泵送剂改善膏体流变性能试验及机理分析

为改善膏体在进行膏体充填试验时的流动性能,进行泵送剂的试验研究并测试泵送剂的持久性,从膏体絮团结构入手,对泵送剂改善膏体流动性的机理进行分析。研究结果表明:添加泵送剂之后,膏体的屈服应力减小为原来的1/10,黏度降低57%,膏体输送的沿程阻力由59.43 MPa减小为6.20 MPa。0.8 h内膏体的剪切应力只增加4%。膏体内的絮团结构是导致膏体流动性差的主要原因。通过进行显微图像观测,证实泵送剂可破坏膏体絮团结构。泵送剂的主要作用有吸附作用、分散作用、润滑作用,理论分析与试验结果一致。     

泵送剂改善膏体输送性能及配比优化

 某铜矿在进行膏体充填试验时遇到了流动性差的问题,为改善膏体的流动性能,进行了泵送剂的试验研究。通过测量膏体的坍落度和扩展度,考查了5 种不同的外加剂对膏体流动性能的影响。流动性测试结果表明,加入泵送剂C 后膏体的工作性能良好,最佳添加量为水泥质量的2.0%~2.5%。开展均匀设计试验,拟合结果表明,质量分数、尾废比与流动性呈现负相关,砂灰比与流动性呈现正相关。依据拟合方程得出膏体的推荐配比:质量分数为77.5%~78.5%,尾废比为4.5~5.5,泵送剂添加量为水泥质量的2.0%,砂灰比为8。优化配比的验证试验结果满足实际要求。     

减水剂对尾砂膏体的和易性与充填体强度影响研究*

充填料浆的和易性和充填体强度关系到充填采矿安全、经济与可靠。针对金川镍矿尾砂膏体充填管道输送中存在堵管问题,开展了泵送减水剂对膏体的和易性与充填体强度影响的试验研究。首先分析了膏体物料的物化特性和颗粒级配;然后采用金川镍矿尾砂膏体充填系统工业生产的技术参数,开展了添加不同泵送减水剂的膏体和易性、充填体强度易性以及流变特性的试验研究。结果显示,添加1%~2%的泵送减水剂不仅改善膏体的和易性,而且还能够提高充填体强度。膏体的和易性随着泵送随减水剂添加量的增加而提高,并且膏体浓度越高提高的效果越显著。但当泵送减水剂添加量达到3%时,充填体28d强度显著降低。综合泵送减水剂对充填体强度和膏体和易性影响的综合分析,确定1.5%~1.8%的泵送减水剂为膏体的最佳添加量。该研究成果为金川镍矿膏体充填系统料浆制备提供依据,已应用于金川矿山工业化生产。     

外加剂对碱激发粉煤灰/矿渣胶凝材料早期性能的影响

为寻找适合碱激发粉煤灰/矿渣复合体系的外加剂,研究了6种不同外加剂对碱激发粉煤灰/矿渣复合体系早期性能的影响。结果表明,无机外加剂氯化钡能够有效延长凝结时间,且同时能改善浆体流动性,使样品微观结构更加致密,抗压强度提高;葡萄糖酸钠、聚羧酸和木质素磺酸钠能稍微延长凝结时间和改善流动性,但改善效果不明显;引起剂十二烷基三甲基氯化铵,十二烷基聚氧乙烯醚能有效延长凝结时间,但浆体流动性变差,气泡引入使得抗压强度下降。碱激发粉煤灰/矿渣的反应产物主要为无定型态与少量铝托贝莫来石,掺入不同外加剂不会改变样品的晶相组成。     

絮团稠化对全尾砂浓密性能的影响

基于全尾砂浓密过程料浆质量分数高,尾矿絮团无法直接观测,而取样稀释再进行测试分析难以避免误差,借助FBRM和PVM实时在线监测和分析系统,观测全尾砂浓密过程耙架剪切应力和重力耦合作用下絮团颗粒结构和粒度的变化。研究结果表明:在泥层高度分别为25,45和70 cm的3个全尾砂浓密阶段内均保持耙架转速为15 r/min的试验条件下,直径在100μm以上的絮团逐渐破裂重构而数量减少,直径在10μm以下絮团数量相应增加,松散的大絮团逐渐演化成为密实的小絮团;絮团有效直径随剪切时间延长和泥层高度增加而减小,絮团稠化速程度随泥层高度上升而加快;有效干涉沉降系数是基于絮团有效直径的函数,随剪切时间延长和泥层高度增加呈现先增大后稳定的趋势。     

基于流体动力学的膏体料浆动水压力研究

基于流体动力学,借鉴泥石流冲击力的研究成果,建立膏体料浆动水压力力学模型,以某膏体充填矿房为工程实例,开展膏体料浆对充填挡墙作用力的现场监测试验,分析膏体料浆动水压力的变化规律。研究结果表明:假定膏体料浆可稳定流动,当膏体料浆的密度和浓度一定时,塑性黏度不变,膏体料浆的平均流速与阻力坡降和膏体料浆高度的幂呈正相关,膏体料浆动水压力与阻力坡降的幂和膏体料浆高度的4次幂呈正相关;固结作用对膏体料浆动水压力有较大的影响,现场试验三期充填过程中,二期充填时膏体料浆动水压力对充填挡墙作用十分显著,距充填挡墙底部2/3处最大动水压力超过最大静水压力。     

碎石和磷石膏联合胶结充填最佳配比及应用

针对四川汉源县石沟石膏矿充填骨料来源不足的情况,提出将该矿碎石和附近某磷化企业磷石膏作为充填骨料的联合胶结充填方案。分别分析粒度在10 mm和5 mm以下碎石和磷石膏的物理化学性质,验证碎石和磷石膏作为联合充填骨料的可行性。通过充填配比试验,分析不同配比似膏体浆体的流动性能和充填体强度特性,得出矿山不同区域和不同时期的最佳充填配比。研究结果表明:充填体强度随似膏体浆体质量分数的增加而增加;往粒度在10 mm以下碎石骨料中加入磷石膏,充填体的单轴抗压强度显著提高;在碎石骨料中添加磷石膏可改善浆体的流动性,有利于减少水泥用量,节约成本;塌落度和扩散度可以很好地反映浆体的可泵性;推荐充填配比的浆体输送性能良好,可以实现泵送要求,充填体强度满足该矿无轨机械化生产的要求,充填泄水对环境几乎没有影响。     

水泥乳化沥青混凝土胶浆-集料界面微观结构

论述了水泥乳化沥青混凝土性能及胶浆-集料界面微观结构的研究进展,探讨了界面微观结构研究中存在的问题,提出了水泥在界面微观结构中的功能,展望了界面微观结构的研究方法和发展方向.研究结果表明:胶浆-集料界面微观结构直接影响混凝土整体性能,水泥能够明显改善界面微观结构;应针对有机和无机结合料共同特点,综合现行微观试验手段,建立胶浆-集料界面微观结构模型,通过界面微观结构全面预测和改善混凝土宏观路用性能.     

凝胶注模成型钛-生物玻璃多孔生物复合材料研究

采用凝胶注模成型工艺制备了钛-生物玻璃复合材料坯体,研究了pH值、分散剂、固相含量(钛和生物玻璃在料浆中的质量分数)等因素对料浆和复合材料坯体性能的影响,对坯体的力学性能进行了测试,借助扫描电镜分析了坯体的微观组织.试验结果表明,料浆的pH值应控制在8.5～9.5的范围内;聚丙烯酸铵的浓度为2vol%时,料浆的流动性最好;采用搅拌法制备的复相料浆固相含量达到50%,复合材料坯体的抗弯强度达到40MPa;由于生物玻璃的加入,使得多孔生物材料表面的生物活性提高.     

秸秆纤维对含硫尾砂膏体充填体单轴抗压强度的影响机理

将水稻秸秆加工后添加到含硫尾砂中制备成膏体充填体,首先,分析秸秆纤维掺量和长度对含硫尾砂膏体充填体单轴抗压强度的影响规律;然后,通过XRD和SEM分析充填体的水化产物和微观结构,研究秸秆纤维的微观作用机理。研究结果表明：在尾砂含硫量为5%时,添加0.10%长度小于0.2 cm的秸秆纤维能够在保持膏体料浆良好的流动性下,改善含硫尾砂充填体的长期性能;与不添加秸秆纤维相比,150 d充填体单轴抗压强度可提高21.9%以上;添加秸秆纤维的含硫充填体能够在一定程度上抑制硫酸盐的生成,提高C-S-H的含量,降低C-S-H凝胶发生脱钙的概率;在秸秆纤维作用下,充填体能够形成更加稳定致密的骨架结构,充填体内部的黏结力也更大,能够有效延缓硫酸盐对充填体的硫化侵蚀,从而增大含硫尾砂充填体的单轴抗压强度。添加的秸秆纤维过量或者过长则会使秸秆纤维与充填体连接的部分孔隙过大,充填体内部黏结力减小,从而导致充填体在外力的作用下容易变形破坏,形成许多贯穿裂缝,造成含硫尾砂充填体长期强度减小。     

不同界面剂对湿接缝混凝土黏结性能影响

为了研究界面剂对湿接缝粘结性能的影响,首先通过力学性能试验,确定硅灰水泥净浆界面剂中硅灰的最佳掺量,再通过劈裂抗拉强度试验、三点弯曲试验和抗剪强度试验,探究普通水泥净浆、硅灰最佳掺量下的水泥净浆、环氧树脂作为界面剂,对湿接缝粘结性能的影响效果。结果表明:硅灰最佳掺量为8%,此时水泥净浆力学性能最优,从抗拉角度和抗剪角度进行分析,不同界面剂对湿接缝粘结性能的影响,由大到小排序均为:环氧树脂界面剂＞掺8%硅灰水泥净浆界面剂＞普通水泥净浆界面剂＞无界面剂,其中普通水泥净浆界面剂对湿接缝粘结性能提升较小,而环氧树脂界面剂和掺8%硅灰水泥净浆界面剂对湿接缝粘结性能提升效果较为明显。     

高硫膏体强度劣化机理实验研究

高硫尾矿配制成的膏体表现出不同程度的强度劣化,高硫膏体强度劣化能引起充填体质量的巨大变化.通过不同硫含量的膏体强度劣化实验,同时结合X射线衍射物相分析和环境扫描电镜分析,对高硫膏体的劣化规律和劣化机理进行了分析.得出含硫尾矿在一定程度上能促进膏体早期强度增长,却抑制了后期强度发育,硫含量越高,膏体后期强度劣化越显著.硫化物氧化生成的硫酸盐能促进膨胀性钙矾石和石膏类物质的生成.同时酸性环境造成了C-S-H的脱钙和CH的分解,已形成的胶凝体系遭到破坏,进一步促进了充填体的劣化.通过孔隙计算模型对晶体膨胀应变和裂纹发育过程进行了分析,阐述了膨胀性物质的线弹性应变发育机理.     

空区膏体充填泵送特性及减阻试验研究

基于管流流动基本理论,对空区充填用膏体的水平环形试验管路流动阻力进行了理论分析.为了检验理论分析结果的正确性和外加剂对减少膏体泵送阻力的作用,在现场90 m的水平环形管路中进行了由混凝土泵驱动的充填膏体输送阻力试验.结果表明,该充填膏体可以划归为宾汉姆流变体,基于宾汉姆流变体理论取得的公式能够预计膏体输送过程中的泵压损失,提供试验的泵送外加剂能够显著地降低膏体的泵送阻力.图4,表1,参16.     

助磨剂对水泥与减水剂相容性的影响及改善

以净浆流动度作为水泥与减水剂相容性的评价指标,试验研究了多种助磨剂对水泥与萘系减水剂或聚羧酸减水剂相容性的影响规律,探讨了缓凝剂和引气剂对水泥与减水剂相容性的改善作用。结果表明,助磨剂对水泥与萘系减水剂相容性的影响较大,对水泥与聚羧酸减水剂相容性的影响较小。缓凝剂和引气剂均能改善水泥与萘系减水剂的相容性,随其掺加量的增加,改善作用逐渐增大。含缓凝剂/引气剂的复合助磨剂对水泥净浆流动度有一定的改善作用,并延缓水泥的凝结时间。含缓凝剂的复合助磨剂对水泥有增强作用,而含引气剂的复合助磨剂会降低水泥的胶砂强度。     

裂缝地层随钻段塞止漏技术

针对全部循环井浆加入刚性颗粒的随钻防漏技术中由于震动筛使用和井浆性能调控要求的限制,随钻防漏颗粒粒径和浓度不能太大的问题,提出了随钻段塞止漏技术.该技术机理就是通过单独配置高浓度段塞防漏堵漏浆,在出现漏失趋势或已经出现漏失的时候向井内注入一定体积的随钻段塞防漏堵漏浆进行防漏和堵漏.随钻段塞止漏技术使用防漏堵漏颗粒粒径可以较大,浓度也可以较高,因而能够封堵较大开度裂缝的漏失,并可以较好地协调全井浆加入刚性颗粒进行防漏堵漏的技术限制.现场试验证实了该技术对裂缝性地层的防漏和对地层出现漏失时不停钻堵漏的工艺可行性和良好的止漏效果.随钻段塞止漏技术的成功实施完善和丰富了随钻防漏技术的发展.     

全尾砂膏体搅拌剪切过程的触变性

膏体触变性是一种复杂的流变现象,涉及到膏体的搅拌制备、管道输送、采场流动等多方面,但是对膏体的触变性机理目前还缺乏统一的认识,对全尾砂膏体处置技术中出现的各种与触变性相关现象还难以解释。针对全尾砂膏体搅拌剪切过程中的触变行为,对某尾矿全尾砂膏体在不同条件下进行流变测试,研究全尾砂粒级、膏体中固相质量分数、水泥添加量、静置时间等因素对膏体触变的影响规律,分析全尾砂膏体触变行为及其对全尾砂膏体稳定性能的影响。研究结果表明,全尾砂颗粒以三维网状结构弥散于浆体空间,其触变性与屈服应力及膏体料浆稳定性相关,受到料浆中超细成分、灰砂比、固相质量分数等影响,膏体触变特征可划分为剪切破坏及静置恢复两个过程,其流变特性具有随时间而变化的特点。     

基于分形理论的海相固化土强度劣化分析

为了对海相固化土的劣化机理进行更深入的研究,采用Python+OpenCV图像处理软件对不同固化类型、不同侵蚀时间的海相固化土扫描电子显微镜(scanning electron microscope, SEM)图像进行处理和数据提取,在考虑图片亮度差异影响的基础上,引入分形理论定量分析固化土微观颗粒的变化规律,同时结合无侧限抗压强度试验结果,建立了海相固化土微观颗粒结构变化与宏观力学性能之间的关系。研究结果表明：不同SEM图像由于亮度的差异会对研究结果产生影响,在进行二值化处理时可通过控制其整体像素量的方法减小误差;受海水侵蚀的固化土其微观颗粒变化规律具有分形特点,对于水泥固化土(CS)和掺激发剂的钢渣粉+水泥固化土(A-SSP-CS)随着侵蚀时间的延长,其微观颗粒分形维数逐渐降低,而对于钢渣粉+水泥固化土(SSP-CS)其微观颗粒分形维数则随着侵蚀时间的延长而逐渐增大;对于CS和A-SSP-CS其无侧限抗压强度(unconfined compression strength, UCS)会随着海水侵蚀时间的延长而逐渐降低,其微观颗粒分形维数也在逐渐降低,对于SSP-CS其UCS会随着海...     

硅粉水泥石中的孔比表面积及其与强度的相关性

采用X射线小角散射技术,对硅粉水泥石中孔比表面积作了实验研究,研究表明：所测硅粉水泥石中孔的比表面积是相当大的,其值在70－190m^2/cm^3之间;孔界面具有分形特征,分形维数与3接近,因此孔界面是非常粗糙的,比表面积与孔界面分形维数有明显的相关性;水胶比增加比表面积减少,硅粉含量增加,比表面积增大;水泥石的抗压强度与比表面积存在较好的相关性,抗折强度与比表面积之间则呈现出一种较为复杂的关系。