基于固废磷石膏制备胶凝材料的工艺与机制

作     者：郑玉龙 嵇帅 陆春华 孙玉涛 赵航 ZHENG Yulong;JI Shuai;LU Chunhua;SUN Yutao;ZHAO Hang

作者机构：江苏大学土木工程与力学学院镇江212013 丹阳市基零佳崮新型建筑材料有限公司镇江212300 

出 版 物：《复合材料学报》 (Acta Materiae Compositae Sinica)

年 卷 期：2024年第41卷第3期

页      面：1436-1446页

核心收录：

学科分类：083002[工学-环境工程] 0830[工学-环境科学与工程（可授工学、理学、农学学位）] 08[工学] 081304[工学-建筑技术科学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 080502[工学-材料学] 0813[工学-建筑学] 

基　　金：国家自然科学基金项目(52108147,51878319) 江苏省博士后科研资助计划(2020Z350) 江苏大学高级人才基金资助项目(20JDG19) 

主　　题：固废磷石膏 胶凝材料 植物蛋白 力学性能 凝结硬化机制 

摘      要：大量堆积的工业固废磷石膏对环境造成了严重污染,同时,传统高能耗的水泥产业与实现“双碳目标的矛盾日渐突出。已有研究表明,基于磷石膏制备的胶凝材料可以部分替代普通硅酸盐水泥,但使用未经处理的原材料时其工作与力学性能较差。本文主要利用原状磷石膏、矿渣、钢渣和石灰石等常见的工业固废材料,制备绿色高强的磷石膏基胶凝材料。研究结果表明,内掺0.5wt%植物蛋白与胶凝体系中的Ca^(2+)生成螯合物,形成配位化合物覆盖在石膏晶核表面,不仅延缓了胶凝材料的凝结时间,增大了水化反应程度,也提高了其力学性能。通过微观及成分分析表明,磷石膏在胶凝材料中主要作为填充物质,矿渣在钢渣的碱激发作用下发生水化反应,且石灰石在促进水化反应的同时改善了浆体孔结构;基于原状固废磷石膏,采用m_(磷石膏)∶m_(矿渣)∶m_(钢渣)∶m_(石灰石)=0.45∶0.35∶0.1∶0.1配合比制备出的胶砂试件,其28天抗折强度为7.0 MPa、抗压强度为39.1 MPa,软化系数为0.91,接近P·O 42.5级别普通硅酸盐水泥性能。