磷石膏-改性膨润土-砂材料的裂隙自愈性能试验研究

为实现磷石膏(PG)固废的多途径,多领域的资源化再利用,研发了以磷石膏为主要成分的聚合物改性膨润土-砂-磷石膏防渗材料(BPC-S-PG),可用于路基防渗、磷石膏尾矿库等防渗需要。复合材料中聚合物改性膨润土(BPC)或膨润土(RB):砂与磷石膏的质量比为1∶9,磷石膏占复合材料总质量的30%、50%和80%。对压实度为90%的复合材料开展1~14 d硬化后表面裂隙表征,并对硬化0,1,7,14 d后的试样进行变水头渗透试验,旨在探究聚合物改性膨润土、磷石膏材料对复合防渗材料的自愈合性能影响。结果表明:1)复合材料表面的裂隙率随磷石膏掺量的增多而降低。当磷石膏掺量从30%增至80%时,BPC-S-PG复合材料的裂隙率在硬化14 d后从10.32%降至2.69%,而RB-S-PG复合材料的裂隙率则从22.5%降至6.94%;2)聚合物改性膨润土相比于膨润土可有效抑制复合材料裂隙的发育且在遇水后具有较强的裂隙自愈性。当BPC-S-PG复合材料中的磷石膏掺量为50%时,相比于RB-S-PG复合材料而言,聚合物改性膨润土的添加使得表面的裂隙率在硬化1,7,14 d后分别降低了1.02%、1.31%和6.67%,且裂隙的遇水闭合程度在硬化1,7,14 d后分别高于RB-S-PG复合材料0.54%、1.78%和7.75%;3)复合材料的渗透系数随着硬化天数的增加逐渐增大,BPC-S-PG复合材料渗透系数的变化范围在3.0×10^(-9)~6.0×10^(-8)cm/s,抗渗性能优于RB-S-PG复合材料。综上,掺入磷石膏后复合材料满足规范中的防渗要求且具备优越的裂隙自愈性能,这极大地降低了成本并实现了固废资源化再利用。