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泡沫剂对充填胶结材料强度和流变特性的影响
2012-09-19
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。
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·
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