粗尾砂胶结膏体充填材料的配制及性能研究

发布时间：2017-09-14 10:22

  本文关键词：粗尾砂胶结膏体充填材料的配制及性能研究

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【摘要】：胶结膏体充填材料(Cemented Paste Backfill,CPB),是将一种或多种粗细骨料与胶凝材料加水进行优化组合,配制成具有良好工作性能和强度的水泥基材料。CPB的主要技术指标:料浆的跳桌流动度"g180mm,泌水率≤5%,28d固化体抗压强度为2MPa~5MPa。在本论文中,研究了胶结剂、粉煤灰、石灰石粉和减水剂对料浆工作性能和固化体抗压强度的影响,并利用扫描电镜对其微观结构进行观察,利用压汞法对其固化体的孔隙率和孔径进行分析。通过对试验结果的分析,得出如下结论:(1)在料浆固体浓度固定不变(含5%胶结剂)时,随石灰石粉外掺量的增加,胶结充填料的跳桌流动度下降,石灰石粉目数越大(即越细),跳桌流动度下降越显著;石灰石粉颗粒越细,胶结充填料的泌水率下降下降越显著;石灰石粉越细,28d胶结充填料硬化体沉缩率下降越显著。(2)无论是颗粒状粗尾砂还是粉状粗尾砂,掺入0.05%减水剂和外掺20%石灰石粉(800目)均能获得满足胶结膏体充填材料要求的浆体,并且使28d固化体的孔径分布更加细化,明显增加抗压强度。结果说明在粗尾砂中掺减水剂和800目石灰石粉是配制胶结膏体充填材料的有效途径。(3)当粗尾砂固体浓度不变(含5%胶结剂)时,Ⅱ级粉煤灰外掺量达到40%,料浆的泌水率达19.54%,不能满足胶结膏体充填材料的要求;并且掺粉煤灰的固化体早期强度较低,发生火山灰反应所需的养护龄期大于28d。结果说明在粗尾砂中掺Ⅱ级粉煤灰不能配制胶结膏体充填材料。(4)胶结剂外掺量在5%~20%时,颗粒状粗尾砂充填料浆跳桌流动度均大于200mm,泌水率均大于5%,不满足胶结膏体充填材料的要求;但是28d固化体抗压强度随胶结剂掺量增加而增加。结果说明在粗尾砂中通过增加胶结剂的掺量不能配制胶结膏体充填材料。(5)在胶结剂掺量较低(5%)的条件下,硅酸盐胶结剂的水化产物产生自身聚集的倾向,矿渣基复合胶凝材料的水化产物在CPB中分布较均匀;在胶结剂掺量较高的条件下,与P·I42.5胶结剂相比,矿渣基复合胶结剂的胶结能力没有优势,但均高于P·C32.5胶结剂。(6)以铅锌矿(含硫12.95%)粗尾砂为骨料,在保持跳桌流动度为180mm的条件下,掺入3%~5%的矿渣基复合胶结剂、10%的800目石灰石粉和0.25%减水剂可以制备满足胶结膏体充填材料要求的浆体,28d固化体抗压强度为2.7MPa~4.4MPa,后期强度(60d)发展稳定。
【关键词】：粗尾砂胶结膏体充填材料 矿物掺合料 减水剂 制备 性能 微观分析
【学位授予单位】：郑州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TU528
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-11
• 1 绪论11-19
• 1.1 选题背景及意义11-13
• 1.2 尾砂和尾砂胶结膏体充填材料的定义13-14
• 1.3 国内外研究现状及存在问题14-18
• 1.3.1 国外研究现状15-16
• 1.3.2 国内研究现状16-17
• 1.3.3 粗尾砂胶结充填材料存在的问题17-18
• 1.4 本论文研究内容及目标18-19
• 2 试验原材料及试验方法19-31
• 2.1 试验原材料19-24
• 2.1.1 尾砂19-21
• 2.1.2 水泥21
• 2.1.3 矿渣粉21-22
• 2.1.4 石灰石粉22-23
• 2.1.5 粉煤灰23
• 2.1.6 减水剂23-24
• 2.1.7 水24
• 2.2 试验方法24-31
• 2.2.1 试块制备24-26
• 2.2.2 料浆流动性测试方法26-27
• 2.2.3 料浆泌水率的测试方法27-28
• 2.2.4 硬化体沉缩率的测定28
• 2.2.5 硬化体无侧限抗压强度的测定28-29
• 2.2.6 压汞测孔法29-30
• 2.2.7 扫描电镜分析30
• 2.2.8 X射线衍射分析30-31
• 3 矿物掺合料对铁矿粗尾砂胶结充填材料性能影响31-56
• 3.1 石灰石粉对胶结充填材料性能的影响31-39
• 3.1.1 试验配合比31-32
• 3.1.2 石灰石粉细度对充填料浆跳桌流动度的影响32-34
• 3.1.3 不同细度石灰石粉对胶结膏体充填料泌水率的影响34-35
• 3.1.4 不同细度石灰石粉对胶结膏体充填料抗压强度的影响35-38
• 3.1.5 不同细度石灰石粉对胶结膏体充填硬化体沉缩率的影响38-39
• 3.2 减水剂和石灰石粉对铁矿粗尾砂胶结充填材料性能的影响39-48
• 3.2.1 减水剂对掺入石灰石粉的CPB工作性能的影响分析39-41
• 3.2.2 减水剂对掺入石灰石粉的CPB抗压强度的影响分析41-44
• 3.2.3 减水剂对掺入石灰石粉的CPB微观孔结构的影响分析44-48
• 3.3 石灰石粉和粉煤灰对胶结充填材料性能影响的对比研究48-54
• 3.3.1 试验配合比48-49
• 3.3.2 石灰石粉和粉煤灰对胶结充填材料性能的影响49-50
• 3.3.3 粉煤灰和石灰石粉对尾砂胶结充填材料长期性能的影响分析50-52
• 3.3.4 矿物掺合料对胶结膏体充填材料微结构的影响分析52-54
• 3.4 本章小结54-56
• 4. 胶结剂对铁矿粗尾砂胶结充填材料性能的影响56-68
• 4.1 试验配合比56-57
• 4.2 胶结剂掺量对胶结膏体充填材料性能的影响分析57-64
• 4.2.1 胶结剂掺量对胶结膏体充填材料跳桌流动度的影响57-58
• 4.2.2 胶结剂掺量对胶结膏体充填材料泌水率的影响58-59
• 4.2.3 胶结剂对胶结膏体充填硬化体沉缩率的影响59-62
• 4.2.4 胶结剂对胶结膏体充填硬化体抗压强度的影响62-64
• 4.3 胶结剂对胶结充填材料微结构的影响分析64-67
• 4.4 本章小结67-68
• 5. 铅锌矿粗尾砂胶结膏体充填材料的配制及性能68-79
• 5.1 试验配合比确定68
• 5.2 石灰石粉掺量对料浆性能的影响研究68-69
• 5.3 减水剂对掺入石灰石粉的料浆性能的影响研究69-71
• 5.4 减水剂对掺入石灰石粉的固化体性能的影响研究71-77
• 5.4.0 减水剂对掺入石灰石粉的CPB沉缩率的影响分析71
• 5.4.1 减水剂对掺入石灰石粉的CPB抗压强度的影响分析71-73
• 5.4.2 减水剂对掺入石灰石粉的CPB微观孔结构的影响分析73-77
• 5.5 本章小结77-79
• 6. 结论与展望79-81
• 6.1 结论79-80
• 6.2 展望80-81
• 参考文献81-85
• 个人简历、在校期间学术论文及参与研究项目85-86
• 致谢86

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