半水磷石膏参与固化原状磷石膏制备复合胶凝材料

利用半水磷石膏（HPG）协同灰钙粉和水泥固化原状磷石膏（RPG）制备磷石膏基复合胶凝材料（PBCM）。采用单因素实验探究了HPG掺量对PBCM浆体性能的影响,并通过正交实验进一步探究各掺合料对PBCM强度及耐水性的影响。结果表明：HPG可作为RPG的固化材料,既高效又环保,掺量在20%（质量分数,下同）以上的HPG可彻底解决PBCM浆体的泌水问题,显著缩短浆体凝结时间,掺量在40%以上的HPG可有效改善浆体流动性;HPG、灰钙粉和水泥可有效提高PBCM强度,其中水泥对耐水性影响显著。微观形貌分析显示,PBCM的主要水化物二水硫酸钙和钙矾石晶体交织生长于RPG晶体之间,从而实现了对RPG的有效固化。     

半水磷石膏固化原状磷石膏制备胶凝材料及性能研究

以原状磷石膏（RPG）为基材,通过单因素实验研究了原状磷石膏（RPG）与β-半水磷石膏（HPG）相对掺量以及生石灰、水泥、硅灰3种掺合料对磷石膏基复合胶凝材料（PGBM）抗压强度、抗折强度及软化系数的影响规律以及作用机理。结果表明：HPG、生石灰、水泥、硅灰相对掺量的增加均能有效提高PGBM的强度及软化系数,其中硅灰的作用最为明显。但是,当生石灰和水泥的掺量（以质量分数计）分别大于4%和6%时,对PGBM耐水性能的改善不明显。当RPG与HPG相对掺量（质量分数比）为7∶3,生石灰、水泥、硅灰掺量（以质量分数计）分别为4%、12%、5%时,试件28 d抗压强度和软化系数分别可以达到26.29 MPa和0.79。微观分析表明：各掺合料主要通过水化产物填充率影响RPG颗粒之间的接触强度,进而对PGBM的强度和耐水性产生影响。     

热处理时间对磷石膏基复合胶凝材料劈裂抗拉性能的影响

通过恒温烘箱对磷石膏(PG)进行热处理,复掺灰钙粉、普通硅酸盐水泥、缓凝剂及减水剂制备磷石膏基复合胶凝材料(PGCM),研究热处理时间对PGCM的劈裂抗拉强度、轴心抗压强度与劈裂抗拉强度折减系数、破坏形态、劈裂抗拉应力-应变曲线的影响规律。结果表明:PGCM的劈裂抗拉强度随热处理时间的延长先增加后减小,当热处理时间为90 min时,PGCM的劈裂抗拉强度最大达到1.68 MPa;轴心抗压强度与劈裂抗拉强度折减系数随热处理时间的延长几乎都减小,PGCM的劈裂抗拉强度为轴心抗压强度的4.2%~9.2%;PGCM的破坏形态主要有中心开裂破坏、局部破坏和次要裂缝破坏;PGCM的劈裂抗拉应力-应变曲线先逐渐上升后呈直线下降。结合试验数据,得到PGCM的轴心抗压强度与劈裂抗拉强度的换算关系以及劈裂抗拉应力-应变上升段曲线方程,拟合结果与试验数据较吻合。     

基于RSM优化玄武岩纤维增强磷石膏基复合材料力学性能

为了探明玄武岩纤维的直径、长度、掺量及其两两交互作用对磷石膏基复合材料力学性能的影响机制并实现其多目标优化，采用Box-Behnken响应面法（RSM）设计实验，并建立了复合材料28 d抗压、抗折强度的多项式回归模型。结果表明，纤维掺量对复合材料力学性能的影响最为显著，而直径与长度的交互作用、长度和掺量的交互作用分别是影响其抗压强度和抗折强度的关键性因素，这主要是源于基体在压缩和弯曲过程中的受力特性和不同参数下纤维在其中所产生的应力效应不同。对纤维参数进行优化得出最优条件：纤维直径为13μm、长度为9.439 mm、纤维质量分数为1.023%，该条件下复合材料抗压、抗折强度分别为31.878、6.347 MPa，模型验证实验相对误差分别为2.02%和5.09%，模型精确度高，拟合效果好，表明RSM可用于纤维增强石膏基复合材料的强度预测和纤维参数优化。