1460 工程科学学报，第42卷，第11期 强度与3d强度相比降低幅度更大.从图1可以看 各龄期强度比G2L2J0稍有降低.这是由于脱硫石 出，赤泥主要矿物成分为加藤石和钙霞石，非晶相 膏增加了充填材料水化体系中的SO+和Ca2*浓度， 成分较少，矿物几乎不参加水化反应，粉煤灰中含有 与液相中的OH和AIO5等离子作用，通过浓度差 活性二氧化硅、铝酸三钙等成分，在碱性离子的激 扩散聚集在一起形成钙矾石，提高充填体强度！ 发作用下发生地质聚合反应，可以水化产生硅铝 但是由于脱硫石膏中大部分为二水硫酸钙，溶解 酸盐矿物，提高充填材料强度刀赤泥量过少不足 度较低，提高脱硫石膏掺量，在相同浓度下，降低了 以激发粉煤灰活性，赤泥量过多，非晶相成分减少， 粉煤灰等胶凝材料的比例，同时由于脱硫石膏及 充填体强度降低.综合考虑各龄期强度及赤泥、 赤泥中含有K、Na等易溶的强电解质杂质，溶解 粉煤灰的利用率，确定赤泥：粉煤灰比例为4：6 于水后，溶液中总离子浓度增大，离子间静电斥力 2.2赤泥-粉煤灰-脱硫石膏-石灰-激发剂充填材 增强，形成“离子氛”，S02+和Ca+受到牵制，有效浓 料性能分析 度降低，G3L2J0各龄期强度稍有降低.由于钙 赤泥、粉煤灰细度高，需水量大.当总用水量 矾石生长迅速，在几分钟之内便可快速析出附着在 低时，充填料浆流动性差，增加用水量，充填料浆 粉煤灰表面，抑制了粉煤灰的火山灰效应，同时S0? 易发生泌水和沉缩.实验中分别研究了不同摻量 和Ca2的消耗，释放出大量结合水，因此脱硫石膏能 脱硫石膏、石灰和激发剂对充填料浆抗压强度、 够明显提高浆体流动度.随着脱硫石膏摻量的增加， 流动度及体积稳定性的影响 初始流动度不断增加，60min流动度损失减小， 不同摻量脱硫石膏实验结果如图3，随着脱硫 G3L2J0初始流动度最大，60min流动度不损失 石膏掺量的增加，G2L2J0与G1L2J0相比，3d强度 实验中研究了石灰掺量对充填体强度及流动 提高了0.4MPa,28d强度提高了0.6MPa,G3L2J0 度的影响，实验结果如图4.从结果可以看出，G2L2J0 4.0 240 -GIL2J0 3.5 -◆-G2L2J0 230 鈿Original state ▲-G3L2J0 6u min 220 3.0 210 2.5 200 190 180 15 170 1.0 160 0.5 150 用 14 21 28 GIL2J0 G2L2J0 G3L2J0 Curing time/d Number 图3 脱硫石膏对强度及流动度影响 Fig.3 Effect of desulfurized gypsum on strength and fluidity 3.3 210 ■-G2L1J0 Original state ◆-G2L2J0 200 细60min 2.8 G2L3J0 190 2.3 180 1.8 13 160 0. 150 14 21 28 G2L1J0 G2L2J0 G2L3J0 Curing time/d Number 图4石灰对强度和流动度影响 Fig.4 Effect of lime on strength and fluidity强度与 3 d 强度相比降低幅度更大. 从图 1 可以看 出，赤泥主要矿物成分为加藤石和钙霞石，非晶相 成分较少，矿物几乎不参加水化反应，粉煤灰中含有 活性二氧化硅、铝酸三钙等成分，在碱性离子的激 发作用下发生地质聚合反应，可以水化产生硅铝 酸盐矿物，提高充填材料强度[17] . 赤泥量过少不足 以激发粉煤灰活性，赤泥量过多，非晶相成分减少， 充填体强度降低. 综合考虑各龄期强度及赤泥、 粉煤灰的利用率，确定赤泥∶粉煤灰比例为 4∶6. 2.2    赤泥–粉煤灰–脱硫石膏–石灰–激发剂充填材 料性能分析 赤泥、粉煤灰细度高，需水量大. 当总用水量 低时，充填料浆流动性差，增加用水量，充填料浆 易发生泌水和沉缩. 实验中分别研究了不同掺量 脱硫石膏、石灰和激发剂对充填料浆抗压强度、 流动度及体积稳定性的影响. 不同掺量脱硫石膏实验结果如图 3，随着脱硫 石膏掺量的增加，G2L2J0 与 G1L2J0 相比，3 d 强度 提高了 0.4 MPa，28 d 强度提高了 0.6 MPa，G3L2J0 SO2+ 4 AlO− 2 SO2+ 4 SO2+ 4 各龄期强度比 G2L2J0 稍有降低. 这是由于脱硫石 膏增加了充填材料水化体系中的 和 Ca2+浓度， 与液相中的 OH–和 等离子作用，通过浓度差 扩散聚集在一起形成钙矾石，提高充填体强度[12] . 但是由于脱硫石膏中大部分为二水硫酸钙，溶解 度较低，提高脱硫石膏掺量，在相同浓度下，降低了 粉煤灰等胶凝材料的比例，同时由于脱硫石膏及 赤泥中含有 K +、Na+等易溶的强电解质杂质，溶解 于水后，溶液中总离子浓度增大，离子间静电斥力 增强，形成“离子氛”， 和 Ca2+受到牵制，有效浓 度降低，G3L2J0 各龄期强度稍有降低[19] . 由于钙 矾石生长迅速，在几分钟之内便可快速析出附着在 粉煤灰表面，抑制了粉煤灰的火山灰效应，同时 和 Ca2+的消耗，释放出大量结合水，因此脱硫石膏能 够明显提高浆体流动度. 随着脱硫石膏掺量的增加， 初始流动度不断增加， 60 min 流动度损失减小， G3L2J0 初始流动度最大，60 min 流动度不损失. 实验中研究了石灰掺量对充填体强度及流动 度的影响，实验结果如图 4. 从结果可以看出，G2L2J0 3 7 14 21 28 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 Compressive strength/MPa Curing time/d G1L2J0 G2L2J0 G3L2J0 G1L2J0 G2L2J0 G3L2J0 150 160 170 180 190 200 210 220 230 240 Fluidity/mm Number Original state 60 min 图 3    脱硫石膏对强度及流动度影响 Fig.3    Effect of desulfurized gypsum on strength and fluidity 3 7 14 21 28 0.8 1.3 1.8 2.3 2.8 3.3 Compressive strength/MPa Curing time/d G2L1J0 G2L2J0 G2L3J0 G2L1J0 G2L2J0 G2L3J0 150 160 170 180 190 200 210 Fluidity/mm Number Original state 60 min 图 4    石灰对强度和流动度影响 Fig.4    Effect of lime on strength and fluidity · 1460 · 工程科学学报，第 42 卷，第 11 期