1. 摘要
这篇文章是研究尾矿和胶结剂的物理、化学、矿物学特性对膏体试样短期与长期的无侧限抗压强度的影响。
144个试样，胶结剂配比4-7%，28天养护，确定UCS≥0.7MPa的最优配比。短期强度，T1和7wt.%的B1膏体试样强度最高，达到0.75MPa;T2 和B2 的强度<0.7MPa。这是由于 T2的高保水能力和B2中添加剂成分。长期强度，B2比B1好的多。360天后，B1强度损失40-42%， B2强度损失只有9-14%。
2. 引言
膏体由尾砂、水力胶结剂、水混合而成。将密度设定在70-80%，从而达到想要的浓度。
胶结剂的使用目的是产生力学强度。膏体的每个组成部分在它的短期和长期表现，以及在地下巷道中的输送，都有非常重要的作用。
硫化物的氧化会形成酸和硫酸盐，然后和膏体发生化学反应。这些反应会导致充填稳定性的降低，最后坍塌。甚至会导致矿山停产。
位于土耳其东北部的一个硫化物矿石选矿厂，产生大量酸水，以前会同尾砂一起排入缺氧的黑海。2000年以后，出于环保考虑，开始使用膏体充填。
本次研究就是以该选矿厂为背景，目的是评估不同的物理、化学、矿物学特性的尾砂和胶结剂，以及胶结剂的含量对膏体短期与长期强度和稳定性的影响。同时，考虑尾矿细度对膏体强度的影响。
3. 材料和方法
3.1 尾砂
一般来说，膏体中细颗粒（<20μm）的含量至少15wt.%,保证足够的水形成膏体。 T1和T2分别是76.52%和83.65%，满足要求。
分级好的材料包含所有的粒径，均匀系数为4-6，曲率系数1-3。从表1可知，可以认为T1和T2是分级比较好的尾砂。
3.2 胶结剂
这次研究中应用的B1和B2的化学成分和物理特性如表所示。两者不同之处在于，B2 的火山灰添加剂含量高于B1
3.3 膏体
膏体试样制成直径10cm,高度20cm的圆柱体，放于养护箱内养护，湿度70%。144个膏体试样，胶结剂的含量4-7%，养护28天，测量膏体短期强度。48个膏体试样，胶结剂含量7%，养护360天，测量膏体长期稳定性。T1和T2浓度分别是82.8%和81.5%
3.4 无侧限抗压强度试验
ELE Multiplex 5.0 数字机械检测仪，检测强度。法向负载能力50KN,每分钟1mm的位移速度。所有的实验都要做三次，得出平均强度值。
4. 结果和讨论
尾砂和胶结剂类型对膏体短期强度的影响
这是由于两种胶结剂的化学成分不同。 B1有更多的可溶性Si02，较少的不溶性残渣和添加剂。
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T2 试样含有更多的细颗粒和硅酸盐矿物，具有更高的保水能力。
180天后，试样强度降低可能是硫化物氧化的结果。黄铁矿氧化后，导致硫酸盐的产生，硫酸盐会和水化产物反应降低水泥的胶结能力并抑制膏体试样的强度。B2比B1含有更多的火山灰物质，添加了火山灰添加剂的胶凝剂虽然降低了强度发展速率，却可以提高抵抗硫酸盐侵蚀的能力。B1和B2在长期强度变现的差异主要是由于它们各自化学成分的不同。B1 中含有更多的CaO，富钙胶结剂特别容易受硫酸盐侵蚀的影响。
5. 结论
尾砂和胶结剂的物理、化学和矿物学特性对膏体试样短期强度和长期稳定性的影响得到了检验。
28天后，T1和7%的B1制成的试样强度≥ 0.7MPa，B2制成的试样强度< 0.7MPa。这是由于B1含有较多的可溶性SiO2和较少的硅酸盐和添加剂。T2比T1的强度低，由于含有更多的细颗粒和硅酸盐矿物。
180天后，膏体试样耐久性严重下降，这和硫化物的氧化阶段有关。同时，结果表明胶结剂中添加剂的含量也会对试样的短期强度和长期稳定性产生重要影响。火山灰添加剂含量越高，短期强度越差，但长期稳定性越好。