TGRM 087-2023 胶结充填体室内制备与力学性能测试技术规范

ICS73.020CCSD15GRMT/GRM087—2023胶结充填体室内制备与力学性能测试技术规范Standardforcementedtailingsbackfilllaboratorypreparationandmechanicalpropertiestesting2023-12-29发布 2024-01-01实施中关村绿色矿山产业联盟  发布T/GRM087T/GRM087—2023目 次前言 II范围 1规范性引用文件 1术语和定义 1室内制备 2试件养护 3单轴抗压强度试验 3直剪剪切强度试验 4劈裂抗拉强度试验 4三轴压缩强度试验 5I前 言本文件按照GB/T1.1—2020《标准化工作导则 第1部分：标准化文件的结构和起草规则》的规定起草。本文件由中关村绿色矿山产业联盟提出并归口。（北京II胶结充填体室内制备与力学性能测试技术规范范围本文件适用于金属、非金属矿山细颗粒含量较高的全尾砂胶结充填体室内制备与力学性能测试。规范性引用文件（包括所有的修改单适用于本文件。GB/T39988全尾砂膏体制备与堆存技术规范GB/T50081混凝土物理力学性能试验方法标准GB/T50123土工试验方法标准GB/T51450金属非金属矿山充填工程技术标准JG/T237混凝土试模术语和定义下列术语和定义适用于本文件。矿山充填 minebackfill采用砂、石以及其他物料，对地下采矿形成的空区回填的作业过程。全尾砂 totaltailings金属、非金属矿山矿石选别后排出的未经分选的全粒级尾砂。胶凝材料 cementitiousmaterial在物理、化学作用下，从浆体变成坚固的石状体，并胶结其他物料，制成有一定机械强度复合固体的物质。充填料浆 backfillslurry全尾砂、胶凝材料、水以及外加剂（依需要添加）充分拌合后的固液混合物。胶结充填体 cementedtailingsbackfill以全尾砂为主要材料，根据设计需要添加胶凝材料和外加剂等材料，与水充分拌合，固化后具有强度的工程材料。单轴抗压强度 uniaxialcompressivestrength试件在单向受压至破坏时，单位面积上承受的压力。劈裂抗拉强度 splittingtensilestrength圆柱体试件上下表面中间承受均布压力劈裂破坏时，压力作用的竖向平面内产生近似均布的拉应力。1直剪剪切强度 directshearstrength在固定垂直载荷作用下，试件受水平载荷破坏时承受的剪应力。三轴压缩强度 triaxialcompressionstrength试件在三向受压缩状态下抵抗的最大轴向应力。内摩擦角 frictionangle试件破坏极限平衡时剪切面上的正应力和内摩擦力形成的合力与该正应力形成的夹角。黏聚力 cohesion同种物质内部相邻各部分之间的相互吸引力。室内制备胶结充填体制备主要材料可包括全尾砂、胶凝材料、水及外加剂。全尾砂宜为矿山采选后的产物，胶凝材料宜使用水泥等具有胶结性能的物料，水可选用蒸馏水，也可根据试验要求，选用自来水。制作流程30%～70%，用电动搅拌机搅拌均匀，时间不应少于5min，待拌合料浆无明显固液分离现象方可停止搅拌。JG/T237表1 试模技术要求项目技术要求试模内表面和上口面粗糙度Ra不应大于3.2μm内部尺寸误差不应大于公称尺寸的0.2%，且不应大于1mm。夹角90°±0.2°平面度不应大于0.03mm缝隙不应大于0.1mm耐用性在正常使用情况下，试模应至少正常使用50次或当使用少于50次时，使用期应至少为6个月模具内部宜均匀涂抹一薄层矿物油。充填料浆搅拌均匀后应沿内壁缓慢倒入模具内，应去除料浆内部气泡，可用振动台振实、人工插捣或插入式振捣等方法。胶结充填体室内制备工艺流程宜按图1实施。2图1 胶结充填体室内制备工艺流程图试件养护制备环境20℃±5养护设备养护箱内应具备温度和湿度传感器，实时监测箱内环境变化。养护箱上下层板应采用多孔刚性硬质材料。养护箱内温度应为20℃±2℃，相对湿度应为95%±5%。养护箱内各区域温度湿度宜一致，差值不应超过恒定温度湿度的0.5%。养护技术试件拆模后应对试件编号，试件表面应有明显和持久的标记，且不应破坏试件。试件表面不应有直径或深度超过1mm的孔洞，否则应按废件处理。试件应放在养护箱内的架子上，彼此间隔距离不应少于20mm。从搅拌加水开始计时，测试试件的养护龄期可设置为3d、7d、28d，也可根据设计龄期或需要确定。对于超细全尾砂胶结充填体，宜测试56d及以上龄期强度。单轴抗压强度试验试件尺寸与数量试件应为70.7mm×70.7mm×70.7mm2.0～2.5，直径可取39.1mm或50mm。每组测试试件应至少为3个。压力设备刚性压力板应光滑平整，定期更换。试件破坏载荷宜为量程的20%～80%。示值相对误差应为±1%。加载方式应采用应变控制。加载速率不宜大于0.6mm/min。试验步骤试件到达养护龄期后，应从养护箱中取出及时试验，应将试件表面擦拭干净，测量尺寸，对外观检查。3试验前，应将试验机上下承压板面擦拭干净。试件应置于上下承压板之间，试件轴心应与承压板中心对准，在两者间均匀涂抹耦合剂。启动试验机，试件表面与上下承压板应均匀接触。加载时应按本文件6.2.5的规定，持续加载直至试件破坏，应记录破坏载荷。单轴抗压强度试件单轴抗压强度应按下式计算：σ=Fc S (1)式中：��为单轴抗压强度，kPa；F为轴向压力，kN；S为试件横截面积，m2。试件强度值应取3个试件测量值的算数平均值，应精确到10kPa。当3个测量值中的最大值或最小值中有一个与中间值的差值超过中间值的15当最大值和最小值与中间值的差值均超过中间值的15%时，该组试件的试验结果应无效。直剪剪切强度试验试件尺寸与数量7.1.1 试件应为70.7×70.7×70.7mm的立方体。7.1.2 每组测试试件应至少设置4种不同垂直压力进行剪切试验，根据试件的强度施加各级垂直压力，垂直压力的各级差值应相等，也可取垂直压力梯度为100kPa、200kPa、300kPa、400kPa。压力设备试件破坏载荷宜为水平载荷量程的20%～80%。位移示值相对误差应为±0.2%，压力示值相对误差应为±1%。加载方式应采用应变控制。水平加载速率宜为0.8mm/min～1.2mm/min。试验步骤试验时，应取出剪切容器的加压盖，将上下盒对准，插入固定销。养护好的试件应放入剪切盒，并在上方依次放好加压盖、钢珠和加力框架。垂直载荷应按本标准7.1.2的规定施加。拔出固定销，按本标准7.2.4规定的加载速率剪切，试件宜在3min～5min内剪损。盒。直剪剪切强度试件直剪剪切强度应按下式计算：

τ=TA (1)式中：τ为直剪剪切强度，kPa；T为水平载荷，kN；A为试件的初始面积，m2。劈裂抗拉强度试验试件尺寸与数量试件可采用圆柱体，高度与直径之比应为2.0～2.5，直径可取39.1mm或50mm。每组测试试件应至少为3个。4压力设备压力设备应符合本标准6.2的规定。试验步骤试件到达养护龄期后，应采用游标卡尺测量试件高度和直径，并记录测量结果。加载时应按本文件8.2.5的规定，持续加载直至试件破坏，同时记录破坏载荷。劈裂抗拉强度胶结充填体上下表面中间承受均布压力劈裂破坏时，试件劈裂抗拉强度应按下式计算：σT=

2FπDH (1)式中：σT为劈裂抗拉强度，kPa；F为轴向载荷，kN；D、H分别为圆柱体试件的直径和高度，m。三轴压缩强度试验试件尺寸与数量试件可采用圆柱体，高度与直径之比应为2.0～2.5，直径可取39.1mm或50mm。每组测试试件应至少设置4种周围压力，周围压力可根据工程的实际受力情况确定，也可取周围压力梯度为100kPa、200kPa、300kPa、400kPa。压力设备试件破坏载荷宜为轴向载荷的20%～80%。位移示值相对误差应为±0.2%，压力示值相对误差应为±1%。加载方式应采用应变控制。加载速率不宜大于0.6mm/min。试验步骤试件到达养护龄期后，应采用游标卡尺测量试件高度和直径，并记录测量结果。压力室罩安装时应先将活塞提升，安装后，应将活塞对准试件帽中心，并均匀旋紧螺丝。周围压力施加时，应打开周围压力阀，按本文件9.1.2的规定执行。施加载荷应按本文件9.2.43%～5%的轴向应变。轴向载荷无明显降低时，应继续加载至轴向应变的10%～15%。三轴压缩强度试件三轴压缩强度应按下式计算：σ-σ=F1 3 A (1)式中：(σ