Non-isothermal mechanical behaviour of nano-cemented paste backfill

ABSTRACT: Cemented paste backfill (CPB) is a cementitious material composed of binders, water, additives and dewatered tailings extracted from mines. This paper presents experimental results from an ongoing research at the University of Ottawa on the effects of nano-SiO2 on the unconfined compressive strength (UCS) of CPB. Multiple samples were prepared and cured under room temperature and under two different temperature profiles mimicking the in-situ non-isothermal curing conditions of CPB structures. The UCS of regular and nano-CPB samples were tested after 1, 3, 7 and 28 days curing periods. The results show that CPB containing nano-SiO2 presented higher UCS over the whole curing period. The reason for the improvement in the mechanical strength is linked to increased binder hydration and the filler effect of the nano- material, which was corroborated by results obtained through TG/DTG analyses and electrical conductivity monitoring.

RÉSUMÉ: Le remblai en pâte cimentée (RPC) est un matériau composé de liants, d’eau, d’additifs et de résidus miniers déshydratés. Cet article présente les résultats expérimentaux d’une recherche en cours à l’Université d’Ottawa sur les effets de l’addition de nano-SiO2 sur la résistance de compression non confinée (UCS) du RPC. Plusieurs échantillons ont été préparés et durcis sous température ambiante ou sous des conditions non-isothermiques reproduisant les conditions in-situ des structures de RPC. L’UCS du RPC régulier et du nano-RPC ont été testés après 1, 3, 7 et 28 jours de durcissement. Les résultats montrent que le RPC contenant des nano-SiO2 présente des valeurs d’UCS plus élevées sur toute la période de durcissement. La raison de cette amélioration des propriétés mécaniques est reliée à l’accélération de l’hydratation du ciment et l’effet de remplissage des nanoparticules, ce qui a été corroboré par les résultats des analyses TG/DTG et par les résultats de la surveillance de la conductivité électrique.