966 工程科学学报，第42卷，第8期 90 500 (a) 80 b -7d-28d+-90d-150d ☑Initial setting time Final setting time 400 300 0 40 200 30 100 20 10 20 40 60 80 100 0 20406080 100 Mass fraction of PS/% Mass fraction of PS/% 图3磷渣掺量对CPCM固化性能影响.(a)凝结时间：(b)抗压强度 Fig.3 Effect of PS mass fraction on the cementitious material (CPCM)hardening properties:(a)setting time;(b)strength 成为碱激发剂，使得磷渣玻璃体解聚，胶凝活性得 灰掺量超过3%时，过量的Ca(OH)h削弱了C-S-H 以激发刀 等水化产物间的“黏结”，造成结构体强度降低.但 2.2不同碱性激发剂对CPCM固化性能影响 也有学者认为，生石灰反应后剩余较多f-CaO,会 2.2.1生石灰对CPCM固化性能影响 引起体系的体积安定性下降，劣化结构体强度， 图4(a)和(b)分别为不同生石灰掺量的CPCM 具体原因待进一步研究 凝结时间和抗压强度 2.2.2NaOH对CPCM固化性能影响 由图4可知，磷渣掺量为100%，生石灰掺量 不同NaOH掺量时CPCM凝结时间和抗压强 3%时，有利于磷渣活性激发，CPCM固化性能最 度如图5(a)和(b)所示 好.从凝结时间看，3%的生石灰使CPCM初、终 如图5(a)所示，NaOH可以明显缩短CPCM凝 凝时间分别缩短39.0%、40.8%.与CPO相当.从抗 结时间.且掺量超过4%时，初、终凝时间分别在155 压强度看，掺入3%的生石灰时，CPCM中期强度 和210min以内，凝结速度快于CPO.这表明NaOH 提高至40.6MPa,后期强度超过66.8MPa.对于关 对磷渣早期活性激发作用较强，可以加速CPCM 注充填体中后期强度的嗣后充填采矿法，CPCM 的早期水化.如图5(b)所示，NaOH可以明显提高 凝结时间和抗压强度与42.5P.0水泥基本相当，即 CPCM早期强度，对磷渣早期活性的激发强于生 磷渣100%，生石灰3%的CPCM(DL3)基本可等量 石灰.当NaOH掺量为6%时，CPCM早期强度最 替代水泥应用矿山嗣后充填.当生石灰掺量超过 高，达到46.8MPa,较无激发剂摻人时提高172.1%， 3%时，CPCM凝结时间变化较小，且不利于各龄 较CP0提高24.5%.进一步分析可知，NaOH对CPCM 期强度发展 后期强度改善作用较小 生石灰遇水生成Ca(OH)2,增加水化体系中 NaOH遇水后会迅速溶解，使整个水化体系pH Ca2+、O浓度.一方面，Ca+离子浓度增加，会导致 增大，OH迅速分布在磷渣颗粒表面.由于OH的 C-S-H更早的析出，另一方面OH浓度增加，会加 极化作用，磷渣玻璃体迅速解聚为活性SiO2、Al2O3, 速磷渣水化O,从而提高CPCM早中期强度.生石 进而与Ca(OH)2反应形成水化硅酸钙C-S-H和水 90 500(a) (b)-7d◆-28d+-90d150d 70 400 60 300 50 0 100 20 10 0 0 0 4 10 Mass fraction of quicklime/% Mass fraction of quicklime/% 图4生石灰掺量对CPCM固化性能影响.(a)凝结时间：(b)抗压强度 Fig.4 Effect of quicklime mass fraction on the CPCM hardening properties:(a)setting time;(b)strength成为碱激发剂，使得磷渣玻璃体解聚，胶凝活性得 以激发[17] . 2.2    不同碱性激发剂对 CPCM 固化性能影响 2.2.1    生石灰对 CPCM 固化性能影响 图 4（a）和（b）分别为不同生石灰掺量的 CPCM 凝结时间和抗压强度. 由图 4 可知，磷渣掺量为 100%，生石灰掺量 3% 时，有利于磷渣活性激发，CPCM 固化性能最 好. 从凝结时间看，3% 的生石灰使 CPCM 初、终 凝时间分别缩短 39.0%、40.8%，与 CPO 相当. 从抗 压强度看，掺入 3% 的生石灰时，CPCM 中期强度 提高至 40.6 MPa，后期强度超过 66.8 MPa. 对于关 注充填体中后期强度的嗣后充填采矿法，CPCM 凝结时间和抗压强度与 42.5P.O 水泥基本相当，即 磷渣 100%，生石灰 3% 的 CPCM（DL3）基本可等量 替代水泥应用矿山嗣后充填. 当生石灰掺量超过 3% 时 ，CPCM 凝结时间变化较小，且不利于各龄 期强度发展. 生石灰遇水生成 Ca(OH)2，增加水化体系中 Ca2+、OH−浓度. 一方面，Ca2+离子浓度增加，会导致 C−S−H 更早的析出，另一方面 OH−浓度增加，会加 速磷渣水化[10] ，从而提高 CPCM 早中期强度. 生石 灰掺量超过 3% 时，过量的 Ca(OH)2 削弱了 C−S−H 等水化产物间的“黏结”，造成结构体强度降低. 但 也有学者认为，生石灰反应后剩余较多 f−CaO，会 引起体系的体积安定性下降[18] ，劣化结构体强度， 具体原因待进一步研究. 2.2.2    NaOH 对 CPCM 固化性能影响 不同 NaOH 掺量时 CPCM 凝结时间和抗压强 度如图 5（a）和（b）所示. 如图 5（a）所示，NaOH 可以明显缩短 CPCM 凝 结时间，且掺量超过 4% 时，初、终凝时间分别在 155 和 210 min 以内，凝结速度快于 CPO. 这表明 NaOH 对磷渣早期活性激发作用较强，可以加速 CPCM 的早期水化. 如图 5（b）所示，NaOH 可以明显提高 CPCM 早期强度，对磷渣早期活性的激发强于生 石灰. 当 NaOH 掺量为 6% 时，CPCM 早期强度最 高，达到 46.8 MPa，较无激发剂掺入时提高 172.1%， 较CPO 提高24.5%. 进一步分析可知，NaOH 对CPCM 后期强度改善作用较小. NaOH 遇水后会迅速溶解，使整个水化体系 pH 增大，OH−迅速分布在磷渣颗粒表面. 由于 OH−的 极化作用，磷渣玻璃体迅速解聚为活性 SiO2、Al2O3， 进而与 Ca(OH)2 反应形成水化硅酸钙 C−S−H 和水 0 20 40 60 80 100 0 100 200 300 400 500 Setting time/min Mass fraction of PS/% Mass fraction of PS/% Initial setting time Final setting time (a) 0 20 40 60 80 100 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 Compressive strength/MPa (b) 7 d 28 d 90 d 150 d 图 3    磷渣掺量对 CPCM 固化性能影响. （a）凝结时间；（b）抗压强度 Fig.3    Effect of PS mass fraction on the cementitious material (CPCM) hardening properties: (a) setting time; (b) strength 0 100 200 300 400 500 Setting time/min (a) 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 Compressive strength/MPa (b) 0 3 6 9 Mass fraction of quicklime/% Mass fraction of quicklime/% Initial setting time Final setting time 0 2 4 6 8 10 7 d 28 d 90 d 150 d 图 4    生石灰掺量对 CPCM 固化性能影响. （a）凝结时间；（b）抗压强度 Fig.4    Effect of quicklime mass fraction on the CPCM hardening properties: (a) setting time; (b) strength · 966 · 工程科学学报，第 42 卷，第 8 期