·596· 工程科学学报，第38卷，第5期 膏体充填是一种全新的矿山开采模式，因其料浆 使用全尾砂、采场不脱水、凝结时间短、充填强度高等 100 优势，受到国内外众多矿山青睐-网.然而部分矿山全 80H 尾砂粒级组成细，含泥量高，膏体屈服应力和黏度均较 大，造成管道输送困难等问题.针对此，一些科研人员 60 提出泵送剂可改善膏体流变性能，并分析其影响机理 Ereikdi等研究多种泵送剂对膏体流变性能的影响， 提出泵送剂的添加既可保证膏体的良好流动性也可大 21 幅度提高浆体浓度；刘斯忠等通过流变实验得到泵 送剂可有效改善膏体流变特性，并将泵送剂推广到某 0- 10 膏体充填矿山.杨鹏等可通过电镜扫描观察，揭示了 粒径mm 膏体料浆流变特性随泵送剂掺量的变化规律，得到泵 图1戈壁集料粒级组成曲线 送剂有效改善膏体料浆的流变性能的本质在于泵送剂 Fig.1 Grain size curve of Gobi aggregates 优化了浆体微观结构. 综上可知，泵送剂对膏体充填料浆的性能有着重 100 要影响.强度是评价膏体充填料浆的最关键指标，泵 80 送剂对膏体料浆的强度也必然有着重要影响，时至今 日泵送剂对膏体料浆强度的研究主要集中在定性分析 60 方面四，并没有深入探讨其影响机理.鉴于此，本文以 新疆某高含泥膏体充填矿山为例，基于室内试验和分 40 形理论，分析泵送剂对膏体抗压强度的影响规律，并探 20 讨其影响机理. 10 101 1试验 10 10 粒径m 1.1试验材料及设备 图2全尾砂粒级组成曲线 (1)胶凝材料：普通硅酸盐水泥，强度等级 Fig.2 Grain size curves of the paste materials 32.5R. (2)粉状泵送剂：采用萘系泵送剂，由减水剂、缓 2 分析与讨论 凝组分、保塑组分、引气组分等复合而成. 2.1泵送剂在不同固相质量分数比的膏体充填料浆 (3)戈壁集料：取自新疆戈壁沙滩，体积质量 中的表现 2.690tm3,松散密度1.75tm3,密实密度1.97t· 泵送剂因包含减水剂，能有效改善膏体充填料浆 m3,孔隙率34.90%. 中水分子的分布，影响水泥的水化反应，因此不同固相 (4)全尾砂：体积质量2.6621·m3,松散密度 质量分数的膏体料浆中水含量不同，泵送剂的减水效 1.19tm3,密实密度1.60tm3,孔隙率39.74%. 果也有所差别.在相同泵送剂掺量和龄期的条件下， (5)数显式(YES-300B)压力机：最大试验力300 绘制不同固相质量分数的充填料浆强度增长率，如图 kN. 3所示.此处强度增长率指除泵送剂掺量不同、其他条 戈壁集料和全尾砂粒级组成分别采用人工筛分和 件相同的情况下，掺泵送剂的试样强度较之不掺泵送 激光粒度仪(LMS-30)获得，粒级组成曲线见图1和 剂的试样强度增加的比率。 图2. 以7d、14d和28d分别代表充填料浆早期、中期 1.2试验方法与结果 和后期强度.由图3知，随泵送剂掺量的增加，不同固 立方体抗压强度试验参照《普通混凝土力学性能 相质量分数下试样强度增长率均呈增加趋势.养护前 试验方法标准》(GB/T50081一2002)进行.试验中主 期时，固相质量分数越高的试样强度增长率越大：养护 要考虑膏体充填料浆中固相质量分数、尾砂集料质量 中期时，77%固相质量分数的试样强度增长率最大， 比、砂灰质量比和泵送剂掺量四个因素，以7d、14d和 76%和78%固相质量分数的试样强度增长率随泵送 28d不同龄期的充填体试块抗压强度作为衡量膏体凝 剂掺量的增加交替上升；养护后期时，77%固相质量分 结性能指标.试验方案即结果如表1. 数的试样强度增长率受泵送剂掺量影响最大，78%固工程科学学报，第 38 卷，第 5 期 膏体充填是一种全新的矿山开采模式，因其料浆 使用全尾砂、采场不脱水、凝结时间短、充填强度高等 优势，受到国内外众多矿山青睐［1--2］． 然而部分矿山全 尾砂粒级组成细，含泥量高，膏体屈服应力和黏度均较 大，造成管道输送困难等问题． 针对此，一些科研人员 提出泵送剂可改善膏体流变性能，并分析其影响机理． Ercikdi 等［3］研究多种泵送剂对膏体流变性能的影响， 提出泵送剂的添加既可保证膏体的良好流动性也可大 幅度提高浆体浓度; 刘斯忠等［4］通过流变实验得到泵 送剂可有效改善膏体流变特性，并将泵送剂推广到某 膏体充填矿山． 杨鹏等［5］通过电镜扫描观察，揭示了 膏体料浆流变特性随泵送剂掺量的变化规律，得到泵 送剂有效改善膏体料浆的流变性能的本质在于泵送剂 优化了浆体微观结构． 综上可知，泵送剂对膏体充填料浆的性能有着重 要影响． 强度是评价膏体充填料浆的最关键指标，泵 送剂对膏体料浆的强度也必然有着重要影响，时至今 日泵送剂对膏体料浆强度的研究主要集中在定性分析 方面［3］，并没有深入探讨其影响机理． 鉴于此，本文以 新疆某高含泥膏体充填矿山为例，基于室内试验和分 形理论，分析泵送剂对膏体抗压强度的影响规律，并探 讨其影响机理． 1 试验 1. 1 试验材料及设备 ( 1 ) 胶 凝 材 料: 普 通 硅 酸 盐 水 泥，强 度 等 级 32. 5Ｒ． ( 2) 粉状泵送剂: 采用萘系泵送剂，由减水剂、缓 凝组分、保塑组分、引气组分等复合而成． ( 3) 戈 壁 集 料: 取 自 新 疆 戈 壁 沙 滩，体 积 质 量 2. 690 t·m － 3，松散密度 1. 75 t·m － 3，密实密度 1. 97 t· m － 3，孔隙率 34. 90% ． ( 4) 全 尾 砂: 体 积 质 量 2. 662 t·m － 3，松散 密 度 1. 19 t·m － 3，密实密度 1. 60 t·m － 3，孔隙率 39. 74% ． ( 5) 数显式( YES--300B) 压力机: 最大试验力 300 kN． 戈壁集料和全尾砂粒级组成分别采用人工筛分和 激光粒度仪( LMS--30) 获得，粒级组成曲线见图 1 和 图 2． 1. 2 试验方法与结果 立方体抗压强度试验参照《普通混凝土力学性能 试验方法标准》( GB / T50081—2002) 进行． 试验中主 要考虑膏体充填料浆中固相质量分数、尾砂集料质量 比、砂灰质量比和泵送剂掺量四个因素，以 7 d、14 d 和 28 d 不同龄期的充填体试块抗压强度作为衡量膏体凝 结性能指标． 试验方案即结果如表 1． 图 1 戈壁集料粒级组成曲线 Fig． 1 Grain size curve of Gobi aggregates 图 2 全尾砂粒级组成曲线 Fig． 2 Grain size curves of the paste materials 2 分析与讨论 2. 1 泵送剂在不同固相质量分数比的膏体充填料浆 中的表现 泵送剂因包含减水剂，能有效改善膏体充填料浆 中水分子的分布，影响水泥的水化反应，因此不同固相 质量分数的膏体料浆中水含量不同，泵送剂的减水效 果也有所差别． 在相同泵送剂掺量和龄期的条件下， 绘制不同固相质量分数的充填料浆强度增长率，如图 3 所示． 此处强度增长率指除泵送剂掺量不同、其他条 件相同的情况下，掺泵送剂的试样强度较之不掺泵送 剂的试样强度增加的比率． 以 7 d、14 d 和 28 d 分别代表充填料浆早期、中期 和后期强度． 由图 3 知，随泵送剂掺量的增加，不同固 相质量分数下试样强度增长率均呈增加趋势． 养护前 期时，固相质量分数越高的试样强度增长率越大; 养护 中期时，77% 固相质量分数的试样强度增长率最大， 76% 和 78% 固相质量分数的试样强度增长率随泵送 剂掺量的增加交替上升; 养护后期时，77% 固相质量分 数的试样强度增长率受泵送剂掺量影响最大，78% 固 · 695 ·