过硫磷石膏性能译文

过硫磷石膏性能——矿渣水泥混凝土（SSC）DINGSha,SHUIZhonghe*,CHENWei,LUJianxin,TIANSufangWuhan43(1.StateKeyLaboratoryofSilicateMaterialsforArchitectures,WuhanUniversityofTechnology,Wuhan43摘要：抗硫磷石膏矿渣水泥（SSC）是一种新开发的非燃烧主要由磷石膏胶凝材料（PG）和粒化高炉矿渣（矿渣），少量钢渣（SS）和熟料（CL）。过硫磷石膏是一种环保型胶凝材料，由于其节能、低碳排放和废物利用。我们制备的混凝土抗硫磷石膏矿渣水泥，研究了力学性能、微观性能和抗同波特兰矿渣水泥混凝土的氯离子渗透性比较PSC）和普通波特兰水泥（OPC）混凝土。试验结果表明，混凝土抗压强度ofssc后28d达到38.6MPa,接近PSC混凝土和普通混凝土。研究表明，大量的钙矶石和C-S-H凝胶，和少量的Ca（OH）2的制SSC期间产生的。SSC的致密的水泥石结构的钙矶石和C-S-H凝胶形成，周围未反应的磷石膏。抗SSC混凝土氯离子渗透性能优于PSC和OPC混凝土由于SSC可以形成更多的钙矶石固化更多的氯离子。关键词：抗硫磷石膏矿渣水泥；氯离子；钙矶石1.简介磷石膏（PG）是一种磷酸生产中产生的副产品。它主要包含CaSO4.2H20,以及P2O5等杂质。在中国每年约有4000万吨磷石膏被生产出来，但是只有10%能被利用。超过4亿吨的控卫积累了作为废物。积累的磷石膏不仅占用大量土地，而且会造成环境污染，现在已经变成了一个严重的社会问题。因此，磷石膏的大规模利用在国内十分迫切。过硫磷石膏矿渣水泥（SSC）是一种新开发的非燃烧主要由地面的胶凝材料的粒化高炉矿渣（矿渣）和硫酸盐激发剂（如石膏），少量碱性激发剂（如熟料）。SSC的水合作用原理是矿渣激活由石膏和碱激发剂，故又称石膏矿渣水泥。硬皮病是一种环保型胶凝材料，由于其节能、低碳排放和废物利用。SSC的使用可以利用各种工业固体废物，如磷石膏、氟石膏、矿渣等；因此，在SSC的研究在最近几年一直在世界范围内广泛兴起。与普通波特兰水泥（OPC）.SSC相比具有低水化热的很多优点，很好的抗硫酸盐性能等。与波特兰相比，矿渣水泥（PSC）、SSC使用较少的熟料和石膏，从而消耗更多的固体废品。本文的目的是探讨混凝土过硫磷石膏矿渣水泥的制备（SSC），由45%磷石膏制成（PG），48%的矿渣、2%的钢渣（SS）和5%熟料（CL）。以及其力学性能，微观性能和抗SSC混凝土抗氯离子渗透性进行了比较与PSC混凝土和普通混凝土。XRD、TGA-DSC、MIP和扫描电镜研究中以水化产物和SSC的微观结构。2原料抗硫磷石膏矿渣水泥（SSC）成分为45%的磷石膏（PG），48%的矿渣、2%的钢渣（SS）和5%熟料（CL）。磷石膏是由湖北黄麦岭磷化工集团公司提供，梯度水用量14%。对磷石膏的XRD谱图如图所示。矿渣和钢从武汉中国钢铁集团公司提供了了500X500实验室球磨机。波特兰水泥熟料，矿渣水泥（PSC）和普通波特兰水泥（OPC）是由华新水泥股份有限公司提供。密度，该表面面积和化学成分的所有原材料都列在表1和表2

细集料为河砂，细度模数为2.73。粗骨料为碎石，粒径为5〜25,破碎值为8.7%。使用聚羧酸外加剂超塑化剂，减水率为30%；GG-CaSiO4-2HQ10 20 30 40 50 60 7020/(。)Fig.1TheXRDpatternofphosphogysum表格lXrd峰的分析Table1PhysicalpropertiesofrawmaterialsItemDensity/(kg/m3)Blaine'ssurfacearea/(m2/kg)PG2530103.5GGBFS2995574.1SS3140688.5CL3160425.3PSC2850478.9OPC3100335.6表1各化水泥的表面面积Table2Chemicalcompositionsofrawmaterials/%ItemSiO2AKO,Fe,O,CaOMgOK3ONa:OSO,PQ,FLossTotalPG2.300.350.2731.640.290.170.1242.101.050.2021.1999.68GGBFS33.6412.721.0838.258.990.460.272.080.010.8698.36SS14.232.2721.4645.814.270.080.351.196.8796.53CL21.745.782.8563.412.161.150.311.050.270.2899.00PSC25.069.342.6844.622.410.890.223.080.0910.7799.16OPC21.255.673.1658.182.410.690.143.660.083.9599.19表2试验中各水泥的化合物组成的净含量Table3MixproportionsandslumpofconcretesamplesItemCementitiousmaterialconsuniption/(kg•m)Sand Gravel Water/(kg•m)/(kg•m')/(kg•m)SP/%Slump/nimPGGGBFSSSCLP•S•AP•OPSC 380 -727.2 1090.8 1520.3140OPC- 380220ssc171.0186.27.615.2-1803试验过程在100mmx100毫米100毫米x模具中制备混凝土试块，然后在力学性能和微观特性的标准养护条件下测试3d，7d，28d性能。混凝土配合比例列于表3。用于氯离子渗透测试的具体样品制备。直径100毫米X50毫米的模具，用双电极UX方法(astmc1202-91)和氯离子扩散系数的方法(ntbuild492)测试。用于氯离子渗透测试的具体样品制备直径100毫米50毫米的模具，和两个电动？UX方法(astmc1202-91)和氯离子迁移系数法(NTbuild492)利用。混凝土样品的微观性质通过X-射线衍射(XRD)、热重分析(TGA-DSC)差示扫描量热法、压汞法(MIP)、扫描电子显微镜(SEM)来实现。Fig.2Compressivestrengthofthreeconcretesat3,7,and28dAge/day5050505044332211Ed三/nlOBuansoA_SSEdluou表格2三种水泥在第三天第七天以及第二十八天的抗压强度E-ettringiteG・gypsumQ-quartzP-portlanditeC-calciteFQ3d'Td28d50 605 10 20 30 4050 6020/（。）Fig.3XRDpatternsofSSCconcreteat3,7,and28d表格3ssc水泥在第三天第七天和第二十八天的xrd峰值分析sscE-ettringiteG-gypsumQ・quartzP-portlanditeC-calcitessc£gepQQcpq丄J,- -aOPCE*EPQQCpQPSCOPC|QC5 10 2030 40 50 605 10 2020/（。）Fig.4XRDpatternsofthethreeconcretesat28d表格4三种水泥在第二十八天的xrd峰值分析200 400 600 800 1000Temperature/^Fig.5DSCcurvesofthethreesamplesat28d210QwwuMosel表格5三种试样在第二十八天时的DSC曲线100丸 50-220%：\\ SSC-17.3%——SSC--PSC95_\\ PSC-10.1%400-500T——OPC弋、、OPG&0%SSC-0.6%90■\ PSC-1.4%、OPC-2.9%650-800兀SSC-1.4%85-\PSC-9.2%、、OPC-5.5%80- 175111140 200 400 600 800 1000leniperaturc/TFig.6TGAcurvesofthreesamplesat28d表格6三种试样在第二十八天时的TGA曲线4结果和讨论SSC,PSC和OPC混凝土的3d、7d、28d的抗压强度如图2所示。SSC混凝土抗压强度后3天最低，等于12.4MPa。随着固化时间的增加，SSC混凝土抗压强度急剧增加，28d后达到38.6MPa，接近值的PSC和OPC混凝土。这是由于包含在SSC混凝土能够极大的推迟其二水石膏的硬化时间。因此，SSC过程混凝土水化缓慢，在早期，其抗压强度差。然而，随着水化的进行，结果完全与磷石膏与熟料形成钙矶石和凝胶的水化产物使水泥浆体密实，和混凝土的后期抗压强度急剧增加。SSC混凝土的3d,7d，28d的XRD图谱如图3所示。他们表明，主要阶段包括钙矶石，氢氧化钙(Ca(OH)2)和未反应的石膏。经过3天的sscis缓慢水化反应，当特征石膏峰很强。随着固化时间的增加，后者会变得虚弱，而钙矶石的特征峰和Ca(OH)2变大。SSC的XRD图谱，PSC和OPC混凝土28d后是说明图。他们表明，SSC混凝土钙矶石的特征峰强而奇特的Ca(OH)2峰强很弱于PSC和OPC混凝土。XRD结果表明，SSC的水化产物包括更多的钙矶石和Ca(OH)2少比PSC和OPC。SSCTGA-DSC曲线，PSC和OPC样品固化后28d是图了。吸热峰在约106度由于钙矶石，C-S-H脱水，并吸附在水泥浆体的水。吸热峰在约450度是由于Ca(OH)2分解。吸热峰在约750度是由于共同2从碳酸钙C-S-H的损失(OH)2。SSC混凝土具有很宽的吸热峰在50-220度由二水石膏转变为半水石膏。此外，与PSC和SSC的OPC混凝土，混凝土在450度没有明显的吸热峰这表明，很少或没有Ca(OH)2存在于水化产物的SSC之间，与实验结果进行了DSC与XRD协议。图7显示三水泥浆体孔结构。水泥浆体的孔隙率在表4。根据图(a)和表4,SSC的孔隙率高于PSC和OPC。然而，SSC比PSC和OPC多微孔，和孔径主要分布在5-50nm和100-1000nm根据图(b)。这可能会导致更好的表现在一些SSC混凝土的耐久性。SEM图像SSC混凝土后7和28提出了一。他们表明，SSC混凝土水化产物主要为钙矶石和凝胶C-S-H凝胶我会在周围的针状钙矶石颗粒分布在水泥浆固化后7天的孔隙结构。然而，由于水化产物的数量有限，大量的孔隙存在。水泥浆的密实性有待提高。针状钙矶石颗粒减少，C-S-H凝胶的数量显着吗？明显增加时，经过28天的SSC水合物。钙矶石颗粒变为短柱状晶体，交错在锡箔般的C-S-H凝胶和未反应的板状石膏形成致密的水泥石结构，SSC抗氯离子渗透性能，PSC和OPC混凝土示于表5。根据这个，抗SSC混凝土抗氯离子渗透性能大大优于PSC和OPC混凝土的电通量法进行评估时(astmc1202-91)或氯离子迁移系数？古法(NTbuild492)。氯离子在混凝土中的渗透可以分为溶解的氯离子和固化氯离子溶解的氯离子存在于毛细管孔隙中，可以达到的钢筋造成混凝土的腐蚀，同时固化氯离子是无害的［12］。因此，减少溶解的氯离子和增加尽可能的固化氯离子提高

混凝土抗氯离子渗透性能的重要技术措施。由于在SSC磷石膏和矿渣水化，钙矶石。氯离子能代替硫酸钙矶石3CaO・A12O3・CaC12・10H2O。所以，钙矶石能固化氯离子。因此，抗SSC混凝土抗氯离子渗透性能明显优于PSC和OPC混凝土由于SSC,相比，PSC和OPC,可以形成更多的钙矶石。同时，SSC比PSC和OPC多微孔是另一个可能的原因。Table4PorosityofthreecementpastesSamplesscPSCOPCPorosity19.88%19.03%17.68%表4三种水泥成分的组份(a)7d (b)2Rd(c)7d (d)2Kd(c)7d (f)28tlFig.8TheSEMimagesofSSCconcreteat7and28d图8ssc水泥在第七天和第二十八天在sem电镜下的图像Table5PropertiesofresistancetochloridepenetrationofthethreeconcretesMethodSSCPSCOPCElectricflux/hloridemigrationcoefficient/(X10l2)2.358.785.62表5三种水泥对于氯离子的反应分析

0.12(日二住二/uo2rul.£U)4().2ooo.100()(JOO0.12(日二住二/uo2rul.£U)4().2ooo.100()(JOO101001()0()1()0001()0000100000()Porediameter/nni(b)Fig.7Porestructureanalysisofthreecementpastes:(a)Cumulativeintrusion;(b)Incrementalintrusion10080.0000O.Jao.o.o.(却、一Eh己s瓷」.1一E-35Emyu-0604020三种水泥组份的点图分析A渐变分析图B累加分析图5结论由45%磷石膏(PG),48%粒化高炉矿渣(矿渣)，2%的钢渣(SS)和5%熟料(CL)制成的混凝土的抗压强度在28d达到38.6MPa，接近PSC和OPC混凝土。分析表明，大量的钙矶石，C-S-H及少量的Ca(OH)2是水化过程中产生的SSC。形成钙矶石SSC致密的水泥石结构，C-S-H被未反应的磷石膏所包裹。抗SSC混凝土氯离子渗透性能比PSC和OPC混凝土由于SSC可以形成远大于其的钙矶石，可以巩固更多的Cl离子。ReferencesYunHuang,ZongShouLin.InvestigationonPhosphogypsum-SteelSlag-GranulatedBlast-FurnaceSlag-LimestoneCement[J].ConstructionandBuildingMaterials,2010,24(7):1296-1301LReijnders.CleanerPhosphogypsum,CoalCombustionAshesandWasteIncinerationAshesforApplicationinBuildingMaterials:AReview[J].BuildingandEnvironment,2007,42(2):1036-1042WeiguoShen,MingkaiZhou,QinglinZhao.StudyonLime-FlyAsh-PhosphogypsumBinder[J].ConstructionandBuildingMaterials,2007,21(7):1480-1485TMatschei,FBellmann,JStark.HydrationBehaviourofSulphate-ActivatedSlagCements[J].AdvancesinCementResearch,2005,17(4):167-178AGruskovnjak,BLothenbach,FWinnefeld,etal.HydrationMechanismsofSuperSulphatedSlagCement[J].CementandConcreteResearch,2008,38(7):983-992EminErdem,HalisOlmez.TheMechanicalPropertiesofSupersulphatedCementContainingPhosphogypsum[J].CementandConcreteResearch,1993,23(1):115-121TGrounds,DVNowell,FWWilburn.TheIn?uenceofTemperatureandDifferentStorageConditionsontheStabilityofSupersulphatedCement[J].JournalofThermalAnalysis,1994,41(2):687-699JBijen,ENiel.SupersulphatedCementfromBlastfurnaceSlagandChemicalGypsumAvailableintheNetherlandsandNeighbouringCountries[J].CementandConcreteResearch,1981,11(3):307-322YuXinGao,BaoYingYu,FenLianXu.EffectofModifiedPhosphogypsumontheMechanicalPropertiesofSupersulphateCement[J].AppliedMechanicsa