 特 别 是 在 干 密 度 为 １ ２００ ｋｇ ／ ｍ３ 时 ， 泡 沫 混 凝 土 强 度 得 到 快 速 的 发 展 ， ２８ ｄ 强 度 达 到 ３ ２５ ＭＰａ， 因 此 新 型 尾 砂 充 填 胶 结 材 料 所 占 比 例 直 接 影 响 到 泡 沫 混 凝 土 强 度 。 ３ 为 １∶ ５和 １∶ ８， 干 密 度 为 ８００、 １ ０００和 １ ２００ ｋｇ ／ ｍ ， 同 时 新 型 尾 砂 充 填 胶 结 材 料 最 终 确 定 的 配 比 为 石 灰 ５ ％ 、 石 膏 １３ ５％ 和 水 渣 ８１ ５％ 。 实 验 方 案 见 表 ２。 表 ３ꢀ 新 型 尾 砂 充 填 胶 结 材 料 泡 沫 混 凝 土 强 度 ＭＰａ ３ ２ 次 ｄ 强 度 ７ ｄ 强 度 ２ 次 ２８ ｄ 强 度 ２ 次 实 验 编 号 １ 次 ３ 次 均 ꢀ 值 １ 次 ３ 次 均 ꢀ 值 １ 次 ３ 次 均 ꢀ 值 １ ２ ３ ４ ５ ６ ０ ０８ ０ １３ ０ ２５ ０ ２５ ０ ６１ ０ ８３ ０ ０８ ０ １２ ０ ２３ ０ ２８ ０ ５７ ０ ８０ ０ ０７ ０ １０ ０ ２２ ０ ３０ ０ ５７ ０ ８４ ０ ０８ ０ １２ ０ ２３ ０ ２８ ０ ５８ ０ ８２ ０ １５ ０ ３８ ０ ７７ ０ ５８ １ １７ １ ８４ ０ １４ ０ ４０ ０ ９６ ０ ６０ １ １８ １ ８４ ０ １２ ０ ４３ １ ０８ ０ ５７ １ ２２ １ ６８ ０ １４ ０ ４０ ０ ９４ ０ ５９ １ １９ １ ７９ ０ ２６ ０ ６６ １ ３６ ０ ８４ ２ ３２ ３ １１ ０ ２５ ０ ７１ １ ３２ ０ ８４ ２ ３７ ３ ６０ ０ ２１ ０ ７５ １ ６３ ０ ８３ ２ ８１ ３ ０５ ０ ２４ ０ ７１ １ ４３ ０ ８３ ２ ５０ ３ ２５ · ４４· ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ 李 茂 辉 等 ： 泡 沫 剂 对 充 填 胶 结 材 料 强 度 和 流 变 特 性 的 影 响 ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ２０１２ 年 第 ９ 期 ꢀ 新 型 尾 砂 充 填 胶 结 材 料 中 含 有 ８１ ５％ 的 水 渣 ， 而 水 渣 中 含 有 ９０％ 以 上 的 玻 璃 体 ， 主 要 成 分 是 ＳｉＯ ， ＣａＯ 和 Ａｌ Ｏ 。 在 强 碱 激 发 作 用 下 将 显 现 出 胶 ２ ２ ３ 结 活 性 。 在 泡 沫 混 凝 土 中 ， 由 于 新 型 尾 砂 充 填 胶 结 材 料 中 的 石 灰 、 石 膏 以 及 泡 沫 剂 不 断 水 化 形 成 碱 性 环 境 ， 与 水 渣 发 生 化 学 反 应 ， 生 成 胶 结 固 体 ， 促 进 新 型 尾 砂 充 填 胶 结 材 料 泡 沫 混 凝 土 强 度 快 速 增 长 ， 因 此 适 当 增 加 新 型 尾 砂 充 填 胶 结 材 料 比 例 能 大 幅 度 提 高 泡 沫 混 凝 土 强 度 。 ３ ꢀ ＳＥＭ 分 析 ＳＥＭ 分 析 试 样 的 制 备 ： 将 样 品 破 碎 ， 取 样 横 截 面 积 为 ５ ｍｍ × ５ ｍｍ 左 右 。 用 丙 酮 溶 液 将 样 品 清 洗 干 净 后 ， 放 于 ５０ ℃ 的 烘 箱 中 烘 干 ６ ｈ， 然 后 进 行 喷 碳 。 ３  １ꢀ 不 同 干 密 度 ２８ ｄ 泡 沫 混 凝 土 的 ＳＥＭ 照 片 从 图 ２ 中 ， 可 以 明 显 看 出 气 泡 分 布 均 匀 ， 多 为 圆 形 封 闭 孔 ， 孔 径 大 小 在 几 个 微 米 。 泡 沫 混 凝 土 干 密 度 不 同 ， 孔 径 的 大 小 不 一 样 。 干 密 度 ８００、 １ ０００、 ３ １ ２００ ｋｇ ／ ｍ 所 对 应 的 气 泡 孔 径 是 逐 渐 减 小 的 ， 其 原 因 是 在 相 同 的 浓 度 和 胶 砂 比 下 ， 泡 沫 混 凝 土 干 密 度 越 大 ， 加 入 的 发 泡 剂 就 越 少 ， 产 生 的 气 泡 少 且 孔 径 图 ２ꢀ 相 同 倍 数 下 不 同 干 密 度 泡 沫 砂 浆 的 ＳＥＭ 照 片 WWW.KY４114.CN 小 。 从 图 ２ 可 以 看 出 ２８ ｄ 胶 结 材 料 充 填 体 发 育 十 分 充 分 ， 在 气 泡 之 间 完 全 充 填 了 胶 结 材 料 ， 没 有 空 隙 ， 形 成 了 致 密 的 网 状 结 构 ， 形 成 强 度 较 高 的 充 填 固 体 。 ꢀ 泡 沫 新 型 尾 砂 充 填 胶 结 材 料 流 变 特 性 泡 沫 新 型 尾 砂 充 填 胶 结 材 料 的 流 变 特 性 是 与 混 凝 土 强 度 相 对 应 的 性 质 ， 反 映 了 混 凝 土 的 流 动 性 。 泡 沫 混 凝 土 的 最 终 目 的 是 充 填 到 矿 山 空 场 ， 在 保 证 强 度 的 前 提 下 ， 充 填 体 的 流 动 性 直 接 关 系 到 充 填 是 否 能 够 成 功 ， 因 此 需 要 对 不 同 浓 度 和 配 比 的 新 型 尾 砂 充 填 胶 结 材 料 进 行 流 变 性 研 究 。 ３  ２ꢀ 相 同 干 密 度 泡 沫 混 凝 土 的 ＳＥＭ 照 片 从 图 ３（ ａ） 可 以 看 出 气 泡 排 列 比 较 均 匀 紧 密 ， 呈 葡 萄 状 。 从 图 ３（ ｂ） 中 能 更 清 晰 的 看 出 气 泡 的 形 态 ， 气 泡 呈 圆 形 、 完 整 没 有 破 裂 现 象 。 ４  １ꢀ 流 体 流 变 特 性 概 述 从 图 ３（ ｃ） 可 以 看 出 ２ 个 比 较 大 的 气 泡 表 面 有 着 比 较 清 晰 的 裂 痕 ， 但 是 裂 痕 较 小 ， 发 育 并 不 完 全 ， 裂 痕 在 几 微 米 正 常 范 围 内 。 气 泡 之 间 的 白 色 斑 点 为 胶 结 斑 点 和 钙 矾 石 。 流 体 在 受 到 外 部 剪 切 力 作 用 时 发 生 变 形 （ 流 动 ） ， 内 部 相 应 要 产 生 对 变 形 的 抵 抗 ， 并 以 内 摩 擦 的 形 式 表 现 出 来 。 所 有 流 体 在 有 相 对 运 动 时 都 要 产 生 内 摩 擦 力 ， 这 是 流 体 的 一 种 固 有 物 理 属 性 ， 称 为 流 体 的 黏 滞 性 或 黏 性 ６７］ 。 牛 顿 内 摩 擦 定 律 或 牛 顿 剪 切 定 律 对 流 体 的 黏 性 作 了 理 论 描 述 ， 即 流 体 层 之 间 单 位 面 积 的 内 摩 擦 力 或 剪 切 应 力 与 速 度 梯 度 或 剪 切 速 率 成 正 比 。 用 公 式 表 示 如 下 ： 图 ３（ ｄ） 中 １ 处 为 新 型 尾 砂 充 填 胶 结 材 料 和 全 尾 砂 形 成 的 胶 结 块 体 ， 胶 结 块 体 表 面 上 还 有 微 型 的 颗 粒 ， 胶 结 十 分 完 全 。 图 ３（ ｄ） 中 ２ 处 为 钙 矾 石 ， 形 状 为 细 长 条 状 ， 钙 矾 石 数 量 并 不 多 。 图 ３（ ｄ） 中 ３ 处 为 针 状 氢 氧 化 钙 ， 新 型 尾 砂 充 填 胶 结 材 料 中 含 有 的 氧 化 钙 水 化 生 成 氢 氧 化 钙 ， 在 胶 结 颗 粒 中 形 成 纽 带 ， 充 填 了 颗 粒 间 的 空 隙 ， 增 加 了 新 型 尾 砂 充 填 胶 结 体 的 强 度 。 ［ ｎ τ ＝ η(  γ ， （ ５） )  ｔ 式 中 ， τ 为 剪 切 应 力 ； η 为 黏 度 ； γ 为 剪 切 速 率 ； ｎ 为 流 变 特 性 指 数 。 · ４５· 总 第 ４３５ 期 ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ 金 ꢀ ꢀ 属 ꢀ ꢀ 矿 ꢀ ꢀ 山 ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ２０１２ 年 第 ９ 期 流 变 特 性 参 数 测 试 ， 实 验 结 果 与 分 析 如 下 。 （ １） 浓 度 对 新 型 尾 砂 胶 结 泡 沫 充 填 体 黏 度 的 影 响 。 由 图 ４ 可 知 ， 随 着 剪 切 速 率 的 增 加 ， 新 型 尾 砂 充 填 胶 结 材 料 泡 沫 砂 浆 的 黏 度 逐 渐 减 小 ， 表 现 出 假 塑 性 非 牛 顿 流 体 的 性 质 。 随 着 流 变 仪 剪 切 速 率 的 逐 渐 增 加 ， 泡 沫 砂 浆 中 气 泡 逐 渐 减 少 ， 内 部 结 构 被 破 坏 ， 新 型 尾 砂 充 填 胶 结 材 料 和 全 尾 砂 胶 结 能 力 下 降 ， 因 此 随 着 剪 切 速 率 增 加 ， 黏 度 降 低 。 各 浓 度 下 当 剪 切 速 率 达 到 １００ ｓ － １ 时 黏 度 趋 于 稳 定 ， 泡 沫 砂 浆 内 部 结 构 也 达 到 稳 定 。 相 同 剪 切 速 率 条 件 下 ， 泡 沫 砂 浆 黏 度 随 着 浓 度 增 加 而 增 加 ， 剪 切 速 率 较 低 时 ， 不 同 浓 度 间 黏 度 差 距 较 大 ， 剪 切 速 率 达 到 ２００ ｓ － １ 时 不 同 浓 度 间 黏 度 差 距 变 小 ， 因 此 随 着 剪 切 速 率 无 限 增 加 ， 不 同 浓 度 间 黏 度 趋 于 一 致 。 WWW.KY114.CN 图 ４ꢀ 胶 结 比 １∶５ 不 同 浓 度 砂 浆 的 黏 度 曲 线 ■ — ７３％ ； ● — ７２％ ； — ７１％ ； — ７０％ ； — ６８％ ； — ６６％ ▲  ◆ ○ （ ２） 砂 浆 干 密 度 和 胶 砂 比 对 新 型 尾 砂 胶 结 泡 沫 充 填 体 黏 度 的 影 响 。 由 图 ５ 可 知 新 型 尾 砂 充 填 胶 结 材 料 泡 沫 砂 浆 的 黏 度 随 着 泡 沫 砂 浆 的 干 密 度 增 加 而 增 加 。 当 剪 切 速 率 较 低 时 ， ８００、 １ ０００ 和 １ ２００ ３ ｋｇ ／ ｍ 干 密 度 所 对 应 的 砂 浆 黏 度 差 距 较 大 ， 随 着 剪 图 ３ꢀ 干 密 度 １ ０００ ｋｇ／ ｍ３ 泡 沫 砂 浆 的 ＳＥＭ 照 片 本 研 究 的 泡 沫 混 凝 土 为 假 塑 体 ， 黏 度 随 流 速 梯 度 增 大 而 减 小 。 国 内 外 研 究 表 明 泡 沫 混 凝 土 属 于 非 牛 顿 流 体 ， 具 有 初 始 屈 服 应 力 ８］ ， 适 宜 采 用 赫 谢 尔 切 速 率 的 增 加 ， 黏 度 逐 渐 降 低 。 ［ － 布 尔 克 莱 （ Ｈｅｒｓｈｅｌ Ｂｕｌｋｌｅｙ） 模 型 ， 简 称 Ｈ － Ｂ 流 变 模 型 。 Ｈ － Ｂ 流 变 模 型 与 牛 顿 模 型 相 比 增 加 了 初 始 屈 服 应 力 （ 即 流 体 静 止 时 自 身 的 分 子 黏 聚 力 ） ， 充 分 体 现 流 体 的 流 变 特 性 ， 其 表 达 式 为 τ ＝ τ ＋ ηγｎ ， （ ６） ０ 图 ５ꢀ 不 同 干 密 度 砂 浆 的 黏 度 曲 线 式 中 ， τ０ 为 初 始 屈 服 应 力 。 ３ ３ — １ ２００ ｋｇ／ ｍ３ ■ — ８００ ｋｇ／ ｍ ； ● — １ ０００ ｋｇ／ ｍ ； ▲ ４  ２ꢀ 泡 沫 混 凝 土 流 变 实 验 胶 砂 比 １∶ ５泡 沫 砂 浆 的 黏 度 比 １∶ ８ 泡 沫 砂 浆 的 黏 度 高 ， 相 同 胶 砂 比 下 黏 度 随 着 剪 切 速 率 的 增 加 而 降 低 。 低 胶 砂 比 砂 浆 的 黏 度 比 高 胶 砂 比 矿 浆 的 黏 度 高 ， 与 普 通 混 凝 土 正 好 相 反 。 低 胶 砂 比 下 ， 新 型 尾 砂 新 型 尾 砂 充 填 胶 结 材 料 泡 沫 混 凝 土 的 流 变 特 性 包 括 黏 度 、 初 始 屈 服 应 力 及 流 变 指 数 。 利 用 ｂｒｏｏｋｆｉｅｌｄ 仪 器 对 新 型 尾 砂 泡 沫 充 填 胶 结 材 料 进 行 · ４６· ꢀ ꢀ ꢀ 李 茂 辉 等 ： 泡 沫 剂 对 充 填 胶 结 材 料 强 度 和 流 变 特 性 的 影 响 ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ２０１２ 年 第 ９ 期 充 填 胶 结 材 料 泡 沫 砂 浆 是 泡 沫 包 裹 着 砂 浆 颗 粒 ， 使 胶 砂 充 分 反 应 ， 增 加 了 砂 浆 的 黏 聚 力 ， 而 高 胶 砂 比 下 ， 由 于 泡 沫 量 的 减 少 ， 导 致 砂 浆 黏 度 降 低 。 得 到 在 胶 凝 材 料 中 加 入 适 当 的 泡 沫 剂 ， ２８ ｄ 强 度 值 最 大 可 达 到 ３ ２５ ＭＰａ， 因 此 胶 凝 材 料 的 强 度 完 全 可 以 满 足 充 填 的 需 要 。 （ ３） 新 型 尾 砂 充 填 材 料 泡 沫 砂 浆 黏 度 和 剪 切 应 （ ２） 通 过 ＳＥＭ 观 察 ， 不 同 干 密 度 的 泡 沫 混 凝 土 ， 其 泡 沫 孔 径 是 不 同 的 ， 并 且 呈 干 密 度 越 大 ， 泡 沫 孔 径 越 小 的 趋 势 。 力 之 间 的 关 系 。 新 型 尾 砂 充 填 材 料 泡 沫 砂 浆 的 剪 切 应 力 随 着 剪 切 速 率 的 增 加 而 增 加 ， 而 黏 度 逐 渐 降 低 。 随 着 剪 切 速 率 增 加 ， 黏 度 和 剪 切 应 力 之 间 存 在 相 反 的 关 系 ， 黏 度 大 剪 切 应 力 小 ， 黏 度 小 剪 切 应 力 大 。 剪 切 速 率 增 加 ， 流 变 仪 转 子 和 泡 沫 砂 浆 之 间 产 生 较 大 阻 力 ， 同 时 破 坏 了 泡 沫 混 凝 土 的 内 部 结 构 ， 从 而 导 致 剪 切 应 力 增 加 ， 黏 度 降 低 。 （ ３） 抗 压 强 度 大 的 泡 沫 混 凝 土 ， 其 结 构 发 育 十 分 完 全 ， 形 成 了 致 密 的 网 状 结 构 ， 为 其 强 度 提 供 了 保 障 。 （ ４） 初 始 屈 服 力 随 着 浓 度 的 增 加 而 逐 渐 增 加 。 在 低 干 密 度 下 ， 黏 度 值 随 着 浓 度 的 增 加 而 逐 渐 增 加 ； 在 高 干 密 度 下 ， 黏 度 的 变 化 情 况 与 低 干 密 度 时 相 反 。 （ ４） 泡 沫 混 凝 土 流 变 初 始 剪 切 应 力 和 塑 性 黏 度 分 析 。 无 论 胶 砂 比 是 １∶ ５还 是 １∶ ８， 在 干 密 度 为 ８００ 参 ꢀ 考 ꢀ 文 ꢀ 献 ３ ｋｇ ／ ｍ 时 ， 黏 度 随 着 浓 度 的 增 加 而 逐 渐 增 加 ， 而 干 密 ３ ３ ［ ［ ［ ［ ［ １］ ꢀ 刘 佳 奇 ， 霍 冀 川 ， 雷 永 林 ， 等  发 泡 剂 及 泡 沫 混 凝 土 的 研 究 进 展 ［ Ｊ］  化 学 工 业 与 工 程 ， ２０１０（ １） ： ７４７５ 度 为 １ ０００ ｋｇ ／ ｍ 和 １ ２００ ｋｇ ／ ｍ 时 ， 随 着 浓 度 增 加 ３ 黏 度 逐 渐 下 降 。 干 密 度 为 ８００ ｋｇ ／ ｍ 时 ， 泡 沫 混 凝 ２］ ꢀ 张 ꢀ 磊 ， 杨 鼎 宜  轻 质 泡 沫 沪 宁 土 的 研 究 及 应 用 现 状 ［ Ｊ］  混 凝 土 ， ２００５（ ８） ： ４３４５ 土 由 于 泡 沫 较 多 ， 受 泡 沫 的 影 响 较 大 ， 因 此 随 着 浓 度 增 加 黏 度 逐 渐 增 高 。 干 密 度 为 １ ０００ ｋｇ ／ ｍ３ 和 １ ２００ ３］ ꢀ 李 森 兰 ， 王 建 平 ， 路 长 发 ， 等  泡 沫 混 凝 土 发 泡 剂 评 价 指 标 及 其 测 定 方 法 探 讨 ［ Ｊ］  混 凝 土 ， ２００９（ １０） ： ７１７２ ３ ｋｇ ／ ｍ 时 ， 泡 沫 混 凝 土 随 着 浓 度 的 增 加 表 现 出 剪 切 ４］ ꢀ 张 巨 松 ， 扬 ꢀ 合 ， 曾 ꢀ 尤  国 内 外 混 凝 土 发 泡 剂 及 发 泡 技 术 分 析 ［ Ｊ］  低 温 建 筑 技 术 ， ２００１（ ４） ： ６６６７ 力 较 大 ， 但 是 由 于 水 量 的 减 少 ， 胶 结 速 度 缓 慢 ， 导 致 黏 度 下 降 。 ５］ ꢀ 李 森 兰 ， 王 建 平 ， 路 长 发 ， 等  发 泡 剂 与 其 泡 沫 混 凝 土 抗 压 强 度 的 关 系 探 析 ［ Ｊ］  混 凝 土 ， ２００９（ １１） ： ７７７８ 初 始 屈 服 应 力 随 着 浓 度 的 增 加 而 逐 渐 增 加 。 只 ３ WWW.KY114.CN 有 在 干 密 度 为 ８００ ｋｇ／ ｍ 时 表 现 出 异 常 现 象 ， 这 是 由 ［ ６］ ꢀ 王 新 民 ， 肖 卫 国 ， 王 小 卫 ， 等  金 川 全 尾 砂 膏 体 充 填 料 浆 流 变 特 性 研 究 ［ Ｊ］  矿 冶 工 程 ， ２００２（ ２２） ： ２３ 于 泡 沫 剂 含 量 较 多 ， 导 致 高 浓 度 泡 沫 混 凝 土 在 泡 沫 作 用 下 分 散 均 匀 ， 因 而 屈 服 力 较 低 。 浓 度 增 加 导 致 含 水 量 降 低 ， 同 时 胶 结 材 料 和 全 尾 砂 增 加 必 然 导 致 剪 切 力 增 高 ， 因 此 随 着 浓 度 增 加 ， 初 始 屈 服 力 升 高 。 ［ ７］ ꢀ 翟 永 刚 ， 吴 爱 祥 ， 王 洪 江 ， 等  全 尾 砂 膏 体 料 浆 的 流 变 特 性 研 究 ［ Ｊ］  金 属 矿 山 ， ２０１０（ １２） ： ３１３２ ［ ８］ ꢀ 黄 玉 诚 ， 孙 恒 虎  尾 砂 作 骨 料 的 似 膏 体 料 浆 流 变 特 性 实 验 研 究 ［ Ｊ］  金 属 矿 山 ， ２００３（ ６） ： ９１０ ５ ꢀ 结 ꢀ 论 （ （ 收 稿 日 期 ꢀ ２０１２０６１７） １） 通 过 泡 沫 胶 凝 材 料 混 凝 土 强 度 试 验 ， 可 以 檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪 信 息 苑 · · 青 海 格 尔 木 发 现 一 处 大 型 铜 镍 钴 矿 ꢀ ꢀ ２０１２ 年 ８ 月 ３１ 日 ， 从 青 海 省 国 土 资 源 厅 获 悉 ， 团 会 战 ， 大 规 模 投 入 ， 实 现 地 质 找 矿 巨 大 突 破 的 一 个 经 过 ２ ａ 的 勘 查 ， 青 海 省 地 质 矿 产 勘 查 开 发 局 第 五 地 质 勘 查 院 在 格 尔 木 夏 日 哈 木 地 区 发 现 了 一 处 大 型 铜 镍 钴 矿 ， 初 步 估 算 资 源 量 镍 ３０ 万 ｔ 以 上 、 钴 １． ５ 万 ｔ， 已 达 大 型 以 上 矿 床 规 模 。 典 范 。 该 项 目 于 ２０１０ 年 立 项 ， ２０１１ 年 进 行 异 常 查 证 ， 通 过 对 最 好 的 ２６ 号 异 常 区 经 土 壤 测 量 、 槽 探 揭 露 ， 在 地 表 发 现 了 镍 化 点 、 孔 雀 石 化 点 、 镍 黄 铁 矿 化 点 等 ， 揭 开 了 区 内 找 镍 矿 的 序 幕 。 今 年 经 过 物 探 测 量 、 深 部 钻 孔 验 证 等 进 一 步 勘 探 ， ２６ 号 异 常 区 初 步 估 算 资 源 量 镍 ３０ 万 ｔ 以 上 、 钴 １． ５ 万 ｔ， 已 达 大 型 以 上 矿 床 规 模 。 通 过 进 一 步 工 作 ， 夏 日 哈 木 铜 镍 钴 矿 资 源 量 有 望 超 过 夏 日 哈 木 铜 镍 钴 矿 是 青 海 东 昆 仑 地 区 发 现 的 首 例 具 有 一 定 规 模 的 岩 浆 熔 离 型 铜 镍 硫 化 物 矿 床 ， 该 矿 床 的 发 现 昭 示 区 内 该 类 型 矿 床 具 有 巨 大 的 成 矿 潜 力 ， 对 区 域 上 乃 至 整 个 东 昆 仑 地 区 寻 找 该 类 型 矿 床 具 有 重 大 指 导 意 义 ， 也 是 青 海 省 选 准 找 矿 靶 区 ， 大 兵 ５０ 万 ｔ 以 上 ， 达 超 大 型 规 模 。 （ 矿 业 １１４ 网 ） · ４７·