磷石膏基水泥的早期水化性能研究

研究了原样磷石膏、200℃煅烧磷石膏、800℃煅烧磷石膏制备的磷石膏水泥的力学性能(对应编号分别为:MPC-1、MPC-2和MPC-3),进行了不同改性磷石膏基水泥早期水化放热速率及28 d水化产物的测试分析。结果表明:煅烧磷石膏尤其高温煅烧磷石膏可发挥更好的硫酸盐激发效果,有效提高磷石膏基水泥的强度,尤其是早期强度。800℃煅烧磷石膏水泥MPC-3试样3、28d强度分别为20.1、44.7 MPa,达到42.5R水泥强度等级要求;煅烧磷石膏基水泥的早期水化进程明显加快,相对MPC-1试样,MPC-2、MPC-3第二放热峰出现时间分别提前约10 h和17 h;磷石膏基水泥的水化产物主要为钙矾石和C-S-H凝胶,高温煅烧磷石膏基水泥水化产物更为密集。     

改性磷石膏作水泥缓凝剂的研究

为将磷石膏应用于水泥缓凝剂,采用水洗等方式对磷石膏进行预处理。确定水洗磷石膏的最优用水量和水洗时间。对比研究天然石膏、原状磷石膏和改性磷石膏对硅酸盐水泥凝结时间和强度的影响。通过水化热、XRD和SEM分析改性磷石膏对硅酸盐水泥水化特性的影响机理。结果表明,磷石膏在液固比为4和水洗时间为25 min条件下水洗效果最佳;生石灰单掺以及生石灰和膨润土复掺对磷石膏中可溶性磷和可溶性氟表现出较好的固化效果;水洗改性后磷石膏可有效缩短水泥的凝结时间,提高早期强度,其中生石灰与膨润土按2∶1复掺水洗改性后磷石膏用于硅酸盐水泥,水泥初、终凝时间比使用原状磷石膏时缩短了50%和31%;改性磷石膏制备的水泥早期水化速率正常,水泥固结体结构致密,缺陷较少,早期强度高。     

水灰比对过硫磷石膏矿渣水泥强度的影响

探究不同的水灰比对过硫磷石膏矿渣水泥(磷石膏基水泥)强度的影响,并通过XRD、SEM、DSC对不同水灰比过硫磷石膏矿渣水泥的水化产物、水化过程和机理进行了分析,结果表明:与普通硅酸盐水泥不同,过硫磷石膏矿渣水泥的强度在水灰比0.36时强度最高,继续降低水灰比,水泥强度反而下降。这是由于矿渣是在碱性的液相中溶解和形成水化产物,如果水灰比太低,水在早期形成水化产物而消耗完毕,阻碍了矿渣的后期水化,水化产物减少,从而使强度降低。     

磷石膏-矿渣体系水化过程与水化产物研究

磷石膏-矿渣基水泥(PPSC)是由35%~55%磷石膏、40%~60%矿粉、4%~6%普通硅酸盐水泥混合而成的一种新型胶凝材料。通过选择性溶解法研究了不同细度、不同掺量的磷石膏对磷石膏-矿渣基水泥水化进程的影响,并通过XRD、SEM等测试技术研究了不同细度、不同掺量磷石膏对水化产物、微结构和力学性能的影响。试验结果表明:磷石膏能和矿粉反应,且粉磨后的磷石膏可以加快其与矿粉的反应速率,提高反应程度。     

含不同石膏种类的超硫酸盐水泥的水化行为

针对不同石膏对超硫酸盐水泥水化行为的影响,测试了分别掺有硬石膏、二水石膏和磷石膏的超硫酸盐水泥的各龄期抗压强度,对比了其早期放热速率及放热曲线的差异,以及水化产物相的变化.结果表明：上述3类超硫酸盐水泥3d抗压强度均为14MPa左右;磷石膏基超硫酸盐水泥28,90d抗压强度分别为412,491MPa,明显高于其他两种水泥.超硫酸盐水泥早期强度主要受水化速率的影响.后期强度测试结果表明,磷石膏的激发效果优于硬石膏及二水石膏,用其制备的水泥浆体后期形成更多的水化硅酸钙与钙矾石,硬化浆体更加密实.     

磷石膏激发磷渣-矿渣-水泥复合胶凝材料体系的性能研究

实现高固废利用率及探明磷石膏激发的效果,主要研究了不同掺量磷石膏对磷渣-矿渣-水泥复合胶凝材料体系抗压强度的影响规律,并采用XRD、TG和SEM分析了体系的水化产物。结果表明:适量的磷石膏对磷渣-矿渣-水泥复合胶凝材料体系3 d的水化具有促进作用,当磷石膏掺量达到5%时,其含有的磷、氟等杂质会延缓胶凝材料的水化进程,导致3 d强度降低;磷石膏的掺入对体系7、28、90 d的强度都有一定激发效果,并且随着磷石膏的掺量增加,其主要水化产物C-S-H和钙矾石生成量逐渐增多,当磷石膏的掺量为5%时,水化至28 d后,体系中仍含有石膏,但当磷石膏掺量超过8%时,硬化浆体中残余大量石膏,反而会降低体系的机械强度。     

过硫磷石膏矿渣水泥制品养护制度研究

研究了过硫磷石膏矿渣水泥制备制品的不同养护温度、养护时间、静停时间等对水泥制品性能的影响。深入探讨了过硫磷石膏矿渣水泥制品适宜的养护制度,并对养护制度与水泥水化过程、水化产物形成及微观结构发展等的关系及其对过硫磷石膏矿渣水泥制品性能的影响机理进行了探讨。结果表明,过硫磷石膏矿渣水泥的最佳养护制度为:静停2d后,在40℃温度下养护16h。随着养护温度提高,水泥水化速度加快,早期强度增加但后期强度降低,当养护温度达到80℃时,由于不能形成水化产物钙矾石,强度明显降低。     

磷石膏对微膨胀水泥孔隙液及水化产物的影响

通过X射线衍射（XRD）、扫描电镜（SEM）、热重差示扫描量热分析（TG DSC）和高压压榨法（PWE）,研究了不同磷石膏掺量的微膨胀道路基层水泥中水化产物与孔隙液主要元素浓度的演化.结果表明：在水化3d时,硬化水泥浆体中钙矾石的生成量随着磷石膏掺量的增加先增大后减小;水化28d后钙矾石的生成量随着磷石膏掺量的增加而增加;磷石膏溶解生成的SO2-4对粉煤灰活性有很好的激发作用,粉煤灰中的Al相在水化7d后开始大量溶出,孔溶液中Al、Ca和S元素浓度的变化能很好地反映水泥的水化进程;不同磷石膏掺量下各龄期水泥的孔隙液pH值均在1255上下波动;水化60d时硬化水泥浆体均比较密实,磷石膏掺量较大的水泥在水化产物表面仍有大量钙矾石生成,孔隙中有更多的针棒状钙矾石存在.     

改性磷石膏基超硫酸盐水泥及其C40混凝土的配制

通过对超硫酸盐水泥中原样磷石膏的改性处理,制备出7 d、28 d强度分别达29.4 MPa、48.5 MPa的超硫酸盐水泥;并采用压汞法、扫描电镜及X射线衍射分析仪对其水化产物进行了分析。结果表明:改性磷石膏基超硫酸盐水泥硬化浆体体系致密,水化产物主要为水化硅酸钙、钙矾石及少量石膏晶体;在此基础上,利用该水泥制备出工作性能、力学性能良好的C40超硫酸盐水泥混凝土,为高性能超硫酸盐水泥及其混凝土的研制提供了思路。     

预处理方式对过硫磷石膏矿渣水泥料浆性能的影响研究

通过4种不同的磷石膏预处理方式制得过硫磷石膏矿渣水泥,对比了预处理方式对过硫磷石膏矿渣水泥料浆工作性能及抗压强度的影响。结果表明：通过对磷石膏预处理后再制得的料浆在工作性能和抗压强度方面均有较大改善,其中方式3共同混磨处理后制得的过硫磷石膏水泥浆体流动性较高,可达到175 mm;方式4湿磨处理磷石膏后制得的浆体抗压强度提升较大,可达到35.7 MPa,提高了111.2%,但过度处理对强度提升作用不大。由XRD和SEM分析可知,预处理不会改变水化产物的种类。过硫磷石膏水泥的水化产物主要为钙矾石和C-S-H凝胶,同时还有未反应的石膏颗粒,试块的抗压强度与水化产物的组成及包裹覆盖磷石膏的程度有关,同时还受到结构致密度的影响。     

磷石膏在矿渣-偏高岭土地聚合物中的应用

本文对磷石膏在矿渣-偏高岭土中的应用进行了研究。通过SEM、EDX、XRD、化学结合水研究了其水化产物与微观形貌,并测试了地聚合物的抗折、抗压强度。结果表明,矿渣-偏高岭土地聚合物的水化产物主要为无定形态的C-(A)-S-H或N-(A)-S-H,加入磷石膏后,体系中生成了晶态的钙矾石。当磷石膏掺量达到20%后,硬化浆体具有较高的化学结合水增长速率,且抗压强度显著高于对照组。     

化学预处理对磷石膏基复合胶凝材料性能的影响

研究了不同液固比和不同溶液浓度的化学预处理方式对磷石膏pH值、残余磷含量、磷石膏基复合胶凝材料凝结时间和力学性能的影响,进一步分析了预处理方式对磷石膏基复合胶凝材料水化产物物相组成及微观形貌的影响.结果表明:磷石膏的pH值与预处理溶液的液固比呈二次函数递增关系,与溶液浓度呈线性函数递增关系;溶液液固比的增加能降低残余磷含量,但溶液浓度的增加会抑制磷的去除;碱溶液预处理通过增加磷石膏的pH值来产生促凝效应,去离子水或自来水预处理通过减少残余磷含量来减弱缓凝效应;预处理能促进水化反应的进行,加速早期钙矾石的生成,缩短凝结时间,提高早期强度.     

磷石膏强度改性研究

建筑石膏强度普遍较低．一个重要原因是实际拌和用水量远远大于理论水化需水量,导致硬化体孔隙率增加,强度下降。本文通过研究不同种类的减水剂对磷石膏的浆体流变性和硬化体强度的影响,选择适合磷石膏体系的减水剂,并通过水硬性胶凝材料的协同作用有效地改善了磷石膏的强度。     

磷石膏中磷的分析及对性能影响研究

可溶磷是磷石膏中主要有害杂质。研究了不同形态可溶磷、共晶磷对磷石膏性能的影响 ,测定了磷石膏中磷、可溶磷及共晶磷含量 ,用扫描电镜及光电子能谱研究了可溶磷的存在形式及其分布。结果表明 :可溶磷主要分布在磷石膏晶体表面 ,其含量随磷石膏粒度增加而增加 ;共晶磷则随磷石膏粒度增加而减少。可溶磷、共晶磷降低硬化体强度。当磷石膏胶结材水化时 ,不同形态磷转化为难溶盐 ,覆盖在二水石膏晶体表面 ,阻碍其溶解与水化 ,使其缓凝。石灰中和磷石膏可降低磷影响 ,是提高磷石膏性能的一种合理方法。     

道路基层复合胶凝材料的性能调控

研究了熟料钢渣粉煤灰磷石膏系道路基层复合胶凝材料的凝结时间、胶砂强度和膨胀性能的调控,分析了其缓凝微膨胀机理.结果表明：磷石膏中的可溶性杂质会与Ca2+和OH-反应,生成难溶物覆盖在胶凝材料颗粒表面,显著延长凝结时间,磷石膏掺量每增加3%,即可延长凝结时间约65min;大掺量磷石膏可为浆体提供充足的SO2-4,保证钙矾石的大量稳定生成,使硬化浆体产生微膨胀;过量磷石膏亦会造成过大的膨胀,破坏硬化浆体结构,通过加入适量钢渣取代粉煤灰,可以促进复合胶凝材料的早期水化,优化孔结构,明显提高道路基层复合胶凝材料的性能.     

Study on anhydrite plaster from waste phosphogypsum for use in polymerised flooring composition

The paper deals with an investigation about the production of high strength plaster from the waste phosphogypsum and its use in making flooring tiles. To achieve this objective, phosphogypsum was calcined at 900–1000 °C to anhydrite which was mixed with suitable chemical activators (alkali/alkaline earth hydroxides, sulphates, carbonates) and finely ground (>400 m²/kg Blaine's) to achieve high compressive strength (36–37 MPa). The anhydrite plaster was blended with 2–3% of predetermined quantity of a monomer methyl methacrylate (MMA) with a compatible catalyst, metalic oxide pigments, fly ash or red mud, chopped glass fibres (E-type, 12 mm long) and quartz sand to form flooring tiles by vibration moulding technique followed by high humidity curing, drying, grinding and polishing. The addition of chemical activators increase the rate of dissolution of anhydrite for rapid transformation into hard strong gypsum matrix while the MMA gets polymerised during hydration of anhydrite into polymethyl methacrylate which fills up voids and pores of hydrating anhydrite and thus improves density, strength and durability of the anhydrite plaster against water. The durability of anhydrite plaster by alternate wetting and drying and heating and cooling cycles is reported along with hydration mechanism. The use of phosphogypsum anhydrite for making high strength plaster and flooring tiles is recommended.     

无水石膏AⅢ对β半水石膏性能的影响及作用机理

以磷石膏为原料生产β半水石膏粉，研究了可溶性无水 AⅢ对半水石膏粉的影响，采用常规分析方法、TG-DSC、XRD 和扫描电镜等方法对磷石膏原料，β半水石膏粉和石膏产品进行分析和表征。差热分析结果表明：磷石膏低温脱水出现两个 DSC 吸热峰，峰值仅相差6℃并存在重叠现象，说明脱水反应分两步进行，发生了不同反应，熟石膏粉中存在不同相混合物。半水石膏粉煅烧最佳工艺：焙烧温度在170±5℃内，焙烧时间2 h，熟石膏新粉结晶水含量约3．0％，通过陈化，控制结晶水含量4．8％～5．2％，有利于提高熟石膏粉质量。半水石膏水化热效应结果表明：AⅢ活性高，水化速度快，导致添加减水剂时几乎未见减水增强效果，说明 AⅢ影响熟石膏粉质量。陈化粉添加减水剂能提高石膏制品强度，聚羧酸系 HC 掺量0．7％时，绝干强度达到15．0 MPa，强度提高近64．84％；奈系 FDN 掺量0．7％时，绝干强度达到14．8 MPa，强度提高近62．64％；木质素减水剂掺量0．7％时，绝干强度达到13．9 MPa，强度提高近52．75％。     

Investigation on phosphogypsum–steel slag–granulated blast-furnace slag–limestone cement

This study investigated a cementitious material by utilizing two industrial wastes, phosphogypsum (PG) and steel slag (SS), combined with another industrial byproduct ground granulated blast-furnace slag (GGBFS) and limestone (LS). The 28d compressive strength of a mixture of 45% PG, 10% SS, 35% GGBFS and 10% LS exceeded 40 MPa. XRD and SEM analyses showed that the main hydration products were ettringite and C–S–H gel. Part of PG reacted with GGBFS and SS to form ettringite, the residual PG was wrapped by hydration products. SS in the cement acted as an alkalinity activator. Over dosage of SS may cause unsoundness.     

磷石膏制备复相磷石膏煅烧工艺研究

对磷石膏制备的复相石膏煅烧工艺进行了研究。结果表明:保温时间和升温速率对两种石膏的烧成比例影响较大。获得不同半水-无水比例的复相磷石膏体系可以通过控制升温速率和保温时间来实现。复相磷石膏与单相石膏比较,具有较好的早期强度和后期强度。     

磷石膏的工业资源化利用进展

本文综述了废弃物磷石膏的产生和含有的杂质对其再利用的影响,以及磷石膏在工业上的应用情况,分析了磷石膏在应用发展中存在的问题并提出展望。对磷石膏的综合利用,既能将磷石膏再次资源化,节约资源,还能消除磷石膏堆积对环境造成的负面影响。实现磷石膏大规模综合利用迫在眉睫。