复合材料学报

作者：付军, 张澳, 赵洲峰, 裘吕超, 李锐杰, 朱哲汛,

关键词：固废磷石膏, 纤维增强水泥基复合材料, 强度特性, 微观机制, 绿色环保,

采用流浆法成功制备了一种混掺磷石膏固废的纤维增强水泥复合材料。首先对固废磷石膏进行生石灰中和、去杂、烘焙改性处理激发其胶凝特性，再按质量比5∶4∶1比例与矿粉、钢砂混合，形成改性固废磷石膏混合料(Modified solid waste phosphogypsum mix，MWPM)作为辅助胶凝材料，取代部分水泥；采用固废磷石膏集料替代部分天然细集料，同时考虑掺入少量聚甲醛(POM)纤维及木制纸浆纤维，进行纤维增强水泥基复合材料的基准配合比设计研究，并结合XRD及SEM分析其强度及微观机制。结果表明：MWPM与磷石膏集料的掺量对固废纤维增强水泥板的密度、吸水率、导热系数等几乎没有影响；尽管前期强度随着MWPM掺量的增加而略微降低，但在掺量达到18wt%左右时仍能保持在4 MPa左右，且后期强度相比之下有部分增强；同时经过冻融实验后的冻融抗折强度比率不低于70%，满足非承重纤维增强水泥板规范需求；磷石膏集料对复合材料有微小的增强效应，掺量为20wt%时相对优化。基于上述研究，提出了混掺磷石膏固废纤维增强水泥基复合材料的基准配合比，可有效利用固废磷石膏155.39 kg/m³，减少水泥消耗78.58 kg/m³，降低CO₂排放27.60 kg/m³。微观分析表明：二水磷石膏、钙矾石和水化硅酸钙凝胶相互填充结合，形成互穿三维空间结构，同时通过引入POM纤维和木质纸浆纤维，使基体、骨料与两种纤维形成了更紧密的整体结构，这种结构的形成可进一步提高试件的整体力学性能。混掺磷石膏固废纤维增强水泥复合材料兼具良好力学性能和固废利用率，可为非承重绿色保温材料的发展提供参考。

来源：2024年第9期

《复合材料学报》期刊编辑部

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