低温改性磷石膏基自流平砂浆的多组分设计优化：抗冻性与生命周期评估研究

这篇研究系统探讨了磷石膏基自流平砂浆（PGSM）的配比优化与性能提升，通过多组分调控（如PG含量、石英砂、碳酸钙等填料）和缓凝剂筛选，显著提高了其力学强度（28天抗压强度达33.3 MPa）和抗冻性（满足JGJ/T 70–2009标准）。研究结合微观结构分析（C–S–H凝胶和钙矾石AFt形成机制）及生命周期评估（SimaPro软件），为工业副产石膏（PG）的大规模资源化应用提供了理论支撑与技术路径。

　　

Highlight

低温改性磷石膏基自流平砂浆（PGSM）展现出比传统水泥基材料更优的保温性和低收缩性，但强度与耐久性不足限制了其工程应用。本研究通过优化配比与缓凝剂类型，揭示了PG含量促进C–S–H凝胶和钙矾石（AFt）生成的机制，使24小时抗折/抗压强度分别达7.5 MPa和13.7 MPa，28天强度超G25级标准（JC/T 1023–2021）。

关键发现

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  填料影响：石英砂和碳酸钙仅作为填充剂，过量会降低强度；水泥添加呈“先升后降”双峰效应，过量会包裹半水石膏颗粒阻碍水化。

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  抗冻性能：G25级砂浆在户外暴露后强度虽衰减，但仍符合中国建筑砂浆冻融标准（JGJ/T 70–2009）。

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  环境评估：SimaPro分析表明PGSM环境负担较低，但需进一步评估资源化过程中的健康风险。

Conclusion

本研究为PGSM的工程应用提供了配比优化与耐久性提升的科学依据，推动工业副产石膏的高值化利用。