不同缓凝剂对膏体充填料浆性能的影响研究

为解决矿山现阶段充填系统中料浆凝结时间过快而频发的堵管问题,选择硼砂、氯化钡、纳米氧化锌和蔗糖4种高效缓凝剂,探究不同掺量(0.5%、1%、1.5%、2%)缓凝剂对料浆流变性能、流动性能、凝结时间及力学性能的影响规律,并借助XRD和SEM手段阐述水化产物组成及微观结构演化。研究结果表明:料浆流变曲线符合Herschel-Bulkley模型,氯化钡、硼砂和蔗糖均可提升充填料浆的流动性能,但纳米氧化锌具有较大的比表面积,易吸附自由水而导致料浆流动性能变差;缓凝剂均对充填料浆表现出缓凝作用,且掺量越大,缓凝效果越显著,4种缓凝剂的缓凝效果的显著排序为氯化钡>硼砂>纳米氧化锌>蔗糖;当氯化钡掺量为2%时,与无缓凝剂对照组相比,料浆初凝时间增加了169.62%,终凝时间增加了140.71%;缓凝剂对充填体力学性能的损失机理在于结合胶凝体系的Ca~(2+)生成络合物包裹在活性材料表面,阻隔活性材料与水分子和碱性离子的接触,影响C-S-H凝胶的成核和发展,从而降低充填体力学性能;随着水化反应的持续进行,长针状钙矾石和层状C-S-H凝胶逐渐发育为短棒状和块状,水化产物间的包裹致密性支撑了充填体宏观力学性能。