磷石膏对硅酸盐水泥性能和水化的影响

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1、建艟世器2010年第31卷第5期磷石膏对硅酸盐水泥性能和水化的影响孙正l，郭成洲1一，周卫兵1，朱教群1(1．武汉理工大学材料科学与工程学院，武汉430070；2．葛洲坝股份有限公司水泥厂，荆门448000)摘要：利用xRD、sEM、结合水量及水化热测定等方法，分析了磷石膏的组分与结构，研究了磷石膏对硅酸盐水泥的物理性能和水化过程的影响，进而探讨了磷石膏中的磷和氟对水泥单矿物C3S的水化作用机理。关键词：磷石膏；凝结时间；强度；水化InfluenceOfPhosphogypsumonPhysicalPropertiesandHydrationProcess

2、ofPortlandCementS【，rNZ矗P咒91，GL，0ChP咒昌。：娩o“1'2，ZHOU、^龟i一6i，z91，ZHU．厂i口。一q“咒1(1．SchoolofMateriaIsscienceandEngineering，WuhanUniverSityofTechn0109y，Wuhan430070，ChiIla；2．Chi姐GezhoubaGroupstockCo，LtdCem朗tCc吼pany，Jingmen448000，China)Abstract：BythemeallsofXRD，SEM，contentofchemicallyo咖bin

3、edwaterandheatofhydration，etc，the∞mposi—tionands仃ucture0fphosphogyps嗽werea蒯弦ed．IIlfluenceofphosphogypSumonphySicalpropeniesandhydrationproce筠ofPortlandcementwasstudied．Then，theactionofphosphorusardnuorir圮inphosphogypsumtot}屺hy出ationofC3SwaSfurtllerdis$cussed．Keywords：phosphogypsum

4、；settingtime；strength；hydration磷石膏是磷化工企业产生的固体废渣，我国磷石膏的排放量大且利用率低，目前一般采取堆场堆积的处理方式，不仅需要占用土地资源，而且会造成环境污染[1l。磷石膏的资源化利用，有着巨大的社会效益和经济效益。磷石膏在化学组成与结构上都与天然石膏类似，代替天然石膏作水泥缓凝剂是其资源化利用的首要途径【2】。磷石膏直接应用于水泥时，其中的可溶性磷和氟会造成水泥凝结时间不正常，还可能降低水泥强度[3·4l。研究表明，经过预处理的磷石膏，可以代替天然石膏作水泥缓凝剂L5喵j。该文将磷石膏和天然石膏作比较，研究它们对

5、硅酸盐水泥物理性能和水化过程的影响规律，并探讨了磷石膏对水泥单矿物C3S水化过程的作用机理。1试验1．1原材料磷石膏取自湖北荆门某磷肥厂，为淡黄色粉状物。天然石膏、水泥熟料、矿渣和粉煤灰均从荆门葛洲坝水泥厂生产线现场取得。熟料为葛洲坝水泥厂42．5硅酸盐水泥熟料，生石灰、cac03和Si02为市售分析纯。主要原材料的化学成分见表1。表1原料的化学成分叫／％42010年第31卷第5期1．2方法将磷石膏与蒸馏水按照质量比1：10的比例充分混合后密封，于20℃恒温下静置7d，取上层清液过滤，得到磷石膏浸泡液。浸泡液中的可溶磷含量(以P205计)用Optima43

6、00DV型等离子体原子发射光谱仪测定，F一含量用ICS．2500型离子色谱仪测定，Na+、K+、Ca2+、Fe3+用SpectrAA．30型原子吸收光谱仪测定。采用石灰中和对磷石膏进行改性，将适量生石灰加入磷石膏中，拌合均匀，加入适量水闷料24h后于60℃以下烘干备用。生石灰掺量为磷石膏质量的2％。先对原料烘干、均化处理，其中磷石膏烘干温度不高于60℃。再按表2的配料方案。将各种原料配好后分别在①500mm×500mm球磨机中混磨，制备出各组水泥样品。样品的胶砂强度和凝结时间根据GB／r17671—1999和GB／r1346—2001规定的方法进行测定。表

7、2配料方案编配比硼／％号熟料矿渣粉煤灰天然石膏磷石膏改性磷石膏Pl97．O3．OP296．83．3P396．83．3P457．O40．O3．OP556．840．03．3P656．840．03．3P767．O30。03．O■P866。830．O3．3P966．830．O3．3测定凝结时间后的水泥净浆试块养护至规定龄期后，用无水乙醇终止水化。取样磨细烘干，用灼烧法测定化学结合水量。用D伽ax．IIIA型X射线衍射仪(XRD)分析水泥水化产物的物相组成。用JSM．5610LV型扫描电镜(SEM)观察水泥水化产物的微观形貌。GS单矿制备是按其化学组成，用分析纯级C

8、a．Co，和Si02配料，混合均匀，经玛瑙研钵磨细过80“m方孔筛