磷石膏砌块耐水性研究
快烧处理对磷石膏胶凝性及其耐水性能影响
摘要磷石膏是湿法生产磷酸过程中产生的以CaSO4·2H2O为主要组分的工业废渣，性能与天然石膏类似，但含有少量可溶磷等不利于建材资源化利用的杂质，作为石膏胶凝材料直接使用存在不利影响。
利用磷石膏可溶磷杂质在高温下转化为惰性物质的特点，采用快烧处理磷石膏的方法，消除可溶磷杂质对磷石膏性能的影响；并利用磷石膏在快烧过程中的部分脱水的特点，将磷石膏除杂与石膏胶凝材料制备相结合，研究快烧磷石膏产物的物相组成，测试快烧磷石膏产物的胶凝性和耐水性，为制备磷石膏胶凝材料提供一条可行性途径。
利用高温电炉对磷石膏进行快烧处理，发现快烧处理前后可溶磷降低明显，总磷含量不变，通过外掺Ca(H2PO4)2的方法来分析可溶磷在快烧过程中的转化形态，结果显示可溶磷可能转化为惰性物质偏磷酸钙（Ca(PO3)2）等继续存在于磷石膏中。
试验结合X射线衍射光谱（XRD）、热重分析(TG-DSC)、X射线荧光光谱（XRF）、扫描电镜(SEM)等微观分析手段，分析快烧磷石膏脱水产物的物相组成、脱水性能及微观形貌，结果表明：快烧条件对磷石膏的物相组成及脱水性能产生较大影响，快烧可以产生同时含有CaSO4·2H2O、β-CaSO4·1/2H2O、Ⅲ-CaSO4和II-CaSO4的磷石膏产物，产物组分随快烧制度变化的影响较大，脱水温度随可溶磷含量呈现规律性变化，脱水程度受产物物相成分的影响，微观形貌随物相成分的改变而变化较大。
研究快烧对磷石膏产物宏观物理性能的影响。
结果显示：物相成分对磷石膏产物凝结时间、标准稠度存在较大影响，半水石膏和Ⅲ-CaSO4含量越多，标准稠度越大；随着半水石膏的不断生成，凝结时间变短，随着II-CaSO4的不断产生，凝结时间延长。
随着快烧产物中半水石膏的增加，快烧磷石膏强度增加，快烧产物中的II-CaSO4对磷石膏产物的后期强度具有一定的补强作用。
养护制度对磷石膏产物强度具有较大影响，15s快烧磷石膏在96.5%湿度养护下强度降低明显，30s快烧磷石膏在96.5%湿度养护下强度随龄期依然有一定增长，但增长缓慢，II-CaSO4组分越多，强度增长越大，说明快烧产物中的II-CaSO4对磷石膏在潮湿环境下的强度损失具有延缓效果。
耐水型石膏墙体材料研制
重庆大学本科学生毕业设计（论文）耐水型石膏墙体材料研制学生：学号：指导教师：专业：无机非金属材料工程重庆大学材料科学与工程学院二OO八年六月Graduation Design(Thesis) of Chongqing UniversityStudy on water-resistant gypsum wallmaterialsUndergraduate:Major: Inorganic Nonmetallic MaterialEngineeringCollege of Materials Science and Engineering ,Chongqing UniversityJune 2008摘要磷石膏是磷酸厂排出的工业废渣，任意排放不仅侵占大量土地，还会污染环境，其回收利用一直是人们关注的问题。
经炒制后，磷石膏可用于生产石膏砌块。
目前，石膏砌块多用于建筑物内隔墙，具有轻质、保温、隔热、吸音、隔音等优点，但其耐水性不佳，这一点在一定程度上限制了石膏砌块的使用。
本课题基于成本和现有试验条件的考虑，从材料改性的角度，在石膏中掺入一定量的磷矿渣，采用适当的养护工艺，并在碱性条件下激发磷矿渣潜在活性，以此促进石膏砌块的强度发展，提高其耐水性。
此外，由于矿渣的掺入增加了砌块容重，本文尝试采用石膏发泡技术降低其容重，并测其热工性能。
试验结果显示矿渣掺量30%以上的砌块1天的软化系数全都大于0.8，并随着时间持续增长；矿渣掺入导致自重增加，掺发泡剂后，试块容重有所改善，但强度低，且不耐水；耐水型石膏的导热系数较高，不符合保温材料的标准，实际应用过程中需要加保温砂浆，以降低其传热系数。
就解决石膏不耐水的问题，本课题的方法可行，且此种方法节能、环保，为新型墙体材料的开发提供一条新的途径。
关键词：磷石膏，磷矿渣，抗压强度，耐水性ABSTRACTPhosphogypsum is by-product that is formed in the production of phosphoric acid and phosphoric fertilizers. As the wasted dregs contain nocuous ingredients, it has been occupying land, polluting environment because phosphogypsum is discharged randomly. lts being recycled and reused is always being researched.Building phosphgypsum can be used to produce gypsum block which has a lot of advantages, such as light-weight, heat preservation, heat insulation, sound absorption and sound insulation, but the range of application of gypsum block is limited badly because of its poor water resistance. At present, gypsum block is usually using for internal wall in the building .Based on the cost and the existing conditions of the test, from the perspective of modified material, this subject mixes with a certain amount of phosphorus slag in the gypsum whose potential activity is stimulated by quicklime under suitable curing system and in alkaline conditions ,so as to promote the strength development of gypsum block and enhance its water resistance. In addition, since the introduction of an increase of phosphorus slag increases its bulk density, the paper try to use gypsum foaming technology to reduce its bulk density, and measuring its thermal properties. The results showes that slag content more than 30 percent of the block , all of the softening coefficients at one day are more than 0.8, and continue to grow over time.Since slag’s incorporation leads to increase its bulk density, but the foam’s incorporation has decreased it, but its compressive strength and the softening coefficient are too low.Water-resistant gypsum has the high thermal conductivity which doesn’t meet the standards, in the actual application process required insulation mortar to reduce the heat transfer coefficient.However, on the case of solving the water-resistant performance of gypsum, this issue is feasible.Such method is energy-saving and environment-protecting, which can provide a new approach to the development of new wall materials.Key words：phosphogypsum, phosphor slag, compressive strengt,water resistance目录中文摘要 (I)ABSTRACT .............................................................................................................................. I I 1 绪论 (1)1.1引言 (1)1.2 磷石膏的排放及危害 (1)1.2.1磷石膏的排放 (1)1.2.2磷石膏的危害 (2)1.3 磷石膏资源化应用的现状 (2)1.3.1磷石膏作水泥缓凝剂 (2)1.3.2磷石膏制胶凝材料 (2)1.3.3磷石膏作制建筑石膏 (3)1.3.4磷石膏制农用肥 (3)1.3.5磷石膏制硫酸联产水泥技术 (3)1.4墙体材料基本状况 (4)1.4.1墙材发展过程 (4)1.4.2新型墙材的种类 (4)1.4.3 新型墙体材料研制现状 (5)1.5石膏砌块的基本现状 (5)1.6循环经济与国内建筑节能状况 (7)1.6.1 循环经济 (7)1.6.2国内建筑节能状况 (7)1.7 课题研究意义 (8)2 原材料及其试验方案 (9)2.1原材料 (9)2.1.1主要原材料成分检测 (9)2.1.2 原材料制备 (10)2.2试验方案 (10)3 耐水型石膏墙材研制过程及分析 (11)3.1 磷石膏基本性能测定 (11)3.2 磷矿渣水化性质的研究 (11)3.3 养护工艺对强度的影响 (13)3.3.1蒸汽养护对强度的影响 (13)3.3.2 蒸汽养护下最佳养护时间的确定 (13)3.4磷矿渣、石灰各掺量对石膏砌块抗压强度的影响 (14)3.4.1生石灰掺量与抗压强度的关系 (15)3.4.2 矿渣掺量与抗压强度的关系 (16)3.5磷石膏砌块耐水性测定 (16)3.5.1矿渣掺量与软化系数的关系 (18)3.5.2 生石灰掺量与软化系数的关系 (20)3.5.3磷石膏、生石灰、矿渣作用反应机理 (21)3.6 石膏砌块的耐水性研究小结 (22)4 石膏发泡的研究 (23)4.1 试验过程及分析 (23)4.1.1 试验仪器 (23)4.1.2十二烷基硫酸钠（K12）作发泡剂 (23)4.1.3石灰精作发泡剂 (25)4.1.4 AES作发泡剂 (25)4.2 几种发泡剂小结 (26)5 耐水型石膏墙材热工性能研究 (27)5.1石膏墙体材料热工性能计算 (27)5.1.1 导热热阻计算 (27)5.1.2 多层维护结构的热阻计算 (27)5.1.3 传热系数的计算 (27)5.2耐水型石膏墙体材料的热工性能 (27)5.2.1 耐水型石膏墙体材料的导热系数测定与分析 (27)5.2.2 耐水型石膏墙体材料的传热系数测定与分析 (28)5.3热工性能小结 (29)6 结论与展望 (31)6.1 结论 (31)6.2展望 (31)致谢 (32)参考文献 (33)1 绪论1.1引言石膏是一种气硬性胶凝材料，在建筑材料和建筑中的应用十分广泛，加之我国石膏矿源丰富，石膏制品的生产工艺不复杂，能耗低，所以在我国建筑中得到广泛应用。
《利用磷石膏制备抗压道板砖及相关性能研究》
《利用磷石膏制备抗压道板砖及相关性能研究》一、引言随着城市化进程的加快，道路建设需求日益增长。
抗压道板砖作为道路建设的重要材料，其性能的优劣直接关系到道路的使用寿命和安全性。
磷石膏作为一种工业废弃物，其资源丰富且价格低廉，具有很高的利用价值。
因此，研究利用磷石膏制备抗压道板砖，不仅有助于减少环境污染，还能推动资源循环利用和经济发展。
本文将重点探讨利用磷石膏制备抗压道板砖的工艺流程、相关性能及其实用价值。
二、材料与方法1. 材料本研究所用主要材料为磷石膏、骨料（如河沙、碎石等）、水泥等。
其中，磷石膏的来源、品质对制备道板砖的性能具有重要影响。
2. 方法（1）工艺流程：本实验采用磷石膏为主要原料，通过掺入一定比例的骨料和水泥，经过混合、成型、养护等工艺流程，制备出抗压道板砖。
（2）性能测试：对制备出的道板砖进行抗压强度、抗折强度、吸水率、耐候性等性能测试，以评估其实际使用效果。
三、结果与分析1. 工艺流程及参数优化通过实验，我们发现在磷石膏中掺入适量的骨料和水泥，可以显著提高道板砖的抗压强度。
同时，成型压力、养护时间等工艺参数对道板砖的性能也有重要影响。
经过多次试验，我们得到了最佳的工艺流程及参数。
2. 性能测试结果（1）抗压强度：制备出的道板砖具有较高的抗压强度，能够满足道路建设的需求。
（2）抗折强度：道板砖在受到外力作用时，具有较好的抗折性能，不易破损。
（3）吸水率：道板砖的吸水率较低，能够有效防止雨水渗透，保持道路干燥。
（4）耐候性：道板砖在长时间的风吹日晒下，性能稳定，不易老化。
3. 结果分析通过对比实验和数据分析，我们发现磷石膏制备的道板砖在性能上具有明显优势。
其高抗压强度、低吸水率和良好的耐候性使其在实际使用中表现出色。
此外，利用磷石膏制备道板砖还能有效减少环境污染，具有很高的实用价值和经济效益。
四、讨论与展望1. 讨论本研究成功利用磷石膏制备出具有优异性能的抗压道板砖。
通过优化工艺流程及参数，提高了道板砖的抗压强度、抗折强度等性能。
磷石膏有关重要作用
防水剂对石膏制品防水性能影响的试验研究摘要：石膏作为主要的建筑胶凝材料之一，具有突出的优点，但是石膏制品由于防水性能较差，使石膏制品的应用受到限制。
本文中主要介绍在石膏制品中掺加防水剂，通过适当温度引发防水剂活性，增强石膏制品的防水性能，提高石膏制品的应用范围。
方法：石膏采用平邑石膏，防水剂主要成份为石蜡、多聚物树脂。
因石膏的差异，掺量有所不同，本次试验掺量为5％。
二水石膏随烘干温度的升高伴随着脱水反应，但试样本身内含有游离水，石膏的强度随游离水的减少而逐步提高，在石膏中加入的防水剂，是一种石蜡和多聚物的水基乳剂，要充分发挥其防水效果，需要通过高温引发其活性。
指标：在不同温度下进行试验，测定24小时吸水率，以寻求最适温度50℃效果：石膏制品中合理地应用防水剂，可以使石膏制品有较好的防水性能。
本次试验中应用的石膏防水剂，需要一定温度条件下激发其防水效果，并且存在最佳激发温度。
防水剂的合理应用完全可以突破传统的石膏制品只适用于室内干燥环境的限制，使石膏制品具有多功能、多种类的发展方向，推广到实际生产中，产生巨大的经济效益和社会效益。
提高石膏制品防水性能的措施（王坚）摘要：半水石膏属于气硬性肢凝材料，其制品吸收水率大，当处于湿度90 以上的环境中．由于吸水、溶蚀而导致制品的结构强度降低为扩大石膏制品的使用范围，拟采取在石膏浆体中掺加一定量的聚合物憎水物质、促进剂、交联剂等改变硬化浆体结构特征的措施。
达到降低吸水率(72h小于3%)。
提高软化系数(0．8)．进一步改善防水性能的目的。
技术路线：国内外提高石膏制品防水性能的措施大致分为3类：一是制品表面涂刷甲基硅醇钠、氯偏乳液防水剂及防水饰面等。
该方法简单易行，若能严格操作，可以取得较为理想的防水效果。
但是。
一旦被涂复的{制品表面或局部出现缺陷。
或者由于防水处理不当，被露出的石膏就会在遇水后被水溶蚀，造成涂层、饰面剥落．降低防水效果。
二是保证石膏硬化浆体晶体结构的形成。
提高石膏胶凝材料的强度和耐水性技术研究现状与问题
提高石膏胶凝材料的强度和耐水性技术研究现状与问题摘要：石膏胶凝材料的低强度和耐水性差是其两大缺点,本文从在石膏中添加有机防水材料和无机胶凝材料及石膏含水率等三方面入手，探讨了提高石膏胶凝材料的强度和耐水性的几种方案。
关键词：石膏；强度；耐水性。
石膏作为一种气硬性胶凝材料，被广泛用作各类建筑制品的原材料。
但是由纯建筑石膏制造的石膏建筑制品存在两个很大的缺点：强度低和耐水性差。
这极大地限制了它的应用面，因此通常只是把建筑石膏制品应用于室内粉刷。
其具有轻质、防火、保温隔热、调湿、隔音等功能，且有装饰性好，不收缩、不开裂、施工方便、环保无味等特点。
传统的水泥砂浆抹灰材料，存在着易开裂、空鼓、落地灰多、凝结硬化慢等缺陷。
粉刷石膏的应用，明显地消除了传统抹灰材料的通病，并且增添了许多特种功能。
但是，软化系数低（一般在0.2~0.45 之间）、吸水率高、耐水性差、强度低等缺陷，使普通粉刷石膏的推广应用受到很大限制。
为了扩大石膏的范围，则必须提高粉刷石膏的强度和耐水问题。
这主要有两条途径：即掺加有机防水材料或无机胶凝材料。
加入有机防水材料固然能够提高石膏的耐水性，但是有机防水剂薄膜阻隔了硫酸钙晶体之间的结合，削弱了石膏制品的强度，另外防水剂填充或堵塞石膏的孔隙，降低了石膏的“呼吸”调湿功能。
石膏中掺加适量的无机胶凝材料，既可提高其耐水性，又可提高强度，同时还能保持其原有的特种功能，且成本较低。
一．无机胶凝材料对建筑石膏的强度及耐水性影响无机胶凝材料对石膏的改性主要是在石膏材料内加入水硬性掺合料。
常用的掺合料有：石灰、水泥、粉煤灰、化铁炉渣和高炉水淬矿渣粉。
改性机理为水泥和石灰的水化产物Ca2+、Ca（OH）2 能够将矿渣微粉和粉煤灰颗粒表面激活，在激发剂的配合下使其分解出（SiO4）4-、（AlO4）5-离子团进入液相，与Ca2+发生反应，生成水化硅酸钙和水化铝酸钙，进而与石膏中的硫酸钙发生水化反应，促进石膏胶凝体的初期强度；新生成的水化铝酸钙等又与半水石膏水化后生成的二水石膏反应，生成水化硫铝酸钙，填充、密实石膏孔隙，进一步增进强度。
磷石膏制高性能石膏粉及耐水石膏砌块研究
３ 试验原 料 ３１１ 建 筑石 膏粉 ．＿
膏 砌 块 （ 块 尺 寸 ：０ ｍ×４ ｒ 试 ４ｒ ａ ０ ｍ×１ ０ ｍ 验 证 试 ａ ６ｍ ）
验， 其性 能见 表 ３ 。
Ａ组 配合 比 ： 膏： ： ： 泥 ＝ ７１ ：： 石 炉渣 石灰 水 ７ ： ３３ ７ Ｂ组 配合 比 ： 膏： ： ： 泥 ＝ ６５ ５ ： ５ 石 炉渣 石灰 水 ６ ．２ ． ３ ： ５：
『 ｐ半水硫酸钙 标准稠 凝结时 ｍｎ 司／ｉ
ｌ 含量 ， ％ 度／ ％ 初凝 终凝
抗折强 抗压强
度 ／ Ｐ 度 ／Ｐ Ｍａ Ｍａ
３ 『 ７０ ．
３１２ 炉渣 ．．
６ ８
４ ３
８ ． ５
３ ８２ ． ５ Ｏ ． ３
二 氧 化硅 （ｉ 及 五 氧 化 二 磷 （２ 、 （一等 。磷 ＳＯ） Ｐ０）氟 Ｆ）
２ 童 １ ０ ０ ．
研 完与探 讨
科 技 纵横 Ｓ
ＣＥＣ ＩＮ Ｅ ＴＣ ＲＬ Ｇ ｉ Ｏ Ｏ Ｙ ＥＨ
磷石膏制高性能石膏粉
及耐水石膏砌块研究
闫 亚 楠
（ 州省建 筑材料科 学研 究设计 院 ， 阳，５０７ 贵 贵 ５００ ）
摘 要 ： 据 正 交试 验 确 定一 最佳 配 合 比进 行磷 石 膏标 准 砌 块 的 相 关 试验 。 结果 表 明磷 石 膏标 准 砌 块 强度 和 耐 水 系数 根
产 品的泛霜 、 烟气泄 漏污染 Ｔ作环 境等 问题 。
３ 结论 与建议
３１ 结 论 ．
标排放， 即利用工业废弃物生产烧结砖前 ， 原料中
磷石膏水泥砂浆的基本性能研究梁士慧
磷石膏水泥砂浆的基本性能研究梁士慧发布时间：2021-12-22T11:49:07.635Z 来源：《基层建设》2021年第20期作者：梁士慧[导读] 为解决石膏基材料中存在着耐水性差、强度低的问题，本文将提升其性能作为重点研究对象，经研究发现，水硬性凝胶材料在应用过程中，有效提升了磷石膏的轻度以及防水性。
中铁十二局集团电气化工程有限公司天津市 300308摘要：为解决石膏基材料中存在着耐水性差、强度低的问题，本文将提升其性能作为重点研究对象，经研究发现，水硬性凝胶材料在应用过程中，有效提升了磷石膏的轻度以及防水性。
本文主要针对磷石膏的材料以及配比变化对水泥砂浆产生的影响进行研究，提出磷石膏的掺量的配比方案，进而提升磷石膏最佳承重强度，以期为相关人员提供参考。
关键词：磷石膏；水泥砂浆；基本性能由于磷石膏是一种工业生产中产生的残渣，世界各国在进行排放的过程中多数会将其排放到河流以及大海中。
也有部分会被堆放在陆地上，经过雨水冲刷可能会污染河流以及地下水水源，这极其不利于世界各国进行环境的保护以及可持续发展。
所以，我国在进行磷石膏的开发与利用中寻找到一条优质的发展路线，将磷石膏应用在制作高性能水泥等复合性材料中，以提升磷石膏的利用率并减少对环境的污染，同时对磷石膏其他的性能不断研究与开发。
一、实验部分（一）原材料磷石膏：主要成分为二水硫酸钙，同时含有少量可溶性的五氧化二磷等有害物质，磷石膏中含有的化学元素如表 1 所示[1]。
水泥：在水泥的选择中，本次试验均选择普通硅酸盐水泥，水泥的性能如表 2 所示。
水，在水的选择上本次实验并未做过多关注，选择采用自来水。
砂：针对砂的选择本实验主要选用较为普遍的混合砂，直径一般在 2mm 左右。
表 1 磷石膏的化学组成化学成分CaO SO3SiO2P2O3Fe2O3MgO F Al2O3含量25.6047.12 2.38 1.150.840.610.220.04表 2 水泥的性能比表比表凝结时间（min）安定性抗折强度抗压强度面积稠度--28d28d （㎡/kg）（%）初凝终凝（Mpa）（Mpa）34027145215合格8.852.9（二）磷石膏水泥砂浆制备1.实验设计根据我国《建筑砂浆基本实验方法》显示，砂浆的实验方法一其中质量、浓稠程度、凝结周期、软化系数息息相关[2]。
石膏砌块的耐水性问题及解决措施综述
压强度快 。 Ｊ 。
行研 制开发生产机 组 和成 型模 具 ， 并 编制 了设计 应用 图集 ； 发展 ３ 石 膏 耐水性 差 的主 要解 决措 施 根据机理分析 ， 可找 出解决耐水 性问题 的措施 。 目前的常 用 阶段 始于 ２ ０世纪 ９ ０年代中后期 ， 出现了大量的生产企业 ， 但 规模
第３ ９卷 第 ２期 ２ ０ １ ３年 １月
山 西 建 筑
Ｓ Ｈ ＡＮｘＩ ＡＲＣＨ Ｉ ＴＥＣＴＵＲＥ
Ｖｏ ｌ Ｊ ３ ９ Ｎｏ ． ２
Ｊ ａ ｎ ． ２ ０ １ ３
・１ １ ５・
文章编号 ： １ ０ ０ ９ — ６ ８ ２ ５ （ ２ ０ １ ３ ） ０ ２ — ０ ｌ １ ５ — ０ ２
努力 。首 当其 冲 的工 作 是要 选择 或 开发 合 适 的绿 色建 筑 材 料。 大的二 水硫 酸钙 ， 容易 在水 的作用 下发 生溶蚀 ， 使 晶体结 构 的强 在多种新 型绿 色建筑 材料 中 ， 石膏砌 块 以其节 能 、 环保 、 舒适、 安 度 和硬 度下 降。 全 的优越性能 正被 人们所 逐渐 接受 ． ４ Ｊ 。石膏作 为三 大胶凝 材 料之一 ， 在建筑物 中的应用 已有上 千年 的历 史。石膏砌 块是 由建
普遍偏小 。２ ０ ０ ４年 ， 国家将 石膏 砌块 定为 “ 绿色 环保 材料 ” ， 措施包括 以下几 方面。
出台 了相关的免税 和扶持政 策。 目前普通石膏砌块 的强度状 况是 ： 抗压 强度一 般为 ４ ＭＰ ａ～
３ ． １ 采 用磷 石 膏做砌 块
采用半水磷石膏 和水搅拌 生产砌块 ， 可 以从 本质上 改善普 通
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Material Sciences 材料科学, 2019, 9(5), 518-524Published Online May 2019 in Hans. /journal/mshttps:///10.12677/ms.2019.95066Experimental Study on Water Resistance of Phosphogypsum BlockFeng Wang, Lingpu Ran, Chuanying Ju, Fang Liu*College of Materials Science and Engineering, Chongqing University, ChongqingReceived: May 6th, 2019; accepted: May 21st, 2019; published: May 28th, 2019AbstractAs a gas-hardening cementitious material, phosphogypsum has the characteristics of poor water resistance. Phosphoric acid was added to simulate the effect of the concentration of soluble phos-phorus in the phosphogypsum on the water resistance of the phosphogypsum. The results show that the proper concentration of phosphoric acid significantly improves the water resistance of the phosphogypsum block, but with the increase of the phosphoric acid concentration, the strength loss rate of the phosphogypsum block is higher. Phosphogypsum blocks are prepared by incorporating phosphogypsum into liquid paraffin, silicone oil, polyvinyl alcohol and other wa-terproofing agents, which significantly improves the waterproof performance of phosphogypsum.When the liquid paraffin, silicone oil, and polyvinyl alcohol are respectively 2.0%, 0.5%, and 0.3% of the mass of the phosphogypsum, the prepared gypsum block has very good water resistance and the strength loss is small.KeywordsPhosphorus Gypsum, Phosphoric Acid, Softening Coefficient, Waterproofing Agent磷石膏砌块耐水性研究王锋，冉林浦，鞠传英，刘芳*重庆大学，材料科学与工程学院，重庆收稿日期：2019年5月6日；录用日期：2019年5月21日；发布日期：2019年5月28日摘要磷石膏作为气硬性胶凝材料，有着耐水性差的特点。
加入磷酸，模拟磷石膏中可溶性磷杂质浓度对磷石*通讯作者。
王锋等膏耐水性影响。
结果说明适量浓度的磷酸显著地改善磷石膏砌块的耐水性能，但随着磷酸浓度的增加，磷石膏砌块强度损失率较高。
在磷石膏掺入液体石蜡、硅油、聚乙烯醇等防水剂制备磷石膏砌块，显著提高了磷石膏的防水性能。
当液体石蜡，硅油，聚乙烯醇的掺量分别为磷石膏质量的2.0%，0.5%，0.3%时，制备的石膏砌块具有非常好的耐水性能，并且强度损失较小。
关键词磷石膏，磷酸，软化系数，防水剂Copyright © 2019 by authors and Hans Publishers Inc.This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY)./licenses/by/4.0/1. 引言磷石膏是湿法磷酸工艺中所产生的工业固体废弃物。
磷石膏的主要成分是二水石膏，一般呈灰白色或灰黑色[1]。
我国磷石膏排放量巨大，据中国磷复肥工业协会统计，2017年全国磷肥总产量(以P2O5计)为16.407 Mt，其中高浓度磷复肥产量为15.354 Mt。
在2017一年中，我国生产的磷石膏为75.0 Mt。
磷石膏综合利用率为38.67% [2]。
所以对于进一步提高磷石膏的利用率，一直是我们迫切需要解决的问题。
而在磷石膏的应用中，大部分是将磷石膏作为天然石膏替代品制取建筑石膏，进而加工成各种石膏建材产品[3]。
例如利用磷石膏生产的石膏砌块是一种具有良好的施工性能、耐火性好，隔音效果好和适合宜居的建筑材料，但是它的软化系数很小，在湿的环境里很容易吸收水分导致强度性能下降。
这一缺点意味着磷石膏制的石膏砌块吸水率高，强度容易降低，不适用于潮湿环境，限制了该产品的推广使用[4]。
而且与天然石膏相比，磷石膏中含有许多杂质，如磷、氟、碱金属盐和有机物等。
有害杂质中磷的影响最大，其次是氟和有机物，它们对磷石膏的强度，胶结性能，脱水性能等产生影响[5]。
为了更好地对磷石膏加以利用，研究磷石膏的耐水性以及提高软化系数的措施显得非常重要。
本实验的主要目的是通过添加不同含量磷酸，模拟研究磷石膏中可溶性磷杂质对磷石膏耐水性能的影响。
通过加入硅油、Op-4乳化剂、石蜡和聚乙烯醇等防水材料对磷石膏砌块进行改性，研究改善磷石膏耐水性的最佳配合比。
2. 实验2.1. 原材料液体石蜡、聚乙烯醇1788：成都科隆化学品有限公司；磷酸：川东化工；硅油、op-4乳化剂：阿拉丁；磷石膏：重庆南川双赢集团，成分如表1所示。
Table 1. Phosphogypsum composition table表1.磷石膏成分表序号 1 2 3 4 5 6项目CaSO4·2H2O P2O5K2O Na2O SiO2水溶性F 成分质量百分比(%) ≥850.1~0.8 0.01~0.1 0.01~0.05 4~5 ≤0.1 2.2. 实验方法磷石膏砌块水膏比均采取0.64，依据材料配比准确计量各物料，并按一定用水量在搅拌锅中将原料王锋等和水搅拌均匀，石膏成均匀流动性好的浆体，浇筑到标准水泥胶砂模具中，再手动抬起模具3 cm~5 cm 上下震荡10次，用刮刀刮平，放置2 h后拆模。
将拆模后试样分成两组，一组放入烘箱中，在55℃下烘至绝干，测量绝热强度；另一组浸入水中24 h 后取出，测量其饱和吸水强度，最终得到软化系数。
强度测定按GB/T 17669.3《建筑石膏力学性能的测定》进行测试，试样尺寸为40 mm × 40 mm × 160 mm。
3. 可溶性磷对磷石膏耐水性能的影响3.1. 测试结果按照表2的配合比准确计量称料，依据前面的实验方法得到石膏砌块的强度和软化系数，结果如图1。
Table 2. Mix ratio of phosphoric acid to phosphogypsum表2.磷酸与磷石膏的配合比试样 1 2 3 4 5磷石膏g 1000 1000 1000 1000 1000磷酸含量g 0 2 4 6 8由图1中可以看出加入磷酸后，干强度一直呈下降的趋势，当磷酸掺量为0.8%时，干强度损失了30%，达到最低值。
但湿强度随着磷酸含量的增加，先上升后下降。
当磷酸掺量为0.2%时，湿强度提高了38%，达到最大值。
这说明可溶性磷对于磷石膏砌块干强度的影响较大，且能在一定范围内对湿强度有积极作用。
相对于空白组试件，实验组试件的软化系数都有所提升，四种磷酸含量的磷石膏砌块软化系数都超过了0.8，最大值达到了0.93可以看出适量浓度的磷杂质可有效改善磷石膏的耐水性，但过量磷酸的加入，磷石膏砌块强度的损失较大。
其中0.6%的磷酸为最佳掺量，强度损失较小，软化系数也满足要求。
Figure 1. Effect of soluble phosphorus on the properties of phosphogypsum图1. 可溶性磷对磷石膏性能的影响3.2. 可溶磷对磷石膏砌块性能影响机理可溶磷改变了二水石膏的液相条件，使二水石膏在析晶时的过饱和度降低。
低过饱和度下水化的磷石膏，其二水石膏晶体成核的概率减少，相应的二水石膏晶核数量降低，则二水石膏倾向成于尺度更大的晶体。
所以可溶磷使二水石膏晶体粗化，晶体间结合力降低，结构疏松。
导致石膏硬化体强度下降。
但也可发现可溶性磷改善了磷石膏的耐水性，而且随着浓度的增加，磷石膏的饱和湿强度也增加，软化王锋等系数全部都超过0.8。
这是由于水进入磷石膏及其胶结材中，分布于二水石膏和半水石膏晶体表面上的可溶性磷在钙离子的作用下转变成Ca3(PO4)2沉淀与石膏表面，阻碍石膏的溶出，从而在一定程度上提高了磷石膏的耐水性[6]。
4. 防水剂4.1. 液体石蜡4.1.1. 实验结果按照表3的配合比准确计量称料，依据前面的实验方法得到石膏砌块的强度和软化系数，结果如图2。
Table 3. Mix ratio of liquid paraffin to phosphogypsum表3.液体石蜡与磷石膏的配合比试样1# 2# 3# 4# 5#磷石膏g 1000 1000 1000 1000 1000液体石蜡g 0 10 20 30 40从图2中的强度数据可以看出，加入石蜡后，磷石膏砌块的强度均有不同程度的下降，而且干湿强度都有一个先升后降的过程。
当石蜡掺量为2%时，干强度损失29%，湿强度损失13%，优于其他石蜡掺量的表现，此时干湿强度也均在3 MPa之上。
四组石蜡掺量中，除一组软化系数低于空白组，其余组软化系数均超过0.9，说明液体石蜡对于改善磷石膏耐水性有着很大作用。
但石蜡掺量为3%和4%时，强度最小损失是41%，最大损失是51%，所以2%为石蜡的最佳掺量。
Figure 2. Effect of liquid paraffin on the properties of phosphogypsum图2. 液体石蜡对磷石膏性能的影响4.1.2. 液体石蜡对磷石膏性能影响机理研究由于分散的石蜡乳液对二水石膏的包裹作用，改变二水石膏的晶体生长方式，强烈抑制了晶体长轴(c轴)方向的生长，而a，b轴方向上晶体生长得到了增强，所以二水石膏晶体显得粗大、扁平，晶体间的结合力变弱。