充填料浆中气泡作用机理及其流变特性演变规律

充填料浆是由固-液-气三相组成的悬浮体,长期以来有关充填料浆研究重点多是固-液两相的流变特性,而气相因素对于具有复杂流变特性的料浆影响却鲜有报道.气相成分可以显著降低充填浆体的屈服应力、黏度,对于改善管道输送性能、降低管道磨损等方面具有显著优越性.首先,通过控制引气剂(TTAB)掺量调节料浆含气量,并测定充填料浆表面张力、空气体积分数、流变性能等参数,探寻料浆中气泡对其流变性能的影响规律.其次,引入毛细管力(Fcay)、无量纲屈服应力(τref/τy)气泡演变模型来分析料浆内气泡演变特征,以期探明气泡对料浆流变特性的作用机理.结果表明,当充填料浆含气量较低时(＜12.5％),气相因素对悬浮体料浆流变特性影响甚微,而伴随含气量增加气泡对充填料浆流变特性的影响愈发显著.引气剂作用下气泡表面对料浆内细颗粒体产生斥力,降低了水泥、固废(尾砂)等细颗粒的吸附力,导致料浆屈服应力表现为递减趋势,其流动性呈现增强趋势.基于毛细管力(Fcay)与无量纲屈服应力(τref/τy)理论分析了充填料浆不同含气量下流变特性演变机制,当含气量增加(12.5％～27.7％),料浆的表面张力、屈服应力降低,气泡挤压变形;高含气量下(接近28.6％),料浆内气泡极易破裂.另外,气泡滞留充填体内部导致强度劣化,为此就气泡对充填体力学性能影响及其解决措施开展了探索,并提出了3点有效措施.通过揭示气泡对于充填料浆流变特性影响与其演变特征规律,为高泡充填减阻减磨技术发展提供理论支撑.