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近日,evo视讯青年教师陈顺满博士作为第一作者,在国际学术期刊《Construction and Building Materials》和《Arabian Journal of Geosciences》上发表系列科研论文“Coupled effects of curing stress and curing temperature on mechanical and physical properties of cemented paste backfill”、“Correlation of coupled effects of curing stress and curing temperature on the mechanical and physical properties of cemented paste backfill based on gray relational analysis”。上述论文系统研究了养护压力与养护温度耦合效应下膏体充填体的物理力学性能演化规律,并采用灰色关联分析方法对养护压力与养护温度耦合作用下膏体充填体物理力学性能的关联性进行了较为深入的研究。

膏体充填具有安全、经济、高效和环保的优势,对处理地表尾砂和解决井下采空区安全问题具有重要的意义,而膏体充填体的强度是井下采场稳定性的重要保证,传统的膏体充填体强度设计中,材料配合比确定均是在室内标准恒温恒湿条件下进行,研究表明,现场取样得到的充填体强度明显高于室内试样的强度(即设计强度),其原因在于室内标准恒温恒湿养护环境与井下膏体充填体的原位养护环境存在一定的差距。在保证膏体充填体强度的基础上,为了减少膏体充填的成本,众多学者对其进行了相关研究,大部分研究都是侧重于研究水泥掺量、膏体充填体的质量浓度、胶凝材料替代品和尾砂的粒级组成等,而关于养护压力与养护温度耦合作用下膏体充填体力学性能的研究鲜有报道。

鉴于此,本研究研发了膏体充填体多场耦合养护试验装置,基于室内实验,开展了养护压力与养护温度效应下膏体充填体的物理力学性能测试试验,研究了养护压力与养护温度效应下膏体充填体体积含水率、干密度、单轴抗压强度及应力-应变曲线的演化规律,借助XRD射线衍射分析和热重分析,对养护压力与养护温度效应下膏体充填体的微细观结构特性进行了研究;其次,在室内实验的基础上,借助灰色关联分析方法,分析了养护压力与养护温度对膏体充填体物理力学性能的关联性,进一步揭示了养护压力与养护温度对膏体充填体物理力学性能的影响机理。

该研究成果探明了养护压力与养护温度效应下膏体充填体的物理力学性能演化规律,对金属矿膏体充填体进行强度设计具有重要的指导意义,可为现场进行膏体充填体配合比设计提供一定的参考和借鉴,对加快我国绿色矿山建设具有重要的推动作用。

1 膏体充填体多场耦合养护实验装置

膏体充填体单轴抗压强度与养护压力关系曲线:(a) 20 °C (b) 35 °C (c) 50 °C

3 膏体充填体单轴抗压强度与养护温度关系曲线:(a) 0 kPa (b) 180 kPa (c) 360 kPa (d)540 kPa

4 养护压力与养护温度对膏体充填体物理力学性能影响的权重分布