772 工程科学学报，第43卷，第6期 12 (a) (b) 10 8 6 ·-LS-0 ·一LS-5% uipag ·-LS-bulk +-LS-10% 2 +-LS-60 +-LS-33 一LS-15% -LS-21 ◆-LS-20% ◆一LS-8 0 0 20 30.40 50 60 70 0 1020 3040 5060 70 Time/min Time/min 图4石粉对赤泥基注浆材料泌水率的影响.(a)不同质量分数石粉：(b)不同平均粒径石粉 Fig.4 Effect of limestone powder on bleeding rate of red mud-based grouting material:(a)different mass fractions of LS;(b)different mean particle sizes of LS 2.3石粉对赤泥基注浆材料黏度时变性的影响 从而浆液黏度上升2 在注浆泵送过程中，随着水化历程的进行，浆 2.4石粉对赤泥基注浆材料流变特性的影响 液黏度会产生由稀至浓最后凝结的动态变化，此 流变学可以表征材料的内部结构与宏观性能 过程的变化在一定程度上反映浆液的水化历程及 之间的内在关系，浆液的流变特性可以指导注浆 水化产物生成状态：石粉对赤泥基注浆材料黏 参数的设计.石粉对赤泥基注浆材料的流变特性 度时变性的影响如图5所示.由图5(a)可知浆液 影响如图6所示.由图可知，参量和粒径组的分布 黏度随石粉摻量的上升而下降，这是因为石粉稀 曲线都与Herschel--Bulkley模型方程拟合较好， 释了浆液中的胶凝组分，使得AI+和S的浸出量 方程如下，拟合结果如表3所示 降低，水化初期预聚体含量变少，浆液黏度下降 T=TO+Kym 为保证浆液的稳定性，增强材料工程适应性，石粉 其中，t为剪切应力，Pa;to为屈服应力，Pa;K为黏 质量分数为5%时，浆液黏度下降速率最慢，故 度系数，Pas”;n为流动系数，量纲为一；y为剪切速 5%为最佳石粉质量分数.由图5(b)可知，LS-60 率，s 和LS-33石粉掺入后，浆液的黏度下降，而平均粒 由图可知n值均大于1，说明浆体均呈现出剪 径为21m和8m的石粉加入后，浆液黏度出现 切变稠的趋势，且石粉质量分数为5%时，浆液黏 一定程度的回升，甚至在550s时，石粉平均粒径 度变化速率最大，为0.2478Pas.由图6(b)和表3 为8m的浆液黏度超过了全粒径组，这是因为较 可知，屈服应力0随石粉粒径的减小呈变大的趋 细石粉的掺人填充了微孔，颗粒致密地聚集起来， 势，原因也可解释为石粉由于“填充效应”造成浆 640 (a) (b) 640 600 7600 560 560 八 nw -LS-bulk 一LS-0 520 ----LS-60 520 ·-LS-5% [o …LS-10% H+4LS-33 480 -+--LS-21 ---LS-15% 480 --LS-20% -·-LS-8 0 200 400 600 800 1000 0 200 400 600 8001000 Time/s Time/s 图5石粉对赤泥基注浆材料黏度时变性的影响.()不同质量分数石粉：(b)不同平均粒径石粉 Fig.5 Effect of limestone powder on time-dependent behavior of viscosity of red mud-based grouting material:(a)different mass fractions of LS; (b)different mean particle sizes of LS2.3    石粉对赤泥基注浆材料黏度时变性的影响 在注浆泵送过程中，随着水化历程的进行，浆 液黏度会产生由稀至浓最后凝结的动态变化，此 过程的变化在一定程度上反映浆液的水化历程及 水化产物生成状态[24] . 石粉对赤泥基注浆材料黏 度时变性的影响如图 5 所示，由图 5（a）可知浆液 黏度随石粉掺量的上升而下降，这是因为石粉稀 释了浆液中的胶凝组分，使得 Al3+和 Si4+的浸出量 降低，水化初期预聚体含量变少，浆液黏度下降. 为保证浆液的稳定性，增强材料工程适应性，石粉 质量分数为 5% 时，浆液黏度下降速率最慢，故 5% 为最佳石粉质量分数. 由图 5（b）可知，LS–60 和 LS–33 石粉掺入后，浆液的黏度下降，而平均粒 径为 21 μm 和 8 μm 的石粉加入后，浆液黏度出现 一定程度的回升，甚至在 550 s 时，石粉平均粒径 为 8 μm 的浆液黏度超过了全粒径组，这是因为较 细石粉的掺入填充了微孔，颗粒致密地聚集起来， 从而浆液黏度上升[25] . 2.4    石粉对赤泥基注浆材料流变特性的影响 流变学可以表征材料的内部结构与宏观性能 之间的内在关系，浆液的流变特性可以指导注浆 参数的设计. 石粉对赤泥基注浆材料的流变特性 影响如图 6 所示. 由图可知，掺量和粒径组的分布 曲线都与 Herschel–Bulkley 模型方程拟合较好， 方程如下，拟合结果如表 3 所示. τ = τ0 +Kγ n 其中，τ 为剪切应力，Pa；τ0 为屈服应力，Pa；K 为黏 度系数，Pa·sn ；n 为流动系数，量纲为一；γ 为剪切速 率，s −1 . 由图可知 n 值均大于 1，说明浆体均呈现出剪 切变稠的趋势，且石粉质量分数为 5% 时，浆液黏 度变化速率最大，为 0.2478 Pa·sn . 由图 6（b）和表 3 可知，屈服应力 τ0 随石粉粒径的减小呈变大的趋 势，原因也可解释为石粉由于“填充效应”造成浆 0 0 6 4 2 10 8 12 (a) LS−0 LS−5% LS−10% LS−15% LS−20% 10 Time/min Bleeding capacity/ % 20 30 40 70 50 60 0 0 6 4 2 8 (b) LS−bulk LS−60 LS−33 LS−21 LS−8 10 Time/min Bleeding capacity/ % 20 30 40 70 50 60 图 4    石粉对赤泥基注浆材料泌水率的影响. （a）不同质量分数石粉；（b）不同平均粒径石粉 Fig.4    Effect of limestone powder on bleeding rate of red mud–based grouting material: (a) different mass fractions of LS; (b) different mean particle sizes of LS 0 520 480 600 560 640 520 480 600 560 640 (a) LS−0 LS−5% LS−10% LS−15% LS−20% 1000 Time/s Viscosity/(mPa·s) 200 400 800 600 0 1000 Time/s 200 400 800 600 (b) LS−bulk LS−60 LS−33 LS−21 LS−8 Viscosity/(mPa·s) 图 5    石粉对赤泥基注浆材料黏度时变性的影响. （a）不同质量分数石粉；（b）不同平均粒径石粉 Fig.5     Effect  of  limestone  powder  on  time-dependent  behavior  of  viscosity  of  red  mud –based  grouting  material:  (a)  different  mass  fractions  of  LS; (b) different mean particle sizes of LS · 772 · 工程科学学报，第 43 卷，第 6 期