磷石膏用于植被材料的研究

摘要

植被材料是一种可对受损地表进行工程防护和生态绿化的新材料。目前，已有客土喷播、厚层基材和植被混凝土等技术成功用于多项生态修复工程。然而，这些植被材料仍面临一些问题，如客土喷播和厚层基材的强度和抗雨水冲刷性能差，植被混凝土碱度高，不利于植被生长，以及成本高等问题。
　　针对以上问题，本文采用磷石膏、粘土、腐殖土和粉煤灰等制备 PGFH（Phosphgypsum-Fly ash-Humus soil）植被材料，对其强度、收缩性、抗雨水冲刷性能、pH值、植物生长情况等进行研究，并采用水泥、硅灰以及保水剂对基材进行改性分析。采用不同的煅烧制度制备不同相磷石膏，对不同相磷石膏的水化硬化性能进行分析，获得适用于PGFH植被材料的胶结组分。通过正交实验结果分析，获得基材的基本配比，探讨了水泥、硅灰和保水剂最佳掺量。分别分析了复掺水泥、硅灰和掺入保水剂后PGFH植被材料硬化体的XRD图谱和SEM图，研究水泥、硅灰和保水剂对其矿物组分和微观形貌的影响。
　　对半水相、无水相和复相磷石膏的物理性能和水化硬化特性进行了分析。结果表明：无水磷石膏掺量为10％的复相磷石膏硬化体强度略高于半水磷石膏，而远高于无水磷石膏，半水相磷石膏可促进无水相水化，而无水相能延缓半水相水化。综合考虑胶结组分性能和生产成本，采用半水磷石膏作PGFH植被材料胶结组分较合适。
　　通过正交实验分析各组分对基材性能的影响，极差和方差分析结果表明：PGFH植被材料最佳基础配比为半水磷石膏含量25%、粉煤灰含量15%、腐殖土含量15%。针对PGFH植被材料特点，引入水泥和硅灰改善其抗雨水冲刷性能，引入保水剂改善其抗旱保水性能和团聚结构。
　　复掺水泥、硅灰后，PGFH植被材料硬化体中出现钙矾石和CH，改变了基材硬化体孔隙分布，硬化体致密度提高，可提高基材强度和抗雨水冲刷性能，降低基材收缩性，但会使基材的pH值提高，试验表明水泥、硅灰的适宜掺量分别为4%、4%，此时，基材可抵抗500mm/h强度的降雨冲刷。掺入保水剂，将会提高基材的标准稠度用水量，使其体积膨胀，改善了基材保水性，基材pH值略微下降，但会降低基材强度、抗雨水冲刷性能。保水剂仅会影响基材孔隙分布和微观形貌，并不会改变基材的矿物组分，试验表明保水剂的适宜掺量为0.5%，其连续抗旱天数提升了32%。

目录

封面

目录

中文摘要

英文摘要

第1章前言

1.1研究背景及意义

1.2磷石膏概述

1.3粉煤灰概述

1.4硅灰概述

1.5植被材料的研究现状及存在的问题

1.6研究内容及路线

第2章 实验原料与方法

2.1原材料

2.2试验设备

2.3试验方法

第3章 PGFH植被材料胶结组分研究

3.1引言

3.2制备脱水相磷石膏

3.3不同相磷石膏的物理性能

3.4不同相磷石膏水化硬化特性

3.5本章小结

第4章 PGFH植被材料的制备及改性研究

4.1引言

4.2 PGFH植被材料配合比设计

4.3复掺水泥、硅灰改性PGFH植被材料研究

4.4保水剂改性PGFH植被材料研究

4.5性能指标及经济分析

4.6本章小结

第5章 结论与建议

5.1结论

5.2建议

致谢

参考文献

附录

声明