磷石膏在墙体材料及石膏模盒领域的应用研究

谢凡

上海现代建筑设计集团工程建设咨询有限公司 上海 200041

引言

磷石膏为酸性，其含水率极高，并且对其内部杂质进行去除的难度通常较脱硫石膏更大。应用磷石膏制作建材产品，关键是明确磷石膏性能与不同类型杂质的关系。在此基础上，通过预处理的方式，确保有害杂质可被尽数消除。现阶段，在石膏模盒、墙体材料等领域，磷石膏均得到了广泛应用并获得了人们的一致认可。对其相关产品进行研究是进一步扩大磷石膏应用范围的前提。

1 磷石膏性质介绍

磷石膏属于酸性工业副产物。可通过pH值判断磷石膏的品质，通常情况下，pH值越小，代表石膏中H3PO4的含量越高。若pH值超过5，只需对其进行炒制，便可获得符合行业要求的中性石膏。磷石膏的含水率较高，并含有大量导致磷石膏性能下降的有害杂质。若要将其应用在建材产品中，关键是明确磷石膏性能与不同类型杂质的关系。其中，磷石膏所含的有机物能够增加半水石膏达到水化状态的需水量，使得晶体结合程度降低，导致硬化体强度显著降低。而共晶磷和可溶磷的存在，又使磷石膏在水化过程中所表现出饱和度大幅降低，从而导致磷石膏的凝结硬化速度减缓，水化晶体结构难以具备理想的强度和紧密度[1]。

综上，杂质对磷石膏的性能至关重要。在实际应用时，相关人员应以杂质对磷石膏性能的影响为依据，采取与之相适应的预处理手段，以彻底消除杂质所产生的负面影响。

2 磷石膏在墙体材料领域的应用

磷石膏相关建材产品的地域性极为突出，其运输距离以及销售范围均较为固定。目前，已得到规模化利用的磷石膏建材产品，除了众所周知的石膏条板外，还包括磷石膏砖、水泥缓凝剂等，下文将逐一对其进行介绍。

2.1 石膏条板

石膏条板的优势主要体现在防火隔音、环保节能等方面。利用石膏条板建设内隔墙，既可以减小墙体厚度、增加内部空间，又对建筑成本及结构质量有优化作用。在石膏条板制造方面，国内企业现已具备以下生产技术：首先是可使石膏酸碱度以及强度指标得到提高；其次是通过机械化生产的方式，以解决轻质墙材所存在密度不均和产能偏移等问题；最后是以工厂为主导，避免管线及墙板出现开裂情况。

2.2 磷石膏砖

作为发展前景良好的磷石膏应用途径，在制造磷石膏砖时，有关人员应明确各试件组成与配合比，为确保强度合格，各组成部分质量百分比如下：磷石膏60%、粉煤灰15%、矿渣10%、细砂5%、水泥10%。经过近二十年的发展，多数企业当前都已掌握大规模制造磷石膏砖的方法，且制造成品的强度及其他指标均符合建筑行业要求，可作为砌墙砖投入使用[2]。

2.3 装饰材料

由磷石膏所制作石膏陶瓷是装饰领域的后起之秀，其具有与黏土陶瓷相近的性能，具体性能参数如下：吸水率＜1%；抗折强度约为30MPa；孔隙率＜8%；抗压强度为120MPa及以上。制作该材料所用设备与常规材料无异，因此，企业不需要另外购入设备，其具有良好的经济效益。

在制作石膏陶瓷前，有关人员需要对磷石膏进行预处理。通过降低pH值的方式，减少可溶磷含量，确保其性能符合石膏陶瓷的制作要求。现阶段，常用预处理方案包括：其一，通过水洗的方式，将大部分杂质去除。其二，通过浮选将有机物尽数去除。其三，通过筛分将含量较大有害杂质去除。其四，通过煅烧去除可溶磷，需特别注意的是，通常需将煅烧温度提高至800℃若要才能去除共晶磷。其五，通过机械球磨优化磷石膏级配，确保其比表面积更接近理想数值。其六，掺加生石灰，其能够与煅石膏残留酸发生化学反应，在使残留酸得到中和的基础上，将磷石膏含水量维持在较低水平。

2.4 水泥缓凝剂

无须经过再次加工，磷石膏可直接用作水泥缓凝剂。因此，对于磷石膏而言，作为水泥缓凝剂应用于入建筑材料行业是最经济且快捷的途径。磷石膏含有铝酸三钙可与水泥发生化学反应，形成大量不易溶解的晶体，为水泥颗粒提供可避免水分子渗入的薄膜，水泥水化速度放慢，缓凝目的随之达成。现阶段，由磷石膏所制成的水泥缓凝剂已得到大范围应用，但其弊端也逐渐显现。大量应用含水量较高的磷石膏会提高堵塞管道的概率。有关人员提出可采用煤球机进行造粒的方法解决堵塞管道问题，以显著提升磷石膏的经济效益。

2.5 磷石膏砌块

早在20世纪80年代，石膏砌块就已经在国内出现，有关人员以德国所应用设备和技术为参考，开发出了符合我国情况的设备与技术。然而，在很长一段时间内，石膏砌块的制造规模均未达到预期，导致问题出现的原因可被概括如下：其一，产品尺寸急需调整，现有尺寸与机械搬运、人工搬动要求不符。其二，施工人员实践经验有限，无法充分发挥产品优势。其三，大量制造企业均为手工生产，产品制造速度及质量有待提升。这也是今后行业关注的重点。

3 石膏模盒行业磷石膏的应用

3.1 技术说明

石膏模盒的用途是填充空腹楼板，其制作原料为石膏粉，现已成为水泥盖箱、薄壁管等传统填充材料的主要替代品。对密肋梁进行施工的首选填充材料为石膏模盒，其优势是不需要拆模，空腔模的作用主要体现在两个方面，一是作为结构模板，二是作为永久结构，使楼板原有结构性能、使用性能得到显著提升。事实证明，石膏模盒能够抢占市场份额的原因，主要在于其符合当今社会倡导的节能理念，即在减少混凝土用量的基础上，赋予楼板呼吸等特性，真正做到环保节能与防火保温并行[3]。在资源消耗量极大的当下，对节能效果突出的石膏模盒加以应用，其现实意义有目共睹。

3.2 具体应用

在利用磷石膏制作石膏模盒方面，国内公司已掌握处于世界领先水平的技术，即：第一步，对磷石膏做洗涤及煅烧处理，确保其杂质含量降至最低点，以最大限度满足建筑行业对原材料所提出精细化要求；第二步，通过再次洗涤的方式，对磷石膏整体质量进行提高；第三步，在煅烧所形成半水石膏中加入适量清水及添加剂，依次对其做搅拌、浇注及干燥处理，便可得到强度较常规模盒更高的石膏模盒。某公司应用石膏模盒对试验楼进行建设，该楼各方面性能均达到验收标准。试验楼模板由石膏模盒制成，外墙材料为现浇磷石膏，内墙材料为磷石膏砌块，在对常规砌体结构加以取代的基础上，利用磷石膏打造了隔音及保温效果良好的空间，使建筑最大限度满足生态文明与节能环保要求。

4 未来发展侧重点探究

4.1 提高利用率

我国每年所排放磷石膏量极大，因此，即便其二次利用潜力得到充分发挥，仍无法被完全消纳。若条件允许，有关企业可优先选择对水泥缓凝剂进行生产。关于墙体材料领域，当务之急是加大石膏条板、石膏砌块发展力度，这是因为二者与行业发展趋势高度重合，且可消纳大量磷石膏。另外，对共性技术进行研发的工作也应当引起重视，包括但不限于清洁技术、大规模煅烧技术等。

4.2 优化磷石膏质量

磷肥和建筑材料所属行业不同，上游企业出于减少成本投入的考虑，通常不会将更多精力放在管控磷石膏质量方面。而应用领域不同的磷石膏，其质量及性能所要达到要求往往有所不同。现阶段，质量问题已成为迫使制造企业放缓前进脚步的主要因素。由此可见，有关企业应对监管磷石膏质量等工作引起重视，通过加大监管力度的方式，使磷石膏拥有良好应用环境。随着堆存成本减少，项目亏损的问题也可得到有效解决。

5 结束语

现阶段，磷石膏的应用方向以墙体材料、石膏模盒为主，其中，墙体材料涵盖石膏条板、装饰材料等诸多支线。在某种程度上说，对磷石膏加以应用代表着建筑行业未来的发展趋势。若要使其优势得到更加充分的发挥，关键是要明确相关产品的制造工艺。根据市场需求对新产品进行研发，确保其所覆盖领域得到更进一步的扩大，为行业发展提供持久的动力支持。