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题名高掺量磷石膏水硬性胶凝材料组成设计与性能调节
被引量：5
- 1
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作者
刘爱平
吴赤球
水中和
吕伟
练九阳
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机构
武汉理工大学材料科学与工程学院
湖北昌耀新材料股份有限公司
武汉理工大学硅酸盐建筑材料国家重点实验室
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出处
《硅酸盐通报》
CAS
北大核心
2024年第3期1003-1011,共9页
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文摘
本文研究的水硬性磷石膏胶凝材料体系由80%(质量分数)磷石膏,以及少量矿渣、水泥、偏高岭土、粉煤灰、硅灰等辅助胶凝材料组成,借助力学性能试验数据与分子动力学(MD)模拟为超高掺量磷石膏体系组成设计提供依据,后续对该体系强度倒缩问题进行性能调节。结果表明,当磷石膏掺量固定时,辅助胶凝材料(SCM)的n(CaO)/n(SiO_(2)+Al_(2)O_(3))摩尔比接近1的样品力学性能结果最佳。分子动力学对模型原子表面积和孔结构分布的模拟结果与力学性能规律相符,孔结构越小时抗压强度越高;在原子尺度上,n(CaO)/n(SiO_(2)+Al_(2)O_(3))摩尔比接近1时O、Ca、Al及S原子表现出较高的扩散能力,可充分发挥碱激发与硫酸盐激发效应,同时使得OO、Al—O、Si—O键长增大而失稳水解,促进水化产物钙钒石的生成。最后,通过调节SCM的种类,在磷石膏-矿渣-水泥体系中复掺偏高岭土、硅灰及粉煤灰改善了90 d龄期强度倒缩的问题。基于化学组分设计配合比对大宗量利用磷石膏以及获得性能更好的胶凝材料具有重要意义。
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关键词
高掺量磷石膏
化学成分
分子动力学模拟
组成设计
性能调节
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Keywords
high content phosphogypsum
chemical composition
molecular dynamics simulation
composition design
performance regulation
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分类号
TU526
[建筑科学—建筑技术科学]
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题名电石渣激发磷石膏矿渣的强度及浸出特性研究
- 2
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作者
姚威
谈云志
明华军
沈克军
吴赤球
吕伟
吴军
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机构
特殊土资源化利用宜昌市重点实验室(三峡大学)
特殊土土力学研究所(三峡大学)
宜昌鸿乾环保建材有限公司
湖北昌耀新材料股份有限公司
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出处
《三峡大学学报(自然科学版)》
北大核心
2025年第3期74-80,共7页
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基金
国家自然科学基金项目(52209136)
长江水利委员会长江科学院开放基金项目(CKWV2021871/KY)
三峡库区生态环境教育部工程研究中心开放基金项目(KF2022-12)。
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文摘
少量碱性水泥或石灰可激发磷石膏-粒化高炉矿渣,形成水硬性胶凝材料,但水泥和石灰成本较高,不符合国家“碳达峰、碳中和”战略,而作为工业废弃物的电石渣也富含碱性氧化钙,因此本文提出用电石渣取代石灰激发磷石膏-粒化高炉矿渣,以达到减少生产成本、“以废治废”的目的.通过对不同龄期的试样进行抗压强度、可溶磷浸出、可溶氟浸出、SEM、XRD等试验来验证电石渣取代石灰的可行性.结果表明:对于磷石膏-矿渣体系,电石渣具有和石灰相似的激发效果,其能与磷石膏、矿渣生成水化硅酸钙和钙矾石,形成胶凝骨架,增强混合试样强度,最佳掺比试样28 d强度超过40 MPa;其可溶磷、氟浸出液质量浓度均满足规范要求,矿渣-磷石膏-电石渣掺比为80∶12∶8时强度与磷氟固定效果均最好.
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关键词
磷石膏
电石渣
粒化高炉矿渣
强度
浸出
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Keywords
phosphogypsum
carbide slag
granulated blast-furnace slag
strength
leaching
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分类号
TU375.4
[建筑科学—结构工程]
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题名磷石膏团粒的制备与填充效应验证
- 3
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作者
黄琬
谈云志
陈君廉
吴赤球
吕伟
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机构
三峡大学特殊土资源化利用宜昌市重点实验室
湖北昌耀新材料股份有限公司
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出处
《土木与环境工程学报(中英文)》
北大核心
2025年第2期182-190,共9页
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基金
长江科学院开放研究基金(No.CKWV2021871/KY)
湖北三峡实验室开放基金(No.SK211003)。
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文摘
将磷石膏用于建筑材料的制备,是规模化消纳磷石膏的有效方式。然而,将粉末状态的磷石膏直接掺入,存在面源污染的风险。为此,提出制备以磷石膏为主要原料的压制团粒,以团粒的形式填充于胶凝材料,利用水泥胶凝团粒制备填充试样,开展抗压强度、磷(氟)污染物测定、孔隙结构分析、微观形貌分析等试验,验证磷石膏团粒的填充效应。结果表明,与粉末填充试样相比,团粒填充试样的强度性能更具优势,磷(氟)固定效果更佳。试样浸泡90 d后,浸泡溶液中氟离子质量浓度为0.035 mg/L,磷离子质量浓度为0.35 mg/L,均满足一级排放标准。另外,通过孔隙结构分析和微观形貌分析解释了团粒填充试样展现出的优异性能,验证了磷石膏以团粒形式填充于建筑材料中良好的填充效应。
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关键词
建筑材料
磷石膏
团粒
污染物
填充效应
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Keywords
building materials
phosphogypsum
particles
pollutants
filling effect
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分类号
TU526
[建筑科学—建筑技术科学]
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题名核壳结构磷石膏基骨料/硅酸盐水泥界面特性及其调控
- 4
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作者
何静
吕伟
吴赤球
余正康
李义胜
水中和
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机构
武汉理工大学材料科学与工程学院
湖北昌耀新材料股份有限公司
武汉理工大学硅酸盐建筑材料国家重点实验室
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出处
《硅酸盐通报》
北大核心
2025年第2期613-622,共10页
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文摘
为解决磷石膏基骨料与普通硅酸盐水泥的相容性问题,本文制备了一种核壳结构磷石膏基骨料。在系统研究骨料壳层组分对骨料吸水率、筒压强度及抗压强度等宏观性能影响的基础上,借助现代分析测试方法研究了骨料壳层组分对混凝土界面过渡区微观结构特性的影响。结果表明,核壳结构磷石膏基骨料的性能较未包壳层骨料均得到提升,并且该骨料与普通硅酸盐水泥制成的混凝土试块抗压强度得到提升。核壳结构磷石膏基骨料和水泥形成的界面与未包壳层的相比,在水化早期,降低了界面处Ca(OH)_(2)的含量,优化了界面处的孔隙结构,提高了界面处显微硬度,降低了界面过渡区宽度,并且该壳层可降低骨料内核S元素向界面处扩散的概率;在水化后期,界面处水化反应基本稳定,该壳层仍可减缓内核S元素向界面扩散的趋势,降低了界面处膨胀和开裂的风险,增加了磷石膏基骨料在普通硅酸盐水泥体系中应用的可行性。
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关键词
磷石膏基骨料
核壳结构
界面过渡区
反应机理
孔隙率
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Keywords
phosphogypsum-based aggregate
core-shell structure
interfacial transition zone
reaction mechanism
porosity
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分类号
TU526
[建筑科学—建筑技术科学]
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题名球磨时间对磷石膏基胶凝材料性能影响研究
被引量：11
- 5
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作者
许晴莹
杨鼎宜
吕伟
李想
钱云峰
杜保聪
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机构
扬州大学建筑科学与工程学院
扬州大学绿色建筑材料研究所
湖北昌耀新材料股份有限公司
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出处
《无机盐工业》
CAS
CSCD
北大核心
2022年第5期101-108,共8页
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基金
国家重点研发计划(2018YFD1101002)。
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文摘
以原状磷石膏为研究对象,在用热重分析与相组成分析技术探究磷石膏脱水温度与时间的基础上,研究了球磨时间对原状磷石膏粒径大小及分布、磷石膏硬化体以及磷石膏-水泥胶结料性能的影响。原状磷石膏脱水温度为130℃、脱水时间为60 min。在0~20 min,延长球磨时间可以有效降低磷石膏-水泥胶结料的流动度,缩短凝结时间,磷石膏硬化体以及磷石膏-水泥胶结料的力学强度先提高后降低。最优球磨时间为15 min,此时原状磷石膏粒径约为29μm;所得的磷石膏-水泥胶结料具有较好的力学性能和耐水性能。
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关键词
热处理
球磨时间
磷石膏
粒径分布
力学性能
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Keywords
heat treatment
grinding time
phosphogypsum
particle size distribution
mechanical property
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分类号
TQ126.3
[化学工程—无机化工]
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题名高掺量磷石膏胶凝材料硬化体制备及其性能调节
- 6
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作者
李义胜
吕伟
吴赤球
余正康
何静
水中和
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机构
武汉理工大学材料科学与工程学院
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出处
《硅酸盐通报》
2025年第8期2944-2954,共11页
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文摘
为制备高强的高掺量磷石膏胶凝材料,本文研究了成型压力、钙硅铝比及碱激发剂掺量等工艺参数对高掺量磷石膏胶凝材料硬化体性能的影响规律,并基于响应面法中的Box-Behnken设计,分析了各影响因子对抗压强度的交互作用机制。此外,采用X射线衍射、扫描电子显微镜对硬化体进行微观结构分析。结果表明:磷石膏胶凝材料硬化体的长期性能随成型压力、钙硅铝比和碱激发剂掺量的增大均呈先增大后减小的趋势;通过响应面模型分析,影响因子对强度发展的交互作用从强到弱依次是成型压力、钙硅铝比、碱激发剂掺量;当成型压力为60 MPa、钙硅铝比为1.1(摩尔比)、碱激发剂掺量为0.5‰(质量分数)时,可制备出抗压强度超过65 MPa的高掺量磷石膏胶凝材料硬化体,此时结晶良好的针棒状钙矾石填充磷石膏颗粒之间的空隙,水化硅酸钙(C-S-H)凝胶包裹胶结磷石膏颗粒和钙矾石晶体,形成致密结构。
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关键词
高掺量磷石膏
高抗压强度
力学性能
响应面法
微观结构
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Keywords
high content phosphogypsum
high compressive strength
mechanical property
response surface method
microstructure
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分类号
TU526
[建筑科学]
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题名磷石膏-膨润土-水泥团粒的制备方法
被引量：2
- 7
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作者
宋紫阳
陈君廉
吴赤球
谈云志
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机构
三峡大学特殊土资源化利用宜昌市重点实验室
湖北昌耀新材料股份有限公司
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出处
《三峡大学学报（自然科学版）》
CAS
2022年第6期89-94,共6页
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基金
湖北三峡实验室开放基金(SK211003)
长江科学院2021年开放研究基金(CKWV2021871/KY)。
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文摘
为实现磷石膏的资源化利用,选择膨润土和水泥作为添加剂,以实现吸附和固化磷石膏中磷、氟污染物的目标.将磷石膏-膨润土-水泥粉料混合物(质量比86.5∶8.5∶5)压制成团粒,经过恒温恒湿养护硬化.通过观察团粒养护过程中的成型情况,验证造粒方法的可行性;以团粒的横向、纵向抗压强度值表征其力学特性;比较团粒浸水后其磷、氟污染物释放浓度,评估团粒固持磷、氟的效果.结果表明:造粒工艺既提升了磷石膏-膨润土-水泥体系的物理-力学性能,又固化了磷石膏中磷、氟污染物.成型的磷石膏-膨润土-水泥复合团粒为暗灰色,平均直径为8.0 mm,药丸状.团粒的单粒抗压强度为4.75 MPa,软化系数0.78.且制备成团粒后,对比粉料状态,对于磷、氟污染物的固化效率提升幅度高达80%.
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关键词
磷石膏
膨润土
团粒
水化
固化
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Keywords
phosphogypsum
bentonite
pellet
hydration
stabilization
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分类号
X705
[环境科学与工程—环境工程]
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题名水泥增强磷石膏-膨润土强度及污染物固定的验证
- 8
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作者
黄琬
谈云志
陈君廉
吴赤球
吕伟
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机构
三峡大学特殊土资源化利用宜昌市重点实验室
湖北昌耀新材料股份有限公司
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出处
《三峡大学学报（自然科学版）》
CAS
2023年第2期50-56,共7页
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基金
国家自然科学基金(51979150)
湖北三峡实验室开放基金(SK211003)
长江科学院2021年开放研究基金(CKWV2021871/KY)。
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文摘
膨润土作为磷石膏吸附剂,具有较好的磷(氟)固定效果,但其混合物作为道路填筑材料时,通常无法满足力学性能要求,为探究水泥能否提高磷石膏-膨润土混合物的力学性能,以及能否协同膨润土固定磷石膏中的磷(氟)污染物,制备了掺水泥、不掺水泥以及不同掺量水泥的混合料,压制试样,并分别进行雨水淋滤模拟试验和无侧限抗压强度测试.结果表明:掺加水泥后,试样的无侧限抗压强度以及磷(氟)污染物固定效果均有所提高,在同一养护期下,水泥添加量越多,试样无侧限抗压强度越高,磷(氟)污染物固定效果越好,添加量达到5%时,试样的无侧限抗压强度可达到5.31 MPa,满足《公路路面基层施工技术规范》(JTJ 034—2000)中的要求.本文探究结果成功验证了水泥增强磷石膏-膨润土混合物强度性能及其磷(氟)污染物固定效果的可行性,为磷石膏在道路填筑材料的应用提供了一定的参考价值.
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关键词
水泥
磷石膏
膨润土
磷(氟)污染物
无侧限抗压强度
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Keywords
cement
phosphogypsum
bentonite
phosphorus(fluorine)pollutants
unconfined compressive strength
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分类号
TU443
[建筑科学—岩土工程]
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