磷石膏水泥復(fù)合膠凝材料的水化機理.pdf

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1、第4期礦產(chǎn)綜合利用No．42015年8月MultipurposeUtilizationofMineralResourcesAug．2015磷石膏水泥復(fù)合膠凝材料的水化機理王貽遠，柳倩，劉家祥，任家安(1．北京化工大學(xué)材料電化學(xué)過程與技術(shù)北京市重點實驗室，化工資源有效利用國家重點實驗室，北京100029；2．濟源市豐田肥業(yè)有限公司，河南濟源459004)摘要：以廢渣磷石膏作為摻合料替代部分水泥、添加聚羧酸減水劑，制備了膠結(jié)材和混凝土。結(jié)果表明：摻人5％的磷石膏的水泥膠砂強度均滿足P．O42．5水泥的強度要求，摻入lO％～15％的磷石膏的水泥膠砂

2、強度能達到P．O32．5水泥的強度要求，膠砂試塊的凝結(jié)時間及安定性均合格；采用磷石膏替代小于等于25％的水泥、添加2．0％～2．3％的聚羧酸減水劑，可配制c3o混凝土，其抗?jié)B性能達到P12抗?jié)B等級要求。對制備的不同齡期膠砂及混凝土試樣進行XRD分析可知，磷石膏一水泥復(fù)合膠凝材料的水化產(chǎn)物主要是C．S-H凝膠和鈣礬石(AFt)；磷石膏中的CaSO·2H：0可與CaO、A1：0，反應(yīng)，生成AFt，增加硬化漿體的強度。且磷石膏顆粒細小，能起到微集料作用，增加硬化漿體的致密性。關(guān)鍵詞：磷石膏；膠凝材料；強度；水化機理doi：10．3969／j．iss

3、n．1000-6532．2015．04．016中圖分類號：TD989；TQ172文獻標(biāo)志碼：A文章編號：1000—6532(2015)04—0063—07磷石膏是生產(chǎn)磷酸和磷肥過程中排出的一種混凝土卻鮮有報道。本文以河南濟源市豐田肥業(yè)有廢渣¨J。通常情況下，每生產(chǎn)1t磷酸(P0)，將產(chǎn)限公司的磷石膏、水泥、砂子、石子、減水劑等為原生4．5～5．5t磷石膏J。磷石膏的主要成分為料，配制膠結(jié)材和混凝土，并研究了其水化機理。CaSO·2H：0，同時還含有磷、氟、二氧化硅、有機物1試驗以及少量有害雜質(zhì)，呈酸性，pH值一般在4．5以下。目前，我國磷石膏

4、堆放量上億噸，磷石膏的1．1試驗原材料大量堆存不僅占用土地，而且污染環(huán)境。磷石膏用試驗原料主要有磷石膏、混凝土外加劑檢測專來制硫酸聯(lián)產(chǎn)水泥引、水泥緩凝劑’]、石膏用基準(zhǔn)水泥(以下簡稱水泥)、石子、標(biāo)準(zhǔn)砂和外加板¨。?！凹笆嗥鰤K他的研究較多，但用它制備劑等，磷石膏和基準(zhǔn)水泥的化學(xué)成分見表1。表1原材料的化學(xué)成分／％Table1Chemicalcompositionofrawmaterials收稿日期：2014-11—26基金項目：濟源市科技計劃項目(2012-13)作者簡介：王貽遠(1986一)，男，碩士研究生。通信作者：劉家祥(1964．)

5、，男，博士，教授?！?4·礦產(chǎn)綜合利用2015焦將磷石膏烘干、磨細、篩分作為試驗用物料。用驗方法》(GB／T1346—2001)進行。標(biāo)稠用水量采用Easysizer20型激光粒度分布儀測試，磷石膏粉料粒標(biāo)準(zhǔn)法(試桿法)；安定性采用雷氏法測定。度分布為最小粒徑0．76Ixm，最大粒徑139．36m，1．2．2不同磷石膏摻量的水泥膠砂強度試驗平均粒徑為20．7lm。采用灤平中砂、三河碎石，采用磷石膏粉料、水泥、聚羧酸減水劑，分別進北京成城交大建材有限公司的CCAR型聚羧酸高效行不摻人磷石膏(即磷石膏替代水泥量為0)和磷石減水劑(以下簡稱聚羧酸減

6、水劑)為試驗用的其他膏替代5％、10％、15％的水泥膠砂強度試驗。原料。1．2．3不同磷石膏摻量的混凝土強度試驗1．2試驗及檢測采用磷石膏粉料、水泥、中砂、碎石和聚羧酸減1．2．1水泥標(biāo)稠用水量、凝結(jié)時間以及安定性測試水劑進行磷石膏摻量為0、20％和25％的混凝土強按《水泥標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量、凝結(jié)時間、安定性檢度試驗?；炷恋脑囼炁浜媳纫姳?。表2混凝土試驗配合比(每m混凝土)Table2Mixingproportionsofconcretes(Permconcrete)注：表中2至4號試樣外加劑添加量按2．0％、2．1％、2．2％、2．3％分別

7、試驗。膠凝材料的質(zhì)量指基準(zhǔn)水泥和磷石膏的質(zhì)量之和。外加劑和磷石膏摻合量為膠凝料的質(zhì)量百分比。1．2．4磷石膏配制混凝土的抗?jié)B性能試驗用x射線衍射儀對磷石膏樣品做X射線衍射依據(jù)GBJ82—85試驗方法，磷石膏替代水泥量分析，得到磷石膏的x射線衍射圖譜見圖1。與標(biāo)分別為0、20％、25％，進行混凝土的抗?jié)B性能試驗。準(zhǔn)PDF卡片對照可知，其主要衍射峰的位置均和卡片PDF#33—0311相對應(yīng)。由此可知，磷石膏的主要2結(jié)果與討論成分為二水硫酸鈣(CaSO·2H：O)。2．1磷石膏的微觀分析2．1．2磷石膏的微觀形貌分析磷石膏的SEM見圖2，由圖2可以

8、看出，磷石膏2．1．1磷石膏的X射線衍射分析的結(jié)晶形態(tài)為菱形或柱形的板狀結(jié)構(gòu)，尺寸在30～4Om之間，而且磷石膏中CaSO·2HO晶體表面有“瘤狀物”，分析可能是磷