侯运炳等：冻融循环对全尾砂固结体力学性能影响及无损检测研究 1435 表1全尾砂化学成分（质量分数） Table 1 Chemical composition of unclassified tailings % Mgo Al203 SiOz Na,O MnO Fe2O3 总计 2.413 3.849 82.052 2.461 0.179 0.021 8.003 98.978 100 配制成质量分数为78%的料浆，每种质量配比的 90 料浆均按龄期为3、7、28d组合制作标准件，共 80 0 9个组合，每组15个试件，每组试件进行的冻融循 60 环次数分别为0次、5次、10次、15次和20次，为 减小试验误差，每个冻融循环次数的试样个数均 40 为3个，取其平均值.固结体试样如图2所示.试 20 样制备步骤：1)选择内径50mm,高度为100mm 10 的柱状高透明亚克力管为模具；2)将称量好的水 100 泥、全尾砂、自来水分别倒入搅拌锅中，用搅拌机 粒径μm 进行充分搅拌；3)将模具擦拭干净，在内壁均匀刷 图1全尾砂粒径分布 涂一薄层润滑油，以便于脱模：4)用刮刀将料浆刮 Fig.I Grain-size distribution of the unclassified tailings 入试模，用振动棒振捣，使其均匀密实，并将试样 表2全尾砂基木物理参数 Table 2 Physical parameters of unclassified tailings 密度/gcm) 容重(gcm) didum do/μm dsoum deo/μm 不均匀系数，C 曲率系数，C。 2.8 1.62 14.55 26.60 38.30 54.27 3.730 0.896 表面抹平进行编号，编号C478-0表示灰砂比为 1.3.1冻融循环试验 1:4、质量分数为78%、冻融循环次数为0次的固 将养护到规定龄期的试样，进行冻融循环，为 结体试样，其余编号以此类推：5)将试模静置24h 了保证试样完全冻结和彻底融化，每一轮冻融循 后拆模，拆模后将试样放入温度为20吐1℃、湿度≥ 环需在-20℃的恒温冰箱中冻结12h,随后放置在 95%的养护箱进行标准养护，养护龄期分别为3、 室温+20℃中的恒温恒湿养护箱中融化12h,一 7、28d. 个冻融循环周期为24h,冻融循环次数为0、5、 10、15和20次 1.3.2无损检测试验 电阻率测试.试样的电阻率采用二极法进行 测量-剧测量方法如图3(a)所示.将测出的电流 和电压用公式(1)求出试样的电阻率 吃 (1) 式中：p为固结体电阻率，2m;A为试样横截面 50 mm 积，m2;R为固结体试样的电阻，2；L为固结体高 图2全尾砂固结体试样 度，m. Fig.2 Specimens of cemented mass of unclassified tailings 超声波波速测试.采用ZBL-U510非金属超声 13试验过程 检测仪测量通过试样的超声波波速，测试时该声 对达到规定养护龄期的试样进行冻融循环试 波仪的发射和接收探头接触用黄油耦合试样的端 验，达到预定设计冻融循环次数后，对试样的电阻 面，确保试样与探头接触良好2-1)如图3(b)所 率、超声波波速、无侧限抗压强度、表观及内部微 示.超声波在材料中的传播速率，一般采用式(2) 观结构进行测量并记录 计算.配制成质量分数为 78% 的料浆，每种质量配比的 料浆均按龄期为 3、7、28 d 组合制作标准件，共 9 个组合，每组 15 个试件，每组试件进行的冻融循 环次数分别为 0 次、5 次、10 次、15 次和 20 次，为 减小试验误差，每个冻融循环次数的试样个数均 为 3 个，取其平均值. 固结体试样如图 2 所示. 试 样制备步骤：1）选择内径 50 mm，高度为 100 mm 的柱状高透明亚克力管为模具；2）将称量好的水 泥、全尾砂、自来水分别倒入搅拌锅中，用搅拌机 进行充分搅拌；3）将模具擦拭干净，在内壁均匀刷 涂一薄层润滑油，以便于脱模；4）用刮刀将料浆刮 入试模，用振动棒振捣，使其均匀密实，并将试样 表面抹平进行编号 ，编号 C478-0 表示灰砂比为 1∶4、质量分数为 78%、冻融循环次数为 0 次的固 结体试样，其余编号以此类推；5）将试模静置 24 h 后拆模，拆模后将试样放入温度为 20±1 ℃、湿度≥ 95% 的养护箱进行标准养护，养护龄期分别为 3、 7、28 d. 1.3    试验过程 对达到规定养护龄期的试样进行冻融循环试 验，达到预定设计冻融循环次数后，对试样的电阻 率、超声波波速、无侧限抗压强度、表观及内部微 观结构进行测量并记录. 1.3.1    冻融循环试验 将养护到规定龄期的试样，进行冻融循环，为 了保证试样完全冻结和彻底融化，每一轮冻融循 环需在−20 ℃ 的恒温冰箱中冻结 12 h，随后放置在 室温+20 ℃ 中的恒温恒湿养护箱中融化 12 h[11] ，一 个冻融循环周期为 24 h，冻融循环次数为 0、 5、 10、15 和 20 次. 1.3.2    无损检测试验 电阻率测试. 试样的电阻率采用二极法进行 测量[7−8] . 测量方法如图 3（a）所示. 将测出的电流 和电压用公式（1）求出试样的电阻率. ρ=R A L （1） ρ A R L 式中 ： 为固结体电阻率 ， Ω·m； 为试样横截面 积 ，m 2 ； 为固结体试样的电阻，Ω； 为固结体高 度，m. 超声波波速测试. 采用 ZBL-U510 非金属超声 检测仪测量通过试样的超声波波速，测试时该声 波仪的发射和接收探头接触用黄油耦合试样的端 面，确保试样与探头接触良好[12−13] ，如图 3（ b）所 示. 超声波在材料中的传播速率，一般采用式（2） 计算. 表 1 全尾砂化学成分（质量分数） Table 1  Chemical composition of unclassified tailings % MgO Al2O3 SiO2 CaO Na2O MnO Fe2O3 总计 2.413 3.849 82.052 2.461 0.179 0.021 8.003 98.978 表 2 全尾砂基本物理参数 Table 2 Physical parameters of unclassified tailings 密度/(g·cm−3) 容重/(g·cm−3) d10/μm d30/μm d50/μm d60/μm 不均匀系数，Cu 曲率系数，Cc 2.8 1.62 14.55 26.60 38.30 54.27 3.730 0.896 1000 100 10 1 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 累积分布/% 粒径/μm 图 1    全尾砂粒径分布 Fig.1    Grain-size distribution of the unclassified tailings 50 mm 100 mm 图 2    全尾砂固结体试样 Fig.2    Specimens of cemented mass of unclassified tailings 侯运炳等： 冻融循环对全尾砂固结体力学性能影响及无损检测研究 · 1435 ·