高湿环境中磷尾矿基地质聚合物凝结硬化机理

为解决地质聚合物注浆材料在高湿环境中凝结硬化速率无法控制的问题,利用碱激发粉煤灰和磷尾矿制备地质聚合物注浆材料,研究其在采空区高湿环境中凝结硬化的主控因素.利用傅里叶红外光谱(Fourier transform infrared spectrome-ter,FTIR)、X射线衍射光谱(X-ray diffraction,XRD)和扫描电镜(scanning electron microscope,SEM)对地质聚合物的凝结过程、硬化结构特征和反应机理进行分析,得出以下结论:地质聚合物注浆材料的凝结硬化受水固比、粉煤灰添加量、激发剂碱浓度和模数的影响,调节地质聚合物的凝结硬化主要利用凝胶体的生成-分布-固化过程.水固比过高凝胶体会被稀释,过低会难以控制凝结时间;适当提高粉煤灰的添加量会促进地质聚合物的凝结;激发剂碱浓度的提高有助于原料中硅铝和钙质溶解,增加凝胶体的生成量,碱过量会导致地质聚合物泛碱;激发剂模数的增大会使浆液中的气体和水分难以排出,降低地质聚合物中各物质间的相互作用,增加地质聚合物的凝结时间.当水固比为0.5～0.75,粉煤灰和磷尾矿的质量比为1～1.2,H2 O和Na2 O的摩尔比为20～25,碱激发剂模数为1.5～2时,制备的地质聚合物可以满足凝结硬化的要求.