矿业研究与开发

作者：汪华莉,何文贵,周凯

关键词：煤矸石;充填体;硫酸盐溶液;侵蚀性能;抗压强度;冻融循环

为解决富含离子矿井水的侵蚀作用导致充填体强度衰减甚至出现失稳的问题,开展了充填体抗硫酸盐侵蚀性能研究.利用煤矸石、高炉矿渣、电石渣、水玻璃等制备碱激发充填材料,开展不同龄期(3,7,28,56 d)和不同质量浓度(0、2％、4％、6％、8％、10％)硫酸盐溶液浸泡下充填体抗压强度试验,借助SEM 扫描电镜,揭示水化产物作用机理.然后,在冷冻温度-10 ℃条件下开展25次冻融循环试验,探究充填体强度及质量变化规律.结果表明:水化初期,充填材料抗压强度随着硫酸盐浓度的增加呈先上升后降低的趋势,当硫酸盐浓度为6％时,抗压强度值最大;水化后期,充填体抗压强度不断降低,且侵蚀速率与溶液浓度呈正相关.在冻融循环作用下,水化初期充填体强度明显降低,后期强度最大损失率为27.2％,整体质量损失率在3％以内.冰晶的膨胀导致包裹在骨料颗粒表面的钙矾石和 C-S-H 凝胶脱落,削减了胶凝产物间的黏结力,破坏了充填体骨架结构.随着水化龄期的增加,水化反应消耗了大量的自由水,使得参与冻融循环的自由水含量较少,在硫酸盐的侵蚀环境下,碱激发作用生成的铝硅酸盐类凝胶紧密搭接填充内部孔隙,充填体内部孔隙中产生的冻融损伤较小,有利于提升碱激发胶凝材料的抗冻性能.

来源：2023年第11期

《矿业研究与开发》期刊编辑部

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