充填采礦法以資源回收率高、貧化率低,能有效控制地壓,特別是礦體賦存條件復雜,地表不允許塌陷,具有顯著的作用。膠結(jié)充填材料跨尺度研究是深入認識其本質(zhì)的必然途徑,充填技術(shù)作為一種保護環(huán)境、消除礦山隱患的理想方式,已廣泛應用于礦山生產(chǎn)實踐。本文通過調(diào)配不同膠結(jié)充填材料的原料,制作不同配比的膠結(jié)充填材料,并分別進行室內(nèi)微觀、細觀試驗和宏觀試驗。充填材料的微觀試驗通過數(shù)字圖像技術(shù),量化了充填材料的孔隙特征,研究充填材料的微觀結(jié)構(gòu)與力學特性之間的關系;充填材料細觀試驗是基于SEM建立充填材料的物理尺寸PFC模型,量化表征充填材料的細觀結(jié)構(gòu),研究充填材料的細觀結(jié)構(gòu)與力學特性之間的關系;充填材料宏觀試驗通過充填體的單軸抗壓強度、殘余強度以及彈性模量,研究充填材料的力學特性。主要研究結(jié)論如下:（1）膠結(jié)充填材料的微觀結(jié)構(gòu)對其強度有很大的影響。具體而言,在充填材料的發(fā)育過程中,孔隙度、孔隙數(shù)和平均孔隙面積呈先減小后趨于穩(wěn)定的趨勢。充填材料的強度隨著微觀孔徑特征參數(shù)的變化而變化。（2）膠結(jié)充填材料水化產(chǎn)物主要有AFt、Ca（OH）2、C-S-H。隨著膠結(jié)充填材料固化時間的延長,AFt和Ca（OH）2含量降低... 

【文章來源】：西安科技大學陜西省

【文章頁數(shù)】：72 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

膠結(jié)充填材料樣品

材料與測試方法112.3膠結(jié)充填材料樣品測試2.3.1力學性能測試本研究使用的壓力機為美國MTS公司生產(chǎn)的型號為MTS-C43.504的電子萬能試驗機（圖2.5）。膠結(jié)充填材料的單軸抗壓強度試驗按《普通混凝土力學性能試驗標準》(GB/T50081-2002)進行試驗[67]。計算機控制的20kN壓力機以1mm/min的恒定速度加載，直到CPB試樣的應力降至峰值應力的70%。此時，充填體強度試驗已經(jīng)完成，試件的UCS已經(jīng)確定，三個充填材料試樣的平均值作為實驗結(jié)果。圖2.5電子萬能試驗機(MTS-C43.504)2.3.2掃描電鏡與能譜分析儀測試掃描電鏡具有立體感強、放大倍數(shù)高的優(yōu)點，可用于檢測充填體樣品的微觀特征。在這項研究中，充填體樣品在養(yǎng)護箱中養(yǎng)護，對應齡期被取出，取樣為圓柱(φ4*5mm)樣本準備微觀分析。在樣品上噴涂薄層金180s后，用SEM(JSM-6060LVJEOLUSA,Inc.，Peabody,MA)對樣品微觀形貌進行掃描和觀察。具體的設備如圖2.6所示。

西安科技大學碩士學位論文12圖2.6掃描電子顯微鏡與能譜分析儀2.3.3XRD測試XRD研究在西安科技大學化學工程學院測試中心進行。使用的儀器是D/Max-3BX射線衍射儀(Rigaku公司)(圖2.7)。XRD模式使用Cu、Kα輻射發(fā)散狹縫(DS)：1°，接收狹縫(RS)：1°，反散射狹縫(SS)：0.15mm，單色狹縫(RSM)：0.6和35Kv的X射線管電壓和電流30mA。連續(xù)掃描時間為2°/min，掃描角度范圍為10°~80°，采樣間隔為0.02；每次運行的掃描時間約為35min。根據(jù)粉末衍射聯(lián)合會國際數(shù)據(jù)中心(JCPDS-ICDD)獲得的標準粉末衍射數(shù)據(jù)(PDF)進行定性分析。采用標準分析法進行對比分析，參考強度比(RIR)用于定量分析膠結(jié)充填材料的水化產(chǎn)物[68-70]。圖2.7XRD分析儀

【參考文獻】：
期刊論文
[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]全尾砂膠結(jié)充填體強度影響因素響應面法研究[J]. 楊堅,尹土兵,劉科偉,劉志祥,陳沖.  中國安全科學學報. 2017(12)
[3]超細全尾砂膠結(jié)充填體的強度特征分析[J]. 楊磊,邱景平,范凱,李浩,胡世強.  硅酸鹽通報. 2017(01)
[4]灰砂比和硫酸鹽對尾砂充填體早期抗壓強度的影響[J]. 董擎,梁冰,姜利國,賈立鋒,王堃.  環(huán)境工程學報. 2016(10)
[5]混合充填骨料膠結(jié)充填強度試驗與最優(yōu)配比決策研究[J]. 楊嘯,楊志強,高謙,陳得信.  巖土力學. 2016(S2)
[6]高硫極細尾砂充填料強度配比試驗研究[J]. 聞奎武,彭亮,康瑞海,王旭.  采礦技術(shù). 2016(04)
[7]尾礦膏體膠結(jié)充填料的微觀結(jié)構(gòu)和力學性能研究[J]. 陳莉薇,高莉,夏楚林,馬明英,黨君.  硅酸鹽通報. 2016(06)
[8]基于SEM的琿春低階煤微觀結(jié)構(gòu)特征研究[J]. 鄒俊鵬,陳衛(wèi)忠,楊典森,于洪丹,譚賢君.  巖石力學與工程學報. 2016(09)
[9]膠結(jié)充填體內(nèi)部微觀結(jié)構(gòu)演化及其長期強度模型試驗[J]. 徐文彬,潘衛(wèi)東,丁明龍.  中南大學學報(自然科學版). 2015(06)
[10]高硫尾砂膠凝材料試驗研究[J]. 周宇,孫達,謝順來,張剛.  采礦技術(shù). 2015(03)



本文編號：3088944