聚丙烯纤维增强尾砂胶结充填体力学及流动性能研究

作者：侯永强; 尹升华^*; 赵国亮; 张鹏强; 杨世兴; 张敏哲; 刘洪斌

来源：材料导报, 2021, 35(19): 19030-19035.

• 聚丙烯纤维
• 尾砂胶结充填体
• 力学性能
• 流动性能
• 正交试验

针对聚丙烯纤维掺量、长度及矿渣掺量这三种因素对尾砂胶结充填体力学及流动性能的影响,进行正交试验设计。通过对试验结果进行极差和方差分析,得到了这三种因素对尾砂胶结充填体力学及流动性的影响程度和显著性影响因素,并借助扫描电镜(SEM)揭示了纤维对充填体力学性能的作用机理。研究结果表明:随着纤维掺量及长度的增加,充填料浆坍落度分别下降了8.7%和4.3%,说明纤维的掺入会对料浆流动性能产生不利的影响;充填体28 d抗压强度、抗拉强度均随着纤维掺量的增加呈先增加后减小的趋势,并在纤维掺量为0.6%时达到最大值,但纤维对充填体抗拉强度的改善效果明显优于对抗压强度的改善效果;矿渣的掺入对纤维增强尾砂胶结充填体流动性能无显著影响,但矿渣掺量的增加使得充填体抗压及抗拉强度分别降低了17.9%、19.7%,说明矿渣的掺入会对尾砂胶结充填体力学性能产生不利影响;纤维的掺入能够有效限制充填体裂纹的扩展,且随着纤维掺量的增加,充填体破坏特征由脆性向延性转变;纤维增强尾砂胶结充填体力学性能的关键在于纤维与砂浆基体界面存在粘结力,使得横跨于裂缝两侧的纤维能够形成"锚固"作用,从而提高充填体的整体力学性能。

• 单位
  金川集团股份有限公司; 北京科技大学; 金川镍钴研究设计院有限责任公司