全尾砂固结材料孔结构参数的变化规律

邓鹏海 游家梁 李朋（中国矿业大学（北京）资源与安全工程学院北京市海淀区100083）

在全尾砂固结材料中存在两种类型的孔：一种是连通孔，另一种是封闭孔。全尾砂固结材料在脱水之后还剩余少部分水，连通孔就是这部分拌合水留下的空间，水泥水化凝结形成初始结构时，这些水仍留存在全尾砂固结材料中，并占据之前的位置。随着水化反应的结束和长期暴露在空气中，水分慢慢蒸发，材料逐步干燥，失去水分，原来被水占据的空间成为孔隙。封闭孔通常是由于某种原因产生的气泡挤占原本属于材料颗粒的空间，有可能是在搅拌过程中混入空气产生这些气泡，也有可能是振动密实过程不够彻底，混入的空气气泡没有彻底排尽。这些在搅拌、脱水、成型、充填过程中没有消除的气泡，在全尾砂固结材料硬化成型后便形成了封闭孔。

用AutoPoreIV 9500型压汞仪对表1中三种质量浓度的全尾砂试块进行测试，得到的孔结构相关参数如表2所示。

表1 全尾砂浆配合比

*C75中75表示质量浓度为75%

表2 三种质量浓度全尾砂浆的孔结构参数

将表2中数据绘制成曲线图，可以直观地看到孔结构参数随养护时间和质量浓度的变化规律，如图所示。

图1 孔结构参数变化趋势

从图1可以看到，除个别点外，全尾砂固结材料的孔隙率、总孔隙量、平均孔径随着料浆浓度和养护龄期的增加而减小，孔总面积随料浆浓度和养护龄期的增加而增加。从理论上来讲，压汞仪测量的孔结构主要是存在于尾砂颗粒、胶凝材料颗粒之间的自由态水蒸发后留下的。这一方面反映出在浓度一定的情况下，随着养护龄期的增加，水泥水化反应时间增长，水化反应更充分，更多的水泥参与水化反应生成水化产物，水分含量随之降低，材料中的孔隙被不断生成的水化产物占据；另一方面，料浆浓度增加，养护期内水化反应之后剩余的水分减少，原本应被水分占据的空间减少，相同养护龄期下，料浆浓度大的样品孔隙率自然会相应降低。