基于生石灰中和法的磷石膏基复合胶凝材料设计与性能研究
向 晖1，符颖丽1，吴 浩1，胡小弟2，万九鸣2*，张英龙2，荆亚飞2，樊志伟2，李元元2
(1. 中建铁路投资建设集团有限公司，北京 102601; 2.武汉工程大学 土木工程与建筑学院，湖北 武汉 430074)
摘 要： 磷石膏作为一种大宗固体废弃物，在建筑材料中的掺量往往较低，且具有较为显著的环境污染问题。因此，提出一种基于生石灰中和法并以磷石膏为主体材料的磷石膏基复合胶凝材料。首先，通过添加生石灰有效抑制了有害物质的溢出并调节其pH值。然后，根据不同水泥、生石灰和固化剂掺量设计制备了磷石膏基复合胶凝材料。最后，探究了该材料无侧限抗压强度、抗折强度、干缩性能和抗冻性能，并通过表征60 ℃条件下试件养护7 d和25 ℃条件下试件养护28 d的有害离子溢出情况评价了其长期无害化效果。研究结果表明，生石灰可显著提升磷石膏混合溶液pH值，使氟离子溢出质量浓度降至15.31 mg/L，满足相关规范要求。当磷石膏含水率为14.7%时，磷石膏基复合胶凝材料击实干密度最大。该复合胶凝材料的7 d无侧限抗压强度随着水泥和固化剂掺量的增加而提升，但水泥、生石灰和固化剂掺量对其28 d无侧限抗压强度无显著影响。优化配比发现，水泥掺量为20%、固化剂掺量为2.0%的试件干缩系数最小，而20%水泥、2.0%生石灰、2.0%固化剂的组合可获得最佳抗冻性能。长期环境评估显示，60 ℃条件下试件养护7 d和25 ℃条件下试件养护28 d的氟离子溢出质量浓度分别为4.28、4.09 mg/L，均满足规范要求。
关键词： 磷石膏; 复合胶凝材料; 生石灰中和法; 氟离子; 无侧限抗压强度; 抗折强度
基金项目： 企业技术开发项目：路用附属设施磷石膏基混凝土及改性填料设计及制备技术研究(CSCECZJTT-2022-09)
引文格式： 向晖，符颖丽，吴浩，等. 基于生石灰中和法的磷石膏基复合胶凝材料设计与性能研究[J]. 市政技术，2025，43(11)：240-249. (XIANG H，FU Y L，WU H，et al. Research on the design and performance of phosphogypsum-based composite cementitious materials by lime neutralization method[J]. Journal of municipal technology，2025，43(11)：240-249.)