全尾砂固結(jié)材料孔結(jié)構(gòu)參數(shù)的變化規(guī)律

鄧鵬海 游家梁 李朋（中國礦業(yè)大學(xué)（北京）資源與安全工程學(xué)院北京市海淀區(qū)100083）

在全尾砂固結(jié)材料中存在兩種類型的孔：一種是連通孔，另一種是封閉孔。全尾砂固結(jié)材料在脫水之后還剩余少部分水，連通孔就是這部分拌合水留下的空間，水泥水化凝結(jié)形成初始結(jié)構(gòu)時(shí)，這些水仍留存在全尾砂固結(jié)材料中，并占據(jù)之前的位置。隨著水化反應(yīng)的結(jié)束和長期暴露在空氣中，水分慢慢蒸發(fā)，材料逐步干燥，失去水分，原來被水占據(jù)的空間成為孔隙。封閉孔通常是由于某種原因產(chǎn)生的氣泡擠占原本屬于材料顆粒的空間，有可能是在攪拌過程中混入空氣產(chǎn)生這些氣泡，也有可能是振動(dòng)密實(shí)過程不夠徹底，混入的空氣氣泡沒有徹底排盡。這些在攪拌、脫水、成型、充填過程中沒有消除的氣泡，在全尾砂固結(jié)材料硬化成型后便形成了封閉孔。

用AutoPoreIV 9500型壓汞儀對(duì)表1中三種質(zhì)量濃度的全尾砂試塊進(jìn)行測(cè)試，得到的孔結(jié)構(gòu)相關(guān)參數(shù)如表2所示。

表1 全尾砂漿配合比

*C75中75表示質(zhì)量濃度為75%

表2 三種質(zhì)量濃度全尾砂漿的孔結(jié)構(gòu)參數(shù)

將表2中數(shù)據(jù)繪制成曲線圖，可以直觀地看到孔結(jié)構(gòu)參數(shù)隨養(yǎng)護(hù)時(shí)間和質(zhì)量濃度的變化規(guī)律，如圖所示。

圖1 孔結(jié)構(gòu)參數(shù)變化趨勢(shì)

從圖1可以看到，除個(gè)別點(diǎn)外，全尾砂固結(jié)材料的孔隙率、總孔隙量、平均孔徑隨著料漿濃度和養(yǎng)護(hù)齡期的增加而減小，孔總面積隨料漿濃度和養(yǎng)護(hù)齡期的增加而增加。從理論上來講，壓汞儀測(cè)量的孔結(jié)構(gòu)主要是存在于尾砂顆粒、膠凝材料顆粒之間的自由態(tài)水蒸發(fā)后留下的。這一方面反映出在濃度一定的情況下，隨著養(yǎng)護(hù)齡期的增加，水泥水化反應(yīng)時(shí)間增長，水化反應(yīng)更充分，更多的水泥參與水化反應(yīng)生成水化產(chǎn)物，水分含量隨之降低，材料中的孔隙被不斷生成的水化產(chǎn)物占據(jù)；另一方面，料漿濃度增加，養(yǎng)護(hù)期內(nèi)水化反應(yīng)之后剩余的水分減少，原本應(yīng)被水分占據(jù)的空間減少，相同養(yǎng)護(hù)齡期下，料漿濃度大的樣品孔隙率自然會(huì)相應(yīng)降低。