.774 工程科学学报，第43卷，第6期 10 %3d (b) 3 a ☒28d 28d 6 0 5 10 15 20 8 21 33 60 Full Mass fraction of LS/ Mean particle size/um 困7石粉对赤泥基注浆材料抗压强度的影响.()不同质量分数石粉：(b)不同平均粒径石粉 Fig.7 Effect of limestone powder on compressive strength of red mud-based grouting material:(a)different mass fractions of LS;(b)different mean particle sizeps of LS 9 (a) (b) -LS-0 -LS-bulk 3 --·LS-5% --·LS-60 -·一LS-10% -·-LS-33 …LS-159% …LS-21 -----LS-20% --==-LS-8 0 0.2 0.4 0.6 0.2 0.4 0.6 /% c/% 图8石粉对赤泥基注浆材料应力-应变特征的影响.()不同质量分数石粉：(b)不同平均粒径石粉 Fig.8 Effect of limestone powder on stress-strain curves of red mud-based grouting material:(a)different mass fractions of LS;(b)different mean particle sizes of LS 图8(b)中，随着石粉平均粒径的下降，其峰值应力 孔隙率作用规律图.由图9(a~b)可知，赤泥基注 点对应的横纵坐标分别为(7.89,0.39)，(7.01,0.44)， 浆材料的孔径主要为10~100nm的凝胶孔和 (7.85,0.34),(8.50,0.28)和(8.62,0.24)，计算得结石 100~3000nm的毛细孔，石粉质量分数为5%的样 体弹性模量随着石粉平均粒径的下降先降低后升 品孔隙率最低，为29.77%，相比LS-0降低了18.35%， 高，分别为20.23、15.93、23.09、30.36和35.92MPa 同时凝胶孔占比较大、毛细孔较少，这与抗压强度 同时峰荷应力先减小后增大，峰荷应变呈现先增 结论相符，当石粉掺量继续增大，孔隙率虽有下 大后减小的趋势，这表明随着石粉平均粒径的下 降，但是毛细孔的比率也大幅上升，导致结石体强 降，结石体28d强度先减小后增大，石粉平均粒径 度下降.由图9(c~d)知，结石体孔隙率随石粉粒 达到8m时结石体强度最高 径的增加先上升后减小，这是因为全粒径石灰石 2.7微观分析 粉粒径分布更合理，LS-60,LS-33和LS-21由于 2.7.1孔径分布与孔隙率规律分析 颗粒较大，填充效果不如全粒径组显著.在石粉平 注浆材料结石体的孔隙结构直接影响结石体 均粒径减小至8m时，结石体孔隙率与全粒径组 的抗压强度，并对结石体的抗渗性能和耐久性有 大致相同，但抗压强度相较全粒径组却稍有上升， 重要影响.碱激发水泥基胶凝材料的孔可分为三 原因可能与抗压强度测试中的推论一致 类：孔径3.5~10nm为小凝胶孔，10~100nm为大 2.7.2水化产物矿相分析 凝胶孔，100nm至几千纳米称毛细孔0图9为掺 图10为掺有不同掺量和粒径石粉的赤泥基注 有石粉的赤泥基注浆材料结石体28d孔径分布与 浆材料结石体28dXRD图.由图可知，结石体主图 8（b）中，随着石粉平均粒径的下降，其峰值应力 点对应的横纵坐标分别为（7.89,0.39），（7.01,0.44）， （7.85,0.34），（8.50,0.28）和（8.62,0.24），计算得结石 体弹性模量随着石粉平均粒径的下降先降低后升 高，分别为 20.23、15.93、23.09、30.36 和 35.92 MPa. 同时峰荷应力先减小后增大，峰荷应变呈现先增 大后减小的趋势，这表明随着石粉平均粒径的下 降，结石体 28 d 强度先减小后增大，石粉平均粒径 达到 8 μm 时结石体强度最高. 2.7    微观分析 2.7.1    孔径分布与孔隙率规律分析 注浆材料结石体的孔隙结构直接影响结石体 的抗压强度，并对结石体的抗渗性能和耐久性有 重要影响. 碱激发水泥基胶凝材料的孔可分为三 类：孔径 3.5～10 nm 为小凝胶孔，10～100 nm 为大 凝胶孔，100 nm 至几千纳米称毛细孔[30] . 图 9 为掺 有石粉的赤泥基注浆材料结石体 28 d 孔径分布与 孔隙率作用规律图. 由图 9（a～b）可知，赤泥基注 浆材料的孔径主要 为 10～ 100  nm 的凝胶孔 和 100～3000 nm 的毛细孔，石粉质量分数为 5% 的样 品孔隙率最低，为 29.77%，相比 LS–0 降低了 18.35%， 同时凝胶孔占比较大、毛细孔较少，这与抗压强度 结论相符，当石粉掺量继续增大，孔隙率虽有下 降，但是毛细孔的比率也大幅上升，导致结石体强 度下降. 由图 9（c～d）知，结石体孔隙率随石粉粒 径的增加先上升后减小，这是因为全粒径石灰石 粉粒径分布更合理，LS–60, LS–33 和 LS–21 由于 颗粒较大，填充效果不如全粒径组显著. 在石粉平 均粒径减小至 8 μm 时，结石体孔隙率与全粒径组 大致相同，但抗压强度相较全粒径组却稍有上升， 原因可能与抗压强度测试中的推论一致[27] . 2.7.2    水化产物矿相分析 图 10 为掺有不同掺量和粒径石粉的赤泥基注 浆材料结石体 28 d XRD 图. 由图可知，结石体主 (a) 3 d 28 d 20 Mass fraction of LS/% 0 5 15 10 4 2 0 8 6 10 Compressive strength/MPa (b) 3 d 28 d Full Mean particle size/μm 8 21 60 33 4 2 0 8 6 10 Compressive strength/MPa 图 7    石粉对赤泥基注浆材料抗压强度的影响. （a）不同质量分数石粉；（b）不同平均粒径石粉 Fig.7    Effect of limestone powder on compressive strength of red mud–based grouting material: (a) different mass fractions of LS; (b) different mean particle sizeps of LS (a) 0.6 ε/% 0 0.2 0.4 1 5 3 7 σ/MPa LS−0 LS−5% LS−10% LS−15% LS−20% (b) 0.6 ε/% 0 0.2 0.4 1 5 3 7 9 σ/MPa LS−bulk LS−60 LS−33 LS−21 LS−8 图 8    石粉对赤泥基注浆材料应力–应变特征的影响. （a）不同质量分数石粉；（b）不同平均粒径石粉 Fig.8    Effect of limestone powder on stress –strain curves of red mud –based grouting material: (a) different mass fractions of LS; (b) different mean particle sizes of LS · 774 · 工程科学学报，第 43 卷，第 6 期