·1308· 工程科学学报，第39卷，第9期 21%时，试样的7d、28d强度增加趋于稳定 过低无法激发铜炉渣活性，相对“过量”的OHˉ离子抑 试样单轴抗压强度与NaOH掺量之间的关系如图 制了其他激发剂与铜炉渣反应生成水化产物的聚合作 3(b)所示.从图3(b)可见，总体上试样的7d强度随 用)，从而降低了试样强度.当NaOH掺量在0~ 着NaOH的掺量增加而增大.但在NaOH质量分数低 2.5%时，试样28d强度与其正相关，且具有良好的线 于1%时，试样7d强度略微下降，推测是由于Na0H 性关系. 4.0r (b) 28d 3.2 3.2 28d 2.4 24 7 1.6 1.6 0.8 0.8 10 20 0 40 石灰质量分数% NaOH质量分数/% 4.0r ) 28d 3.2 2.4 d ◆ 1.6 0.8 对照组28d 0 0.1 0.2 早强剂质量分数/% 图3不同激发剂对铜炉渣胶凝材料强度的影响 Fig.3 Effects of different activators on the strength of the cementitious materials 试样单轴抗压强度与早强剂掺量之间的关系如图 表5不同激发剂配比试样强度对比 3(c)所示.从图3(c)可见，试样的7d和28d强度增 Table 5 Contrast of sample intensity under different activator ratios 长率在各早强剂掺量范围内大致相同，说明早强剂仅 生石灰/NaOH/早强剂/ 强度/MPa 编号 对铜炉渣胶凝材料的早期强度有影响.当早强剂质量 铜炉渣质量比 7d 28d 分数低于0.1%时，对于提高试样强度作用明显，大于 1# 14:1:0.1:100 1.5 3.0 0.1%时试样28d强度趋于平稳，7d强度有下降趋势. 2# 28:2:0.1:100 2.4 3.3 因此，在对激发剂配比进行优化时，早强剂的质量分数 3# 28:2:0.2:100 2.6 3.5 为0.1%更为经济合理. 将仅添加早强剂的铜炉渣试样作为对照组，如图 差不大，所以2激发剂配比优于3.采用1*和2胶凝 3(c)可知，在未添加主激发剂的情况下，早强剂对提 材料作为充填固结剂，铜尾砂作为充填骨料，进行充填 高铜炉渣强度效果较差.因此，早强剂在主激发剂提 材料强度和流动性试验，并分析早强剂对充填固结体 供的碱性环境下才能发挥作用. 的流动性的影响，得到铜炉渣基充填材料优化配比，结 2.3充填材料配比试验 果如图4和表6所示. 根据激发剂配比试验结果，对比生石灰、NaOH、早 由图4可知，早强剂添加量小于0.1%时，可以明 强剂分别占铜炉渣的质量分数为14%、1%、0.1%； 显改善了充填材料流动性，其即作为早强剂，又可以作 28%、2%、0.1%:28%、2%、0.2%3组不同激发剂配 为充填材料泵送剂 比下铜炉渣胶凝材料强度，结果如表5所示 根据表6可见，在灰砂比为1：1时，1和2铜炉渣 根据表5可见，由于早强剂的添加量较少，2胶凝 充填材料固结体28d强度均可以达到1.0MPa,充填 材料成本低于3胶凝材料，两种材料的各龄期强度相 料浆流动性均较好.当地矿山采用阶段嗣后充填法开工程科学学报,第 39 卷,第 9 期 21% 时,试样的 7 d、28 d 强度增加趋于稳定. 试样单轴抗压强度与 NaOH 掺量之间的关系如图 3(b)所示. 从图 3(b)可见,总体上试样的 7 d 强度随 着 NaOH 的掺量增加而增大. 但在 NaOH 质量分数低 于 1% 时,试样 7 d 强度略微下降,推测是由于 NaOH 过低无法激发铜炉渣活性,相对“过量冶的 OH - 离子抑 制了其他激发剂与铜炉渣反应生成水化产物的聚合作 用[12] ,从而降低了试样强度. 当 NaOH 掺量在 0 ~ 2郾 5% 时,试样 28 d 强度与其正相关,且具有良好的线 性关系. 图 3 不同激发剂对铜炉渣胶凝材料强度的影响 Fig. 3 Effects of different activators on the strength of the cementitious materials 试样单轴抗压强度与早强剂掺量之间的关系如图 3(c)所示. 从图 3(c)可见,试样的 7 d 和 28 d 强度增 长率在各早强剂掺量范围内大致相同,说明早强剂仅 对铜炉渣胶凝材料的早期强度有影响. 当早强剂质量 分数低于 0郾 1% 时,对于提高试样强度作用明显,大于 0郾 1% 时试样 28 d 强度趋于平稳,7 d 强度有下降趋势. 因此,在对激发剂配比进行优化时,早强剂的质量分数 为 0郾 1% 更为经济合理. 将仅添加早强剂的铜炉渣试样作为对照组,如图 3(c)可知,在未添加主激发剂的情况下,早强剂对提 高铜炉渣强度效果较差. 因此,早强剂在主激发剂提 供的碱性环境下才能发挥作用. 2郾 3 充填材料配比试验 根据激发剂配比试验结果,对比生石灰、NaOH、早 强剂分别占铜炉渣的质量分数为 14% 、1% 、0郾 1% ; 28% 、2% 、0郾 1% ;28% 、2% 、0郾 2% 3 组不同激发剂配 比下铜炉渣胶凝材料强度,结果如表 5 所示. 根据表 5 可见,由于早强剂的添加量较少,2 #胶凝 材料成本低于3 #胶凝材料,两种材料的各龄期强度相 表 5 不同激发剂配比试样强度对比 Table 5 Contrast of sample intensity under different activator ratios 编号 生石灰/ NaOH/ 早强剂/ 铜炉渣质量比 强度/ MPa 7 d 28 d 1 # 14 颐 1 颐 0郾 1 颐 100 1郾 5 3郾 0 2 # 28 颐 2 颐 0郾 1 颐 100 2郾 4 3郾 3 3 # 28 颐 2 颐 0郾 2 颐 100 2郾 6 3郾 5 差不大,所以 2 #激发剂配比优于 3 # . 采用 1 #和 2 #胶凝 材料作为充填固结剂,铜尾砂作为充填骨料,进行充填 材料强度和流动性试验,并分析早强剂对充填固结体 的流动性的影响,得到铜炉渣基充填材料优化配比,结 果如图 4 和表 6 所示. 由图 4 可知,早强剂添加量小于 0郾 1% 时,可以明 显改善了充填材料流动性,其即作为早强剂,又可以作 为充填材料泵送剂. 根据表 6 可见,在灰砂比为 1颐 1时,1 #和 2 #铜炉渣 充填材料固结体 28 d 强度均可以达到 1郾 0 MPa,充填 料浆流动性均较好. 当地矿山采用阶段嗣后充填法开 ·1308·