盐卤腐蚀环境中胶结充填体的强度演化与细观损伤机理

摘要

为研究滨海矿区井下人工充填矿柱的盐卤腐蚀机理,并为充填材料耐腐蚀性能的提升提供技术参考,对不同腐蚀时间条件下的材料力学性能和细微观结构进行了研究。通过单轴压缩试验,分析了腐蚀时间对强度性能的影响规律,并利用计算机层析扫描(CT)和显微图像探究了试件在盐卤腐蚀作用下的细观损伤演化规律和微观机理。结果表明:随着腐蚀时间从0增至360 d,胶结充填体的抗压强度和弹性模量逐渐下降,变化速率先慢后快;胶结充填材料内部的细观裂隙随着腐蚀时间的增加逐渐扩张,由CT扫描图像计算的面裂隙率呈指数型增长,表明充填体结构损伤程度不断提高;适当增加充填料浆的质量分数有利于力学性能的增强,但效果在长期腐蚀作用下逐渐减弱;胶结充填体的抗压强度与面裂隙率呈负线性相关关系,说明采用CT扫描对预测充填体在腐蚀过程中的强度折减规律是合理可行的;在盐卤环境的长期作用下,腐蚀性离子的侵入和电化学作用使得水化产物的微观形态发生演变,孔隙逐渐扩张,结构的黏结程度下降,最终导致胶结充填材料力学性能发生弱化。