饒運(yùn)章，邵亞建，肖廣哲，孫 翔，黃永剛

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聚羧酸減水劑對(duì)超細(xì)全尾砂膏體性能的影響

饒運(yùn)章1, 2，邵亞建1，肖廣哲1, 2，孫 翔1，黃永剛1

(1. 江西理工大學(xué)資源與環(huán)境工程學(xué)院，贛州 341000；2. 江西理工大學(xué)江西省礦業(yè)工程重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，贛州 341000)

針對(duì)超細(xì)全尾砂?水泥膠結(jié)膏體充填料漿黏性大、和易性差，其滿足充填輸送要求時(shí)充填體強(qiáng)度低的問(wèn)題，通過(guò)不同摻量聚羧酸高效減水劑對(duì)膏體料漿流動(dòng)度、坍落、泌水率及其充填體抗壓強(qiáng)度影響的試驗(yàn)研究，并借助XRD能譜分析和電鏡掃描(SEM)方法，從微觀角度揭示減水劑提到充填體強(qiáng)度機(jī)理。結(jié)果表明：摻量0.5%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))的聚羧酸高效減水劑可使質(zhì)量分?jǐn)?shù)為70%~76%膏體充填料漿的流動(dòng)度、坍落度有效增加；料漿泌水率明顯提高，但不會(huì)發(fā)生嚴(yán)重離析；充填體微觀上水泥水化凝膠更多，尾砂顆粒因水化凝膠“包裹”作用形成更大的晶體顆粒，且顆粒分布更為均勻、孔隙更小、結(jié)構(gòu)更為致密，宏觀上初期/長(zhǎng)期強(qiáng)度顯著提高，最高達(dá)50%;同時(shí)，減水劑摻量小于0.5%為“安全摻量”，對(duì)充填體強(qiáng)度不會(huì)造成劣化影響。

聚羧酸減水劑；膏體充填；超細(xì)全尾砂；流動(dòng)性；充填體強(qiáng)度；微觀機(jī)制

以全尾砂膏體或高濃度充填能夠顯著改善充填體強(qiáng)度、降低膠結(jié)劑用量、減少采場(chǎng)脫水和改善采場(chǎng)作業(yè)環(huán)境，國(guó)內(nèi)外充填采礦技術(shù)研究中呈井噴趨勢(shì)[1]。對(duì)于超細(xì)全尾砂充填材料，試驗(yàn)表明質(zhì)量分?jǐn)?shù)70%的料漿20 min內(nèi)泌水率僅為2.2%左右即可定義為膏 體[2]，該濃度灰砂比為1:10的膏體，其充填體28 d強(qiáng)度低(僅為0.29 MPa)。質(zhì)量分?jǐn)?shù)提高至76%的膏體和易性差，坍落度僅為65 mm左右，基本不具備輸送性能。超細(xì)全尾砂制成的充填膏體料黏性大、和易性差且硬化后的充填體強(qiáng)度低，制約其在礦山推廣。國(guó)內(nèi)外學(xué)者針對(duì)超細(xì)全尾砂處置展開(kāi)研究[3?7]，規(guī)避尾砂分級(jí)、脫泥造成的尾砂利用率低和泥質(zhì)尾砂筑壩易失穩(wěn)的風(fēng)險(xiǎn)后，認(rèn)為添加改性材料——減水劑是一種提高充填料漿濃度、和易性及充填體強(qiáng)度的有效方法。

李林等[8]認(rèn)為，對(duì)于低濃度充填料漿(質(zhì)量分?jǐn)?shù)50%)而言，聚羧酸減水劑對(duì)料漿流動(dòng)性有一定增益，但充填體強(qiáng)度增益不大。張欽禮等[9?10]針對(duì)介于固液兩相流與柱塞均質(zhì)結(jié)構(gòu)流之間的似膏體膠結(jié)充填材料，認(rèn)為減水劑對(duì)其減水效果明顯。楊志強(qiáng)等[1]認(rèn)為，對(duì)于膏體(或高濃度)充填料漿，減水劑摻量存在“臨界摻量”，超過(guò)臨界值充填體強(qiáng)度隨之降低。何廷樹(shù) 等[11]對(duì)不同級(jí)配的(全/分級(jí))尾砂高濃度(質(zhì)量分?jǐn)?shù)為72%)充填材料展開(kāi)研究，認(rèn)為相同減水劑摻量下顆粒級(jí)配更均勻的全尾砂料漿在沉降速率、流動(dòng)度以及充填體強(qiáng)度表現(xiàn)更優(yōu)。李宏泉等[12]從膏體流變學(xué)特性入手，闡明減水劑可有效降低膏體屈服應(yīng)力和塑性粘度，減少膏體輸送阻力。范作鵬等[13]研究表明，高效減水劑使得全尾砂充填體粒級(jí)分布均勻，整體性好，穩(wěn)定性高，可代替分級(jí)尾砂。鄭娟榮等[14]闡明全尾砂膏體充填料中的膠結(jié)組分——水泥、爐渣、粉煤灰、石灰粉，有各自顆粒分散性最好的減水劑種類。李典等[15]為最優(yōu)配比，借助可直觀判別優(yōu)化區(qū)域的響應(yīng)面法確定減水劑的最佳摻量。高峰等[16]采用基于指標(biāo)滿意度的多指標(biāo)正交試驗(yàn)綜合評(píng)價(jià)模型確定減水劑的最優(yōu)摻量。上述研究多從減水劑種類和摻量、料漿濃度、尾砂級(jí)配和膠結(jié)劑種類等多方面對(duì)全尾砂料漿和易性、抗壓強(qiáng)度變化規(guī)律進(jìn)行探究，但對(duì)于全尾砂料漿和易性提高的物理、化學(xué)機(jī)理分析較少，而對(duì)摻加減水劑超細(xì)全尾砂充填材料演化成巖和強(qiáng)度增益的物理、化學(xué)及其耦合分析則更鮮有報(bào)道。

本文作者以超細(xì)全尾砂膏體與聚羧酸高效減水劑(簡(jiǎn)稱聚羧酸系)為核心，探究不同減水劑摻量對(duì)超細(xì)全尾砂膏體料漿的流動(dòng)度、坍落度、泌水率3個(gè)和易性參數(shù)及其抗壓強(qiáng)度的影響規(guī)律，并借助SEM、XRD分析手段分析充填體微觀結(jié)構(gòu)、粉質(zhì)物相進(jìn)而揭示充填體強(qiáng)度增益機(jī)理，為確定膏體合理配比提供理論依據(jù)。

1 實(shí)驗(yàn)

1.1 實(shí)驗(yàn)材料及設(shè)備

實(shí)驗(yàn)用尾砂取自某金礦全尾砂，其粒級(jí)組成、基本物理性質(zhì)如表1和2所列。該礦全尾砂粒度超細(xì)，粒徑＜75 μm的含量為90%(其中＜37 μm的含量達(dá)65.3%)，50=20.1 μm(中值粒徑)，90=76.0 μm，遠(yuǎn)小于一般礦山所用充填尾砂粒度。且按土力學(xué)粒徑級(jí)配評(píng)價(jià)方式，不均勻系數(shù)17.29，曲率系數(shù)0.98，級(jí)配不良。與水泥混合制成的高濃度漿體黏性大、不易輸送，質(zhì)量分?jǐn)?shù)為76%的漿體坍落度僅為60 mm左右，基本不具備輸送性能。低濃度充填時(shí)，灰砂易離析，充填體脫水困難，初凝/終凝時(shí)間長(zhǎng)且強(qiáng)度不高，滿足強(qiáng)度要求時(shí)水泥消耗大。

表1 全尾砂粒級(jí)組成

表2 全尾砂基本物理性質(zhì)

水泥為“圣塔牌”復(fù)合硅酸鹽水泥(標(biāo)號(hào)P.C 32.5R)，減水劑為聚羧酸高性能減水劑母液(固含量20%)，水為自來(lái)水。

1.2 實(shí)驗(yàn)方案

根據(jù)文獻(xiàn)對(duì)于水泥基的尾砂充填料漿聚羧酸減水劑對(duì)其分散效果最佳，且需用摻量最小。減水劑摻量在水泥質(zhì)量的0.3%左右即可達(dá)到最大漿體流動(dòng)度[14]。從水泥顆粒表面吸附行為角度，聚羧酸減水劑在水泥顆粒表面的飽和吸附量為1.45~3.7 mg/g[17?18]，即摻量在水泥質(zhì)量的1.45%~3.7%時(shí)可將水泥顆粒最大限度分散，故實(shí)驗(yàn)中減水劑摻量設(shè)計(jì)在0.1%~0.5%之間。充填料漿靜置過(guò)程中，相對(duì)密度較大的尾礦下沉，相對(duì)密度較小的毛細(xì)/自由水上浮從料將中分泌出來(lái)，即泌水。泌水率反應(yīng)充填料漿均勻、離析、沉淀等性能，是影響高濃度料漿流動(dòng)性的重要因素[19]。試驗(yàn)研究減水劑對(duì)超細(xì)全尾砂膏體充填材料流動(dòng)度、坍落度、泌水率及其充填體(初期/長(zhǎng)期)強(qiáng)度的影響規(guī)律，并尋得滿足充填要求減水劑合理?yè)搅俊?/p>

試驗(yàn)采用2因素4水平全面試驗(yàn)設(shè)計(jì)方案，因素分別為料漿濃度，減水劑摻量，并分別設(shè)置4個(gè)水平，共進(jìn)行16組灰砂比為1:10的配比試驗(yàn)[20]，減水劑摻量指膠結(jié)劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)，具體試驗(yàn)因素及水平如表3所列。

表3 正交試驗(yàn)因素水平

1.3 實(shí)驗(yàn)步驟

1) 膏體制備。按實(shí)驗(yàn)方案準(zhǔn)確稱量各組水泥、全尾砂、水、減水劑，減水劑充分溶于水中并置于攪拌容器內(nèi)，水泥與全尾砂干粉狀態(tài)下充分混合均勻而后倒入攪拌容器。而后再將其安放到JJ?5型行星式水泥膠砂攪拌機(jī)上，啟動(dòng)攪拌機(jī)自動(dòng)控制程序，攪拌180 s制成充填膏體。

2) 流動(dòng)度測(cè)試。參照GB/T 2419?2005《水泥膠砂流動(dòng)度測(cè)定方法》及文獻(xiàn)[14]，利用NLD?3型水泥砂漿流動(dòng)度測(cè)定儀進(jìn)行全尾砂充填膏體的流動(dòng)度測(cè)試。

3) 坍落度測(cè)試。參照DL?T 5150?2001《水工混凝土試驗(yàn)規(guī)程》，利用TLY?1型坍落度筒進(jìn)行全尾砂膏體坍落度測(cè)試。

4) 泌水率測(cè)試。參考DL?T 5150?2001《水工混凝土試驗(yàn)規(guī)程》及文獻(xiàn)[19]，制好的膏體導(dǎo)入300 mL燒杯中并稱量質(zhì)量，而后迅速將棉紗鋪在膏體表面，同時(shí)使用多層濾紙吸取泌出的水分，并使用精度為 1 mg天平稱量泌出水分質(zhì)量。分9次吸取，每次吸取2 min再間隔8 min，最終算膏體90 min內(nèi)最終泌水率。

5) 試件澆注。將制備好的充填膏體注入50 mm×100 mm圓柱形模具，為保證試塊澆注過(guò)程中不發(fā)生沉淀，采用邊攪拌、邊注模的澆注方式。

6) 試件脫模。溫度(20±1) ℃、濕度不低于90%的養(yǎng)護(hù)箱(JBY?60B型)內(nèi)養(yǎng)護(hù)48 h后脫模，脫模后對(duì)試件編號(hào)后繼續(xù)養(yǎng)護(hù)至指定齡期。

7) 強(qiáng)度測(cè)試。利用RMT?150C巖石力學(xué)試驗(yàn)系統(tǒng)以5 N/s連續(xù)勻速加載方式測(cè)充填體力學(xué)參數(shù)。

8) 電鏡掃描。將充填體試件折斷，取內(nèi)部斷面制樣后，利用ML650?F型掃描電鏡觀測(cè)其形貌特征。

9) XRD衍射。取充填體內(nèi)部碎塊研碎粉質(zhì)后，利用SMART APEX?II型衍射儀檢測(cè)水化凝膠含量。

2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

2.1 減水劑對(duì)超細(xì)全尾砂膏體和易性影響

試驗(yàn)測(cè)得不同濃度充填膏體在不同減水劑摻量下的和易性參數(shù)(流動(dòng)度、坍落度、沁水率)及各參數(shù)相對(duì)于參照組(未摻加減水劑)增加比例關(guān)系見(jiàn)圖1~3，可得充填膏體的流動(dòng)度隨減水劑摻量的增加而提高，濃度越高其流動(dòng)度提高的幅度越大，如圖1所示。針對(duì)提高幅度而言，減水劑摻量0.1%~0.5%范圍內(nèi)，各濃度膏體流動(dòng)度提高幅度不大，尤其質(zhì)量分?jǐn)?shù)為70%的料漿提高幅度僅為3.3%~6.0%。針對(duì)提高趨勢(shì)而言，質(zhì)量分?jǐn)?shù)為70%時(shí)，流動(dòng)度在減水劑摻量0.3%及以上時(shí)趨于穩(wěn)定值。質(zhì)量分?jǐn)?shù)為72%~76%時(shí)，流動(dòng)度與減水劑摻量呈線性遞增關(guān)系。減水劑對(duì)充填膏體坍落度的影響規(guī)律與流動(dòng)度的類似，但相同減水劑摻量下各濃度膏體的坍落度提高幅度相對(duì)于流動(dòng)度更大，如圖2所示。

充填膏體泌水率隨減水劑摻量的增加而提高，但濃度70%~76%的料漿90 min內(nèi)泌水率都在較低水平(2.0%~6.4%)。不同濃度料漿沁水率提高比例規(guī)律不明顯，超細(xì)全尾砂骨料的泌水過(guò)程復(fù)雜，受多個(gè)因素影響，如飽和率[21]、充填物料容重、顆粒級(jí)配、水泥水化初凝等。減水劑作用下，水分從絮凝團(tuán)中釋放出來(lái)，但在各因素影響下不能直接泌出，以致泌水率提高比例無(wú)規(guī)律性。

圖1 不同減水劑摻量下料漿流動(dòng)度及其增加比例的關(guān)系

圖2 不同減水劑摻量下料漿坍落度及其增加比例的關(guān)系.

2.2 減水劑對(duì)超細(xì)全尾砂充填體強(qiáng)度影響

試驗(yàn)測(cè)得膏體不同減水劑摻量的充填體強(qiáng)度結(jié)果及其相對(duì)于參照組強(qiáng)度增加比例見(jiàn)圖4~6，可得在減水劑作用下，各養(yǎng)護(hù)齡期不同濃度的充填體強(qiáng)度都有顯著提高。針對(duì)強(qiáng)度提高幅度，具有濃度越低減水劑摻量越高，充填體強(qiáng)度提高幅度越大的趨勢(shì)。對(duì)于質(zhì)量分?jǐn)?shù)為70%~74%養(yǎng)護(hù)齡期14 d的充填體強(qiáng)度隨減水劑摻量從0.3%至0.5%并沒(méi)有提高。由此可以認(rèn)為，減水劑的保水性致使充填體保持更高含水率，影響水泥凝膠凝結(jié)硬化程度，從而延緩了充填體強(qiáng)度的增長(zhǎng)，因此在質(zhì)量分?jǐn)?shù)為70%養(yǎng)護(hù)28 d、90 d時(shí)該現(xiàn)象逐漸消失，并且質(zhì)量分?jǐn)?shù)為76%的充填體含水率已在較低水平，也就不會(huì)出現(xiàn)明顯的減水劑“緩凝”現(xiàn)象。

養(yǎng)護(hù)齡期延長(zhǎng)，充填體強(qiáng)度提高顯著。針對(duì)減水劑對(duì)充填體強(qiáng)度的提高效應(yīng)，養(yǎng)護(hù)齡期延長(zhǎng)，充填體強(qiáng)度提高效應(yīng)會(huì)減弱，即充填體長(zhǎng)期(90 d)強(qiáng)度提高幅度弱于早期(14 d)和中期(28 d)。如：質(zhì)量分?jǐn)?shù)70%減水劑摻量0.1%~0.3%的充填體養(yǎng)護(hù)齡期90 d強(qiáng)度提高幅度分別為22.11%~44.51%，養(yǎng)護(hù)齡期14 d、28 d強(qiáng)度提高幅度為47.79%~51.32%、44.79%~58.68%。

2.3 減水劑對(duì)超細(xì)全尾砂充填體物相分析與微觀結(jié)構(gòu)影響

圖7所示為充填體試件濃度、養(yǎng)護(hù)齡期相同(分別為70%、90 d)不同減水劑摻量下的XRD譜。從圖7中可得，試件養(yǎng)護(hù)90 d后，摻加0.5%減水劑的充填體在2為28.5°和45.2°處峰值更高，說(shuō)明此時(shí) C-S-H凝膠含量更多；即水泥水化更充分，水化生成的凝膠更多，從而為聚羧酸減水劑提高充填體強(qiáng)度提供物質(zhì)基礎(chǔ)。

通過(guò)SEM觀測(cè)可以直觀的獲取充填體內(nèi)部顆粒、水泥水化產(chǎn)物的形貌特征，對(duì)比結(jié)構(gòu)的均勻性、致密程度、水泥水化凝膠的形態(tài)[22]。選取強(qiáng)度提高最為明顯的兩組試件內(nèi)部斷面(不做打磨/粉質(zhì)處理)進(jìn)行SEM觀察，其結(jié)果見(jiàn)圖8。兩組濃度、養(yǎng)護(hù)齡期相同，分別為70%、90 d，減水劑摻量不同。結(jié)果表明：未參加減水劑的充填體孔隙中填充著針狀晶體，尾砂顆粒間少量C-S-H凝膠粘結(jié)，直觀表現(xiàn)結(jié)構(gòu)比較松散；摻加減水劑的充填體尾砂/水泥顆粒分布均勻，加之聚羧酸減水劑對(duì)水泥的促水化作用[23]，顆粒表面僅有少量針狀晶體，而是主要由水化凝膠以“膜”的形式包裹并彼此聯(lián)結(jié)[24]，使尾砂顆粒因凝膠包裹而形成明顯更大的“晶體顆?！?，且顆粒分布均勻，充填體孔隙更少，微觀結(jié)構(gòu)更為致密，宏觀充填體強(qiáng)度增大。

圖3 不同減水劑摻量下料漿泌水率及其增加比例的關(guān)系

圖4 充填體強(qiáng)度(14d)與減水劑摻量的關(guān)系

圖5 充填體強(qiáng)度(28 d)與減水劑摻量的關(guān)系

圖6 充填體強(qiáng)度(90 d)與減水劑摻量的關(guān)系

圖7 充填體XRD衍射譜

3 討論與分析

3.1 對(duì)超細(xì)全尾砂膏體和易性影響分析

充填膏體作為一種流體，在受到外部剪切力作用時(shí)發(fā)生流動(dòng)變形，內(nèi)部相應(yīng)產(chǎn)生對(duì)變形的抵抗，并以摩擦的形式表現(xiàn)出來(lái)[25?26](見(jiàn)圖9)。由圖9可知，聚羧酸減水劑加入水泥基充填料漿中，會(huì)優(yōu)先吸附到水泥顆粒表面，使其彼此分散開(kāi)來(lái)，抑制膏體中水泥顆粒間、水泥?尾砂顆粒間的絮凝團(tuán)狀結(jié)構(gòu)，釋放絮凝團(tuán)中包裹水而形成自由水[27]，釋放的自由水一部分附著在固體顆粒表面，剩余部分游離到固體顆粒之間，從而發(fā)揮減水“降低濃度”的作用。此時(shí)，對(duì)絮凝團(tuán)的浮力消失，在重力作用下分散的固體顆粒下沉，游離的自由水由顆?？紫堕g上浮泌出，使泌水率增加。

圖8 不同減水劑摻量充填體斷面的SEM像

圖9 充填體流動(dòng)性提高的機(jī)理

聚羧酸減水劑提高超細(xì)全尾砂膏體流動(dòng)性主要作用：1) 未摻加減水劑的膏體會(huì)存在較多絮凝團(tuán)，因絮凝團(tuán)內(nèi)含包裹水以致其密度小于分散尾砂/水泥固體顆粒，在重力作用下轉(zhuǎn)為流動(dòng)狀態(tài)，絮凝團(tuán)間或絮凝團(tuán)與分散的固體顆粒間發(fā)生更多相對(duì)位移，相同坍落度下摩擦損失更大；2) 摻加減水劑的膏體絮凝團(tuán)更少，自由水得以釋放，宏觀表現(xiàn)為膏體更為均質(zhì)，流動(dòng)狀態(tài)下降低膏體內(nèi)絮凝團(tuán)間、絮凝團(tuán)與固體顆粒間產(chǎn)生“大顆粒”摩擦的機(jī)會(huì)；3) 減水劑作用釋放的自由水包裹膏體中的固體顆粒并填充顆粒間隙，流動(dòng)狀態(tài)下發(fā)揮“潤(rùn)滑”作用，降低膏體的屈服應(yīng)力，直接減少顆粒間摩擦阻力。

3.2 對(duì)超細(xì)全尾砂充填體強(qiáng)度影響分析

聚羧酸減水劑對(duì)于充填體強(qiáng)度存在“臨界摻量”，即摻量小于臨界值，減水劑摻量與充填體強(qiáng)度呈正相關(guān)，大于臨界值則負(fù)相關(guān)。試驗(yàn)表明在摻量小于0.5%范圍內(nèi)，聚羧酸減水劑可有效提高超細(xì)全尾砂充填體強(qiáng)度。機(jī)理分析：1) 減水劑可以使水泥顆粒分散致使充填料漿中膠結(jié)材料分散更為均勻，并且尾砂粒度細(xì)依舊保持懸浮狀態(tài)，硬化后的充填體無(wú)或較少由絮凝團(tuán)狀結(jié)構(gòu)硬化產(chǎn)生的細(xì)觀“結(jié)構(gòu)面”或損傷，在荷載下減少應(yīng)力集中，從而穩(wěn)定性更高強(qiáng)度更大[28](見(jiàn)圖10)。2) 減水劑促進(jìn)水泥水化程度，使充填體中水化硅酸鈣凝膠及氫氧化鈣的生成總量增大，可更加充分膠結(jié)尾砂顆粒，從而提高充填體強(qiáng)度。3) 在一定范圍內(nèi)，減水劑增加充填料漿泌水同時(shí)會(huì)使得沉降硬化后膏體的實(shí)際固體濃度增大，充填體孔隙率減小且結(jié)構(gòu)更加致密，益于充填體強(qiáng)度。4) 減水劑作用下超細(xì)全尾砂膏體泌水率小于6.0%，仍保持較好黏性、懸浮性，即未發(fā)生嚴(yán)重泌水、沉降、離析現(xiàn)象，其充填體依舊保持均質(zhì)狀態(tài)，充填體強(qiáng)度亦未發(fā)生劣化現(xiàn)象。

圖10 充填體強(qiáng)度增益機(jī)理

4 結(jié)論

1) 聚羧酸減水劑通過(guò)對(duì)水泥的分散作用抑制水泥/尾砂顆粒吸附形成絮凝團(tuán)并釋放出自由水，降低膏體屈服應(yīng)力，減少膏體流動(dòng)狀態(tài)下的摩擦阻力，提高其流動(dòng)性。

2) SEM觀測(cè)充填體內(nèi)部斷面，聚羧酸減水劑有效減少絮凝團(tuán)硬化形成的充填體“結(jié)構(gòu)面”，尾砂顆粒因凝膠包裹而形成明顯更大的“晶體顆?！?，且顆粒分布均勻，并在未發(fā)生嚴(yán)重泌水、沉降、離析的情況下充填體孔隙更少，微觀結(jié)構(gòu)更為致密。

3) XRD衍射分析可知，聚羧酸減水劑使充填體內(nèi)水泥水化更充分，水化生成的C-S-H凝膠更多，更有效地將尾砂顆粒包裹、聯(lián)結(jié)，從而為聚羧酸減水劑提高充填體強(qiáng)度提供物質(zhì)基礎(chǔ)。

4) 對(duì)于超細(xì)全尾砂為充填骨料的充填膏體，減水劑摻量小于0.5%為“安全摻量”，不會(huì)對(duì)其充填體強(qiáng)度造成劣化影響。為此，超細(xì)全尾砂膏體充填推薦配比為質(zhì)量分?jǐn)?shù)72%~74%，灰砂比1：10，聚羧酸減水劑摻量0.5%，此時(shí)料漿坍落度219~239 mm，充填體28d抗壓強(qiáng)度0.6~0.7 MPa，兩者與參照組相比提高25%~35%。

5) 聚羧酸減水劑摻量0.5%的充填膏體其泌水率確有提高，但未出現(xiàn)嚴(yán)重泌水、沉降和離析，因此，未造成充填體強(qiáng)度劣化。對(duì)于超細(xì)全尾砂充填骨料，僅依據(jù)聚羧酸減水劑在水泥顆粒表面的飽和吸附量(1.45~3.7 mg/g)確定摻量過(guò)于保守，試驗(yàn)結(jié)果推斷聚羧酸減水劑的“臨界摻量”要大于0.5%。

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(編輯 王 超)

Effect of polycarboxylate-based superplasticizer on performances of super fine tailings paste backfill

RAO Yun-zhang1, 2, SHAO Ya-jian1, XIAO Guang-zhe1, 2, SUN Xiang1, HUANG Yong-gang1

(1. School of Resource and Environmental Engineering, Jiangxi University of Science and Technology, Ganzhou 341000, China;2. Jiangxi Key Laboratory of Mining Engineering, Jiangxi University of Science and Technology, Ganzhou 341000, China)

Considering the problem of the super fine tailings cemented paste backfill slurry high viscosity, poor workability, and the filling body with low strength while the slurry satisfies the requirements of pipelines transportation, the effects about different dosages Polycarboxylate-based superplasticizer on fluidity, slump, bleeding of paste slurry and its compress strength of filling body were studied. From the microscopic point of view, the mechanism of superplasticizer was revealed to improve the strength of the filling body by the means of XRD and SEM. The results show that, firstly, when the dosage is 0.5%, the paste slurry fluidity and slump of the mass fraction from 70% to 76% are effectively increased. Secondly, although slurry bleeding rate is significantly improved, it could not severely segregated. Thirdly, from the micro level, the backfill body has more cement hydration products; tailings particles become larger crystal particles due to “package” by hydration products, which is distributed more uniformly, has smaller porosity and more compact micro structure. All in all, from the macro level, early or long-term strength significantly increases to 50% at most. Meanwhile, the dosage below 0.5% is “safe adding amount”, which would not cause a bad influence on filling body strength.

polycarboxylate-based superplasticizer; paste backfill; super fine tailing; fluidity; filling body strength; microscopic mechanism

Project(E51364010) supported by the National Natural Science Foundation of China

2015-11-23; Accepted date:2016-04-27

RAO Yun-zhang; Tel: +86-13979769340; E-mail: yaoyunzhang@jxust.edu.cn

1004-0609(2016)-12-2647-09

TD853；X753

A

國(guó)家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(E51364010)

2015-11-23；

2016-04-27

饒運(yùn)章，教授，博士；電話：13979769340；E-mail: yaoyunzhang@jxust.edu.cn