掺合料对磷石膏基复合胶凝材料耐水性及强度的影响综述

doi:10.11962/1006-4990.2020-0029

摘要/Abstract

摘要：

磷石膏中含有的可溶性磷、氟等杂质使其在建筑行业利用率较低。而且磷石膏材料耐水性较差,需要复配其他水硬性掺合料来提高其耐水性,不同地区的磷石膏因其理化性质不同,其复合胶凝材料的力学性能也存在一定的差异。针对上述问题,介绍了主要的磷石膏基复合胶凝材料类型,分析了粉煤灰、矿渣、生石灰、水泥对不同磷石膏基复合胶凝材料耐水性及强度的影响,阐明其影响规律,确定了粉煤灰、矿渣、生石灰、水泥在磷石膏基复合胶凝材料中的建议掺量区间。

关键词: 磷石膏, 复合胶凝材料, 掺合料, 粉煤灰, 矿渣

Abstract:

Phosphogypsum contains soluble phosphorus,fluorine and other impurites,which leads to its relatively low utiliza-tion rate in construction industry.Moreover,water resistance of phosphogypsum materials is extremely poor.It is necessary to mixture other hydraulic admixtures to improve their water resistance.And different physical and chemical properties of phosphogypsum in different areas can result in some differences in mechanical properties of phosphogypsum-based composite cementitious materials.Aiming at above problems,the major types of phosphogypsum-based composite cementitious materials were introduced.Effects of fly ash,slag,quicklime and cement on water resistance and strength of different phosphogypsum-based composite cementitious materials were analyzed in detail,and the influence rules were further declared.Finally,the recommended content range of fly ash,slag,quicklime and cement in phosphogypsum-based composite cementitious materials were confirmed.

Key words: phosphogypsum, composite cementitious materials, admixtures, fly ash, slag

中图分类号:

TQ126.31

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图/表 10

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掺合料	优势	劣势
粉煤灰	1）生成C-S-H、AFt包裹磷石膏颗粒,提高软化系数;2）未水化的粉煤灰作为微集料填充在硬化体的孔隙中,降低孔隙率,使结构更加致密。	1）过量未水化的的粉煤灰颗粒引起硬化体的密实度下降,耐水性能降低;2）过量的粉煤灰导致体系碱性降低,生成的C-S-H、AFt不能完全包裹石膏颗粒,致使试样软化系数降低。
矿渣	1）具有较好的水化活性;2）水化产生C-S-H、AFt包裹磷石膏颗粒,提高软化系数。	1）需在碱性溶液（pH>12）激发下效果较好;2）过量易延迟钙矾石的形成,导致石膏开裂;3）需要掺入大量矿渣才能有效提高耐水性,相对减少了磷石膏利用量。
水泥	1）与石膏混合形成钙矾石、水化硅酸钙凝胶,提高了石膏耐水性;2）不需碱性环境,自身即可水化。	过量的水泥将形成过多的水硬性成分,对材料的内部结构产生破坏作用。
生石灰	入水生成溶解度低的CaCO₃包裹在石膏周围,降低石膏的溶解度,增强耐水性。	过量的生石灰导致Ca（OH）₂生成量大于难容的CaCO₃,结构致密性破坏,耐水性下降。

掺合料	优势	劣势
粉煤灰矿渣	形成明显火山灰效应,有效提高强度。	1）对早期强度提高不明显;2）自身水硬胶凝性能差。
矿渣	1）形成火山灰效应,有效提高强度;2）潜在活性大于粉煤灰。	需在强碱溶液（pH>12）环境下发生反应,才能发挥出较高的胶凝性能,促使硬化浆体更致密。
水泥	1）自身可进行水化作用;2）有效提高早期强度;3）形成碱性溶液环境,促进掺合料的火山灰效应;4）生成难溶于水的钙钒石填充在晶体框架的内部,增强强度;5）活性高于粉煤灰。	过量的水泥将生成过量的钙矾石晶体,而钙矾石晶体具有一定膨胀性,对强度产生不良影响。
生石灰	1）形成碱性溶液环境;2）可中和磷石膏中的可溶磷、氟杂质生成稳定物质,促使强度提高。	1）自身不具备胶凝能力;2）过量生石灰产生大量游离CaO,易引起体积不稳定问题,导致强度降低;3）过量生石灰形成过饱和Ca（OH）₂溶液环境、过高钙硅比,使得其聚合度降低,强度降低。

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