摘 要

磷石膏是工业生产磷肥的主要副产物，因其特殊物理及化学性质，无法大规模进行利用，目前主要处理方法是大面积堆存，对生态环境造成了很大的影响。

课题分析了磷石膏的危害性以及其可利用性，对磷石膏在固化土壤的性能上进行了研究，并进行了实验验证。实验将磷石膏固化材料与传统的土壤固化材料进行对比，并对磷石膏固化材料进行耐水性研究，旨在代替传统材料，大规模消耗磷石膏。实验主要表征方式是测量土壤固化体的无侧限抗压强度，评价了磷石膏基固化材料的掺量、不同的养护龄期以及掺加不同外加剂等对土壤固化效果的影响。实验结果表明：随着磷石膏基固化剂掺量的增加，土壤固化体的耐水性能逐渐提高，但是从节约材料以及安全起见，磷石膏基固化剂的掺量以控制在15%为宜；随着养护龄期的增加，土壤固化体的耐水性能也会得到提升；不同外加剂的掺加对磷石膏固化材料的固化性能也有不同影响。

关键词：磷石膏 耐水性能 固化材料 无侧限抗压强度

Evaluation of Water resistance of phosphogypsum-based curing materials

ABSTRACT

Phosphogypsum is the main by-product of industrial production of phosphate fertilizer. Due to its special physical and chemical properties, it cannot be used on a large scale. At present, the main treatment method is large-area storage, which has a great impact on the ecological environment.

The subject analyzed the hazard of phosphogypsum and its availability, studied the performance of phosphogypsum in solidified soil, and carried out experimental verification. The experiment compares the phosphogypsum solidified material with the traditional soil solidified material, and conducts water resistance research on the phosphogypsum solidified material, aiming to replace the traditional material and consume the phosphogypsum on a large scale. The main characterization method of the experiment is to measure the unconfined compressive strength of the soil solidified body, and evaluate the effect of the amount of the phosphogypsum-based solidified material, different curing ages and the addition of different admixtures on the soil solidification effect. The experimental results show that with the increase of the amount of phosphogypsum-based curing agent, the water resistance of the soil solidified body is gradually improved, but from the perspective of material saving and safety, the dosage of the phosphogypsum-based curing agent should be controlled at 15%; With the increase of the maintenance age, the water resistance of the soil solidified body will also be improved; the addition of different admixtures will have different effects on the curing properties of the phosphogypsum solidified material.

Key Words: Phosphogypsum; Water resistance; Solidified material; Compressive strength

目 录

摘 要 I

ABSTRACT II

第一章 绪论 1

1.1引言 1

1.2土壤固化原理 1

1.3固化材料及其研究进展 2

1.4结束语和流程图 5

第二章 实验部分 7

2.1实验原料 7

2.1.1实验用土 7

2.1.2实验用固化剂 7

2.1.3磷石膏 7

2.2实验设备 8

2.3试验方法 9

2.3.1宿迁土原料的准备 9

2.3.2固化剂的制备 9

2.3.3标准试样的制备和养护 9

2.3.4抗压强度的计算 10

第三章 实验结果与讨论 11

3.1固化剂的选取 11

3.2不同固化剂掺量对土壤固化效果的影响 12

3.3不同养护时间对土壤固化效果的影响 15

3.4不同外加剂对土壤固化效果的影响 16

第四章 结论 19

参考文献 20

致 谢 22

第一章 绪论

1.1引言

传统的磷肥制造过程中，会用到硫酸去处理含磷的矿物，而这个方法会产生大量的固体废弃物，也就是磷石膏。磷石膏的主要成分是，也就是二水石膏，由于磷肥的制造工艺，所以其会掺杂磷酸等杂质，所以一般磷石膏原料都是带酸性的。由于时代的发展，我国化学工业发展迅速，同时对含磷肥的需求也日益增加[1]。根据数据统计，截至目前为止，我国磷石膏排量已达每年两千万吨。而长久以来，因为找不到合适的处理办法，很多企业选择放置堆存来处理磷石膏，这样做的后果就是对处理地的土地、水资源甚至空气都产生了很大的污染。习主席说过，绿水青山就是金山银山，所以解决磷石膏处理问题，或者说如何利用磷石膏来废物利用，成为了一个关键的问题。

因为磷石膏原料一般都是含酸性废料的，其性能会被杂质劣化，不能直接用于生产石膏。国内外很多研究者已经对这个问题进行了不同程度的研究，目前磷石膏已经能应用于建材、胶结材料、农业等方面[2]。而其中，制造磷石膏基固化材料是一种相对高效的对磷石膏的利用方法。结合目前工程上的实际情况，掺杂了磷石膏的水泥，与只用水泥相比，加固土壤的效率和强度有巨大提升，并且能加固一些传统水泥无法加固的土壤，同时因为减少了水泥的用量，比原先更为环保，更加有经济效益。但是因为磷石膏的性质，掺杂了磷石膏的水泥对不同土质的固化效果千差万别，这也成为了制约其发展的根本原因。所以针对磷石膏基固化材料强度、耐水性的研究，有利于发展和推广磷石膏基固化材料。

1.2土壤固化原理

固化材料，或者说土壤固化材料，其本质是一种改性剂。它的作用机理有两方面，一方面把土粒的表面粘起来。另一方面是和土里的一些矿物成分发生相关的反应，生成胶结物质。

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