【摘 要】
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磷石膏的产生和巨量堆存引发了严峻的社会和环境问题,利用磷石膏制备自流平砂浆并应用于地暖回填系统,不仅可以有效缓解磷石膏的堆存压力,而且能解决水泥基自流平砂浆带来的收缩、开裂和鼓包等问题。然而,普通磷石膏基自流平砂浆基体中孔隙较多,保温隔热性能好,应用于地暖回填时存在调温时间长、温度波动大和热量利用率低的缺点。因此,研究亟需调控和优化磷石膏基自流平砂浆的组成、结构和传热性能,为磷石膏的资源化利用和建
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磷石膏的产生和巨量堆存引发了严峻的社会和环境问题,利用磷石膏制备自流平砂浆并应用于地暖回填系统,不仅可以有效缓解磷石膏的堆存压力,而且能解决水泥基自流平砂浆带来的收缩、开裂和鼓包等问题。然而,普通磷石膏基自流平砂浆基体中孔隙较多,保温隔热性能好,应用于地暖回填时存在调温时间长、温度波动大和热量利用率低的缺点。因此,研究亟需调控和优化磷石膏基自流平砂浆的组成、结构和传热性能,为磷石膏的资源化利用和建筑结构的节能降耗提供有力支撑。课题首先研究了利用磷石膏制备磷建筑石膏的煅烧工艺,并借助灰关联分析明确了煅烧工艺对磷建筑石膏性能的影响规律。结果表明:当煅烧温度为170℃、煅烧时间为2h、陈化时间为3h制备的磷建筑石膏各项性能较优,其标准稠度需水率为0.61、初凝时间为16min、终凝时间为20min、2h抗压强度为4.31MPa。灰关联分析结果发现,煅烧温度对磷建筑石膏2h抗压强度和标准稠度需水率的影响最大,煅烧时间对磷建筑石膏凝结时间的影响最大,而陈化时间对各项性能的都较小。其次,研究了水泥、高强石膏单掺及二者复掺对磷石膏基自流平砂浆性能的影响,优化了磷石膏基自流平砂浆配合比。结果表明:随水泥掺量增加,磷石膏基自流平砂浆30 min流动度损失增大,1d强度下降,28d强度先下降后上升;随高强石膏掺量增加,磷石膏基自流平砂浆初始流动度、30 min流动度增加,1d和28d强度均逐渐下降;当磷建筑石膏:水泥:高强石膏掺入比例7:1:2时,砂浆的工作性能较优,力学强度最高,其30min流动度为152mm,初凝时间为125min,终凝时间为146min,1d抗压抗、折强度分别为12.1MPa和3.57MPa,28天抗压、抗折强度分别为28.70MPa和10.96MPa,满足标准JC/T 1023-2021中G25等级性能要求。最后,研究了石墨粉、工业氧化石墨烯和膨胀石墨/石蜡复合相变材料对磷石膏基自流平砂浆的物理力学性能和传热性能的影响规律与作用机理。结果表明:石墨粉掺入会导磷石膏基自流平砂浆流动度下降、凝结时间缩短,力学强度下降,且较细的石墨粉对砂浆性能的不利影响更小,掺6%的1200目石墨粉砂浆各项性能满足标准要求,且导热系数提高了36.8%;工业氧化石墨烯掺入会导致砂浆流动度下降、凝结时间缩短,但力学强度会先升高后降低,掺0.6%氧化石墨烯砂浆28d抗压强度提高到32.08MPa,同时导热系数提高了9.3%。膨胀石墨/石蜡掺入不会影响砂浆流动度和凝结时间,但会降低力学强度,同时导热系数明显上升,掺12%膨胀石墨/石蜡砂浆的导热系数提高36.4%。地暖传热模拟实验结果表明,升温过程中装掺6%石墨粉石膏板的室内温度比普通石膏板高1.0℃,降温过程中装掺9%膨胀石墨/石蜡石膏板的室内温度比普通石膏板高1.2℃。高导热材料和相变材料有效改善了磷石膏基自流平地暖回填系统的传热效率,降低了温度波动。
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