Microstructural Evaluation of Paste Backfill durability


CİHANGİR F. , Erçıkdı B. , Kesimal A. , Deveci H. , Ocak S., Akyol Y.

Proceedings of the 24th International Mining Congress of Turkey, Antalya, Türkiye, 14 - 17 Nisan 2015, ss.266-282

  • Basıldığı Şehir: Antalya
  • Basıldığı Ülke: Türkiye
  • Sayfa Sayıları: ss.266-282

Özet

ÖZET Bu çalışmada sülfür içeriği yüksek normal atık (NA) ve şlam uzaklaştırılmış tesis atıklarından (deslimed atık; DA) hazırlanan macun dolgunun dayanım özellikleri; asit ve sülfat etkileri, porozite ve taramalı elektron mikroskop-noktasal kimyasal analizleri ile değerlendirilmiştir. Bağlayıcı oranının %5’ten %7’ye artırılmasıyla çimentoya kıyasla yaklaşık 3.23 kata kadar yüksek dayanım değerleri elde edilmiştir. Şlam uzaklaştırma işlemi dayanım artışına ve dolgu duraylılığına pozitif yönde etki etmiştir. DA kullanımında en iyi etkileşimi gözenek gelişimi bakımından normal çimento (CEM I 42.5R; NPÇ) örnekleri vermiştir. Bazı macun dolgu numunelerinde uzun dönemde dayanım kayıpları meydana gelmiştir. Gözeneklilik analizlerine göre, NA ve DA için bağlayıcı oranının %5’ten %7’ye çıkarılmasıyla porozite değerleri aktifleştirilmiş yüksek fırın cürufu (LSS-SG) örneklerinde %7.83, NPÇ numunelerinde ise %10.09 oranında azalmıştır. DA kullanılması durumunda bütün bileşimlerde porozitenin azaldığı ve poroziteli yapıda yaklaşık LSS-SG için %11.82 ve NPÇ için %20.52 oranında iyileşme sağlanmıştır. Taramalı elektron mikroskop analizlerine (SEM) göre uzun dönemde dolgu bünyesindeki gözeneklerin arttığı ve genişlediği, C-S-H ürünlerinin ise zayıfladığı gözlenmiştir. Asit ve sülfat etkileri nedeniyle Ca/Si oranları kür süresiyle birlikte düşmüştür. NPÇ kullanıldığı durumda C-S-H bünyesindeki Ca/Si oranı 28-360 günlük kür sürelerinde 1-3 aralığında ölçülürken, LSS-SG içeren numunelerde bu oran 0.4-1 aralığında elde edilmiştir. Elde edilen bulgulara göre, uzun dönemde görülen dayanım kayıplarının asit ve sülfat etkileri nedeniyle C-S-H yapısında meydana gelen heterojen yapıdan dolayı bağ kuvvetinin düşmesinden kaynaklanmıştır. Düşük Ca/Si oranına sahip LSS-SG numunelerinin asit ve sülfat etkilerine karşı daha dayanıklı olduğu görülmüştür.

ABSTRACT In this study, strength properties of paste backfill materials prepared from suphide rich full (FT) and deslimed tailings (DT) were investigated via acid and sulfate monitoring, porosity measurements and scanning electron microscopy tests by spot chemical analysis. 3.23 fold strength values were obtained in case of slag geopolimer activated with liquid sodium silicate (LSS-SG) with an increase in binder content from 5 wt.% to 7 wt.% than ordinary Portland cement (OPC) samples. Desliming of the total tailings was seen to a positive impact on strength development and backfill durability. Best interaction was obtained in case of DT and OPC in terms of porosity improvement. Some strength losses were observed to occur in long-term. According to porosity analysis, as the binder content was increased from 5 wt.% to 7 wt.% for FT and DT, total porosity was seen to decrease by 7.83% and 10.09% for LSS-SG and OPC samples, respectively. In case of DT, a refinement in porosity was obtained and decrease in total porosities up to 11.82% and 20.52% were observed for LSS-SG and OPC samples, respectively. Scanning electron microscopy analyses (SEM) showed that paste backfill had a loose structure due to the Ca leaching from C-S-H structure to neutralize the acid products and therefore the C-S-H products had been weakened. Ca/Si ratio of C-S-H decreased with curing time due to acid and sulfate attack. Ca/Si ratio was measured in the range of 1.0-3.0 and 0.4-1.0 for OPC and LSS-SG samples between 28-360 days curing period. According to the findings, strength loss derived from the weakened bond strength of cementitious products and heterogeneous structure of C-S-H due to acid and sulphate attack. LSS-SG has a pronounced resistance against acid and sulphate attack owing to lower Ca/Si ratio.