高掺量改性半水磷石膏墙体材料力学性能研究

doi:10.19964/j.issn.1006-4990.2024-0287

摘要/Abstract

摘要：

为提高磷石膏的资源化利用率，通过在半水磷石膏（HPG）中添加生石灰和三聚氰胺减水剂（SM）来制备改性半水磷石膏墙体材料（MPGWM）。采用控制变量法研究水灰比和减水剂掺量对MPGWM力学性能的影响，结合多元回归模型分析双因素耦合作用下MPGWM的力学性能变化规律，获得高掺量改性半水磷石膏墙体材料的最优配比。研究结果表明：高掺量MPGWM试件立方体抗压强度试验的主要破坏特征为劈裂破坏和锥形破坏，立方体劈裂抗拉试验的破坏形态为典型劈裂破坏；试件的表观密度主要来源于HPG和生石灰；水灰比对MPGWM试件的表观密度及力学性能影响较大，减水剂掺量的影响次之；当SM掺量为1.0%、水灰比（质量比）为0.29时，试件的立方体抗压强度可达27.87 MPa；当SM掺量为1.0%、水灰比为0.32时，试件的劈裂抗拉强度可达1.92 MPa。通过回归分析，预测MPGWM的最优配比为HPG质量分数为97%、生石灰质量分数为3%、水灰比为0.27、减水剂掺量为HPG和生石灰混合物总质量的1.2%。研究成果可为磷石膏的资源化利用提供参考，促进磷化工企业可持续发展。

关键词: 半水磷石膏, 协同改性, 减水剂, 力学性能

Abstract:

In order to improve the resource utilization rate of phosphogypsum，the modified hemihydrate phosphogypsum wall materials（MPGWM） was prepared by adding quicklime and melamine water reducing agent（SM） to hemihydrate phosphogypsum（HPG）.The control variable method was used to study the effect of water-cement ratio and water reducing agent content on the mechanical properties of MPGWM，combined with the multiple regression model to analyze the variation rule of the mechanical properties of MPGWM under the action of two-factor coupling，and to obtain the optimal ratio of the high content modified hemihydrate phosphogypsum wall materials.The results showed that the main failure characteristics of the cubic compressive strength test of high content MPGWM specimens were splitting failure and conical failure，and the failure pattern of the cubic splitting tensile test was typical splitting failure.The apparent density of the specimens was mainly derived from HPG and quicklime.The apparent density and mechanical properties of MPGWM specimens were greatly affected by water-cement ratio，followed by the amount of water reducing agent.When the content of SM was 1.0% and the water-cement mass ratio was 0.29，the cube compressive strength of the specimens could reach 27.87 MPa.When the content of SM was 1.0% and the water-cement mass ratio was 0.32，the splitting tensile strength could reach 1.92 MPa.Through regression analysis，the optimal mix ratio of MPGWM was predicted to be 97%（mass fraction） HPG，3% quicklime，water-cement mass ratio of 0.27，and water reducer dosage of 1.2% of the HPG and quicklime mixture.The research results could provide reference for the resource utilization of phosphogypsum and promote the sustainable development of phosphorus chemical enterprises.

Key words: hemihydrate phosphogypsum, collaborative modification, water reducing agent, mechanical properties

中图分类号:

TQ177.37

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图/表 12

表1

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参考文献 32

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试件编号	混合物各成分质量分数/%		影响因素
试件编号	HPG	生石灰	水灰比	减水剂掺量/%
PD1	97	3	0.27	0
PD2	97	3	0.28	0.5
PD3	97	3	0.29	1.0
PD4	97	3	0.32	1.5
PD5	97	3	0.36	2.0
PD6	97	3	0.40	1.5
PD7	97	3	0.42	1.0
PD8	97	3	0.50	0.5

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