尾砂胶结充填材料的微细观结构特征与力学特性研究
发布时间：2021-03-18 21:17
充填采矿法以资源回收率高、贫化率低,能有效控制地压,特别是矿体赋存条件复杂,地表不允许塌陷,具有显著的作用。胶结充填材料跨尺度研究是深入认识其本质的必然途径,充填技术作为一种保护环境、消除矿山隐患的理想方式,已广泛应用于矿山生产实践。本文通过调配不同胶结充填材料的原料,制作不同配比的胶结充填材料,并分别进行室内微观、细观试验和宏观试验。充填材料的微观试验通过数字图像技术,量化了充填材料的孔隙特征,研究充填材料的微观结构与力学特性之间的关系;充填材料细观试验是基于SEM建立充填材料的物理尺寸PFC模型,量化表征充填材料的细观结构,研究充填材料的细观结构与力学特性之间的关系;充填材料宏观试验通过充填体的单轴抗压强度、残余强度以及弹性模量,研究充填材料的力学特性。主要研究结论如下:（1）胶结充填材料的微观结构对其强度有很大的影响。具体而言,在充填材料的发育过程中,孔隙度、孔隙数和平均孔隙面积呈先减小后趋于稳定的趋势。充填材料的强度随着微观孔径特征参数的变化而变化。（2）胶结充填材料水化产物主要有AFt、Ca（OH）2、C-S-H。随着胶结充填材料固化时间的延长,AFt和Ca（OH）2含量降低...
【文章来源】：西安科技大学陕西省
【文章页数】：72 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
胶结充填材料样品
材料与测试方法112.3胶结充填材料样品测试2.3.1力学性能测试本研究使用的压力机为美国MTS公司生产的型号为MTS-C43.504的电子万能试验机（图2.5）。胶结充填材料的单轴抗压强度试验按《普通混凝土力学性能试验标准》(GB/T50081-2002)进行试验[67]。计算机控制的20kN压力机以1mm/min的恒定速度加载，直到CPB试样的应力降至峰值应力的70%。此时，充填体强度试验已经完成，试件的UCS已经确定，三个充填材料试样的平均值作为实验结果。图2.5电子万能试验机(MTS-C43.504)2.3.2扫描电镜与能谱分析仪测试扫描电镜具有立体感强、放大倍数高的优点，可用于检测充填体样品的微观特征。在这项研究中，充填体样品在养护箱中养护，对应龄期被取出，取样为圆柱(φ4*5mm)样本准备微观分析。在样品上喷涂薄层金180s后，用SEM(JSM-6060LVJEOLUSA,Inc.，Peabody,MA)对样品微观形貌进行扫描和观察。具体的设备如图2.6所示。
西安科技大学硕士学位论文12图2.6扫描电子显微镜与能谱分析仪2.3.3XRD测试XRD研究在西安科技大学化学工程学院测试中心进行。使用的仪器是D/Max-3BX射线衍射仪(Rigaku公司)(图2.7)。XRD模式使用Cu、Kα辐射发散狭缝(DS)：1°，接收狭缝(RS)：1°，反散射狭缝(SS)：0.15mm，单色狭缝(RSM)：0.6和35Kv的X射线管电压和电流30mA。连续扫描时间为2°/min，扫描角度范围为10°~80°，采样间隔为0.02；每次运行的扫描时间约为35min。根据粉末衍射联合会国际数据中心(JCPDS-ICDD)获得的标准粉末衍射数据(PDF)进行定性分析。采用标准分析法进行对比分析，参考强度比(RIR)用于定量分析胶结充填材料的水化产物[68-70]。图2.7XRD分析仪
【参考文献】：
期刊论文
[1]Influence of Polyepoxysuccinic Acid on Solid Phase Products in Portland Cement Pastes[J]. 胡晨光,WANG Xiaoyan,BAI Ruiying,LIU Gang,FENG Xiaoxin,DING Qingjun. Journal of Wuhan University of Technology（Materials Science）. 2018(05)
[2]全尾砂胶结充填体强度影响因素响应面法研究[J]. 杨坚,尹土兵,刘科伟,刘志祥,陈冲. 中国安全科学学报. 2017(12)
[3]超细全尾砂胶结充填体的强度特征分析[J]. 杨磊,邱景平,范凯,李浩,胡世强. 硅酸盐通报. 2017(01)
[4]灰砂比和硫酸盐对尾砂充填体早期抗压强度的影响[J]. 董擎,梁冰,姜利国,贾立锋,王堃. 环境工程学报. 2016(10)
[5]混合充填骨料胶结充填强度试验与最优配比决策研究[J]. 杨啸,杨志强,高谦,陈得信. 岩土力学. 2016(S2)
[6]高硫极细尾砂充填料强度配比试验研究[J]. 闻奎武,彭亮,康瑞海,王旭. 采矿技术. 2016(04)
[7]尾矿膏体胶结充填料的微观结构和力学性能研究[J]. 陈莉薇,高莉,夏楚林,马明英,党君. 硅酸盐通报. 2016(06)
[8]基于SEM的珲春低阶煤微观结构特征研究[J]. 邹俊鹏,陈卫忠,杨典森,于洪丹,谭贤君. 岩石力学与工程学报. 2016(09)
[9]胶结充填体内部微观结构演化及其长期强度模型试验[J]. 徐文彬,潘卫东,丁明龙. 中南大学学报(自然科学版). 2015(06)
[10]高硫尾砂胶凝材料试验研究[J]. 周宇,孙达,谢顺来,张刚. 采矿技术. 2015(03)
本文编号：3088944
【文章来源】：西安科技大学陕西省
【文章页数】：72 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
胶结充填材料样品
材料与测试方法112.3胶结充填材料样品测试2.3.1力学性能测试本研究使用的压力机为美国MTS公司生产的型号为MTS-C43.504的电子万能试验机（图2.5）。胶结充填材料的单轴抗压强度试验按《普通混凝土力学性能试验标准》(GB/T50081-2002)进行试验[67]。计算机控制的20kN压力机以1mm/min的恒定速度加载，直到CPB试样的应力降至峰值应力的70%。此时，充填体强度试验已经完成，试件的UCS已经确定，三个充填材料试样的平均值作为实验结果。图2.5电子万能试验机(MTS-C43.504)2.3.2扫描电镜与能谱分析仪测试扫描电镜具有立体感强、放大倍数高的优点，可用于检测充填体样品的微观特征。在这项研究中，充填体样品在养护箱中养护，对应龄期被取出，取样为圆柱(φ4*5mm)样本准备微观分析。在样品上喷涂薄层金180s后，用SEM(JSM-6060LVJEOLUSA,Inc.，Peabody,MA)对样品微观形貌进行扫描和观察。具体的设备如图2.6所示。
西安科技大学硕士学位论文12图2.6扫描电子显微镜与能谱分析仪2.3.3XRD测试XRD研究在西安科技大学化学工程学院测试中心进行。使用的仪器是D/Max-3BX射线衍射仪(Rigaku公司)(图2.7)。XRD模式使用Cu、Kα辐射发散狭缝(DS)：1°，接收狭缝(RS)：1°，反散射狭缝(SS)：0.15mm，单色狭缝(RSM)：0.6和35Kv的X射线管电压和电流30mA。连续扫描时间为2°/min，扫描角度范围为10°~80°，采样间隔为0.02；每次运行的扫描时间约为35min。根据粉末衍射联合会国际数据中心(JCPDS-ICDD)获得的标准粉末衍射数据(PDF)进行定性分析。采用标准分析法进行对比分析，参考强度比(RIR)用于定量分析胶结充填材料的水化产物[68-70]。图2.7XRD分析仪
【参考文献】：
期刊论文
[1]Influence of Polyepoxysuccinic Acid on Solid Phase Products in Portland Cement Pastes[J]. 胡晨光,WANG Xiaoyan,BAI Ruiying,LIU Gang,FENG Xiaoxin,DING Qingjun. Journal of Wuhan University of Technology（Materials Science）. 2018(05)
[2]全尾砂胶结充填体强度影响因素响应面法研究[J]. 杨坚,尹土兵,刘科伟,刘志祥,陈冲. 中国安全科学学报. 2017(12)
[3]超细全尾砂胶结充填体的强度特征分析[J]. 杨磊,邱景平,范凯,李浩,胡世强. 硅酸盐通报. 2017(01)
[4]灰砂比和硫酸盐对尾砂充填体早期抗压强度的影响[J]. 董擎,梁冰,姜利国,贾立锋,王堃. 环境工程学报. 2016(10)
[5]混合充填骨料胶结充填强度试验与最优配比决策研究[J]. 杨啸,杨志强,高谦,陈得信. 岩土力学. 2016(S2)
[6]高硫极细尾砂充填料强度配比试验研究[J]. 闻奎武,彭亮,康瑞海,王旭. 采矿技术. 2016(04)
[7]尾矿膏体胶结充填料的微观结构和力学性能研究[J]. 陈莉薇,高莉,夏楚林,马明英,党君. 硅酸盐通报. 2016(06)
[8]基于SEM的珲春低阶煤微观结构特征研究[J]. 邹俊鹏,陈卫忠,杨典森,于洪丹,谭贤君. 岩石力学与工程学报. 2016(09)
[9]胶结充填体内部微观结构演化及其长期强度模型试验[J]. 徐文彬,潘卫东,丁明龙. 中南大学学报(自然科学版). 2015(06)
[10]高硫尾砂胶凝材料试验研究[J]. 周宇,孙达,谢顺来,张刚. 采矿技术. 2015(03)
本文编号：3088944
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/kuangye/3088944.html
