·604· 工程科学学报，第38卷，第5期 表2富水充填材料的性能 Table 2 Properties of water-ich filling materials 甲料 乙料 富水充填材料 粉料 * 粉料 * 胶凝时间及单浆凝结时间 28d单轴抗压强度 110.18g 180g 76.9g 180g 胶凝时间15min,单浆凝结时间>24h 2.17 MPa 由图2可知，水固质量比为2.0的富水充填材料在应 3.5 -0.50 MPa 力水平为0.5MPa、1.0MPa和1.5MPa时，蠕变曲线有 …1.00MPa 3.0 衰减阶段和稳定阶段两个阶段，没有加速阶段，试验停 ===1.50MPa ===1.96MPa 止时试块并没有破坏.当应力水平达到1.96MPa时， 2.5 蠕变曲线表现出三个阶段：衰减阶段、稳定阶段和加速 2.0 阶段.衰减蠕变时间较短，稳定蠕变时间较长，加速蠕 变时间较短，曲线迅速上升，试块发生破坏.根据试验 国15 得出，加速蠕变阶段是从应力水平达到1.96MPa时开 1.0 始出现的，并且当应力水平大于1.96MPa时，曲线均 0.5 有加速蠕变阶段，故水固质量比2.0的富水充填材料 失稳破坏的临界应力为1.96MPa,为其单轴抗压强度 6 1012 时间h 的90%.试块在第3阶段出现沿轴线方向的数条裂 图2不同应力水平下水固质量比2.0的富水充填材料28d龄期 纹，最终裂纹扩展贯通而破坏，试块表面有湿润，有微 蠕变曲线 量的水渗出. Fig.2 Creep curves of water-tich filling materials with a2.0 water- 2.2富水充填材料蠕变前后扫描电镜观察 to-solid mass ratio and a 28 d age under different stress levels 对标养28d、水固质量比2.0的富水充填材料蠕 变前后的试样进行扫描观测.图3是水固质量比为 应力水平下蠕变后的扫描电镜照片.由图4可知：当 2.0的富水充填材料蠕变前28d龄期的扫描电镜照 荷载水平为其单轴抗压强度的23%(0.5MPa)时，富 片.由图3可知，富水充填材料内部主要为钙矾石晶 水充填材料内部产生较少的裂缝：当荷载水平为其单 体及少量铝胶.钙矾石晶体以针簇状、细棒状等形态 轴抗压强度的46%(1.0MPa)和69%(1.5MPa)时， 相互交叉、搭接，形成网状结构.材料内部的矿物成分 富水充填材料内部产生部分贯通裂缝：当荷载水平达 及结构是影响材料变形特性的基本因素.富水充填材 到其单轴抗压强度的92%(1.96MPa)时，富水充填材 料中水一部分与硫铝酸盐水泥、石膏及石灰反应生成 料内部产生多条贯通裂缝.蠕变前细长的钙矾石在不 钙矾石，以结合水形式存在于钙矾石晶体中：另一部分 同应力水平下蠕变后变短，这是因为钙矾石在外力作 则以游离态形式填充在材料内部的空隙中，即非结合 用下发生断裂所致 水.由图3可看出网状结构内部存在大量空隙，可以 2.3富水充填材料蠕变前后结合水含量变化的差热一 填充大量非结合水.富水充填材料内部钙矾石分布均 热重分析 匀，材料内部没有缺陷. 对标养28d、水固质量比2.0的富水充填材料蠕 图4是水固质量比为2.0的富水充填材料在不同 变前后的试样进行差热一热重分析.图5是水固质量 图3水固质量比为2.0的富水充填材料28d龄期扫描电镜照片 Fig.3 SEM images of water-rich filling materials with a 2.0 water-to-solid mass ratio and a 28 d age工程科学学报，第 38 卷，第 5 期 表 2 富水充填材料的性能 Table 2 Properties of water-rich filling materials 甲料 乙料 富水充填材料 粉料 水 粉料 水 胶凝时间及单浆凝结时间 28 d 单轴抗压强度 110. 18 g 180 g 76. 9 g 180 g 胶凝时间 15 min，单浆凝结时间 ＞ 24 h 2. 17 MPa 由图 2 可知，水固质量比为 2. 0 的富水充填材料在应 力水平为 0. 5 MPa、1. 0 MPa 和 1. 5 MPa 时，蠕变曲线有 衰减阶段和稳定阶段两个阶段，没有加速阶段，试验停 止时试块并没有破坏． 当应力水平达到 1. 96 MPa 时， 蠕变曲线表现出三个阶段: 衰减阶段、稳定阶段和加速 阶段． 衰减蠕变时间较短，稳定蠕变时间较长，加速蠕 变时间较短，曲线迅速上升，试块发生破坏． 根据试验 得出，加速蠕变阶段是从应力水平达到 1. 96 MPa 时开 始出现的，并且当应力水平大于 1. 96 MPa 时，曲线均 有加速蠕变阶段，故水固质量比 2. 0 的富水充填材料 失稳破坏的临界应力为 1. 96 MPa，为其单轴抗压强度 的 90% ． 试块在第 3 阶段出现沿轴线方向的数条裂 纹，最终裂纹扩展贯通而破坏，试块表面有湿润，有微 量的水渗出． 图 3 水固质量比为 2. 0 的富水充填材料 28 d 龄期扫描电镜照片 Fig． 3 SEM images of water-rich filling materials with a 2. 0 water-to-solid mass ratio and a 28 d age 2. 2 富水充填材料蠕变前后扫描电镜观察 对标养 28 d、水固质量比 2. 0 的富水充填材料蠕 变前后的试样进行扫描观测． 图 3 是水固质量比为 2. 0 的富水充填材料蠕变前 28 d 龄期的扫描电镜照 片． 由图 3 可知，富水充填材料内部主要为钙矾石晶 体及少量铝胶． 钙矾石晶体以针簇状、细棒状等形态 相互交叉、搭接，形成网状结构． 材料内部的矿物成分 及结构是影响材料变形特性的基本因素． 富水充填材 料中水一部分与硫铝酸盐水泥、石膏及石灰反应生成 钙矾石，以结合水形式存在于钙矾石晶体中; 另一部分 则以游离态形式填充在材料内部的空隙中，即非结合 水． 由图 3 可看出网状结构内部存在大量空隙，可以 填充大量非结合水． 富水充填材料内部钙矾石分布均 匀，材料内部没有缺陷． 图 4 是水固质量比为 2. 0 的富水充填材料在不同 图2 不同应力水平下水固质量比2. 0 的富水充填材料28 d 龄期 蠕变曲线 Fig． 2 Creep curves of water-rich filling materials with a 2. 0 water￾to-solid mass ratio and a 28 d age under different stress levels 应力水平下蠕变后的扫描电镜照片． 由图 4 可知: 当 荷载水平为其单轴抗压强度的 23% ( 0. 5 MPa) 时，富 水充填材料内部产生较少的裂缝; 当荷载水平为其单 轴抗压强度的 46% ( 1. 0 MPa) 和 69% ( 1. 5 MPa) 时， 富水充填材料内部产生部分贯通裂缝; 当荷载水平达 到其单轴抗压强度的 92% ( 1. 96 MPa) 时，富水充填材 料内部产生多条贯通裂缝． 蠕变前细长的钙矾石在不 同应力水平下蠕变后变短，这是因为钙矾石在外力作 用下发生断裂所致． 2. 3 富水充填材料蠕变前后结合水含量变化的差热-- 热重分析 对标养 28 d、水固质量比 2. 0 的富水充填材料蠕 变前后的试样进行差热--热重分析． 图 5 是水固质量 · 406 ·