1．目的及意义

磷石膏是我国磷化工产业中最主要的工业副产品，每生产1吨P₂O₅需排放4.5-5.5吨磷石膏。由于磷石膏中含有磷、氟、有机物等有害杂质，目前尚无有效的预处理技术完全消除杂质的影响，导致以磷石膏为原料制备的相关产品附加值低，企业利用磷石膏的积极性不高，主要采取露天堆存方式处理。据统计，目前我国磷石膏累计堆存量已超过3亿吨。磷石膏的堆存量与日俱增，不仅占用大量土地、浪费资源，且有害杂质随雨水浸出，产生酸性废水，引起土壤、水系、大气的严重污染和生态危害。

目前世界范围内的能源危机进一步加重，而建筑行业消耗能源所占的比重较大，为此我国制定了相关建筑节能政策，推动绿色墙体材料快速发展。轻质板材具有优良的保温隔热性能，作为一种绿色环保的建筑节能材料其应用前景良好。本文以工业副产物磷石膏为主要胶凝材料，聚苯乙烯泡沫（EPS）为轻骨料制备石膏轻质板材，可以实现工业废弃物磷石膏的资源化有效利用、缓解其大规模堆存带来的环境问题，同时制备的轻质板材成本低，具有容重可调、保温隔热性能优良、性能稳定等优势，满足我国建筑节能的要求，为推动新型绿色墙体材料的发展做贡献。

通过研究国内外文献，找到了很多关于石膏掺入EPS或其他材料后板材轻质化或增强性能的例子。在国内研究中，徐建军等人将粉煤灰和脱硫石膏以质量比为3：2的比例混合，并掺入了10%的水泥熟料和硫酸钾和石灰等激发材料，研究表明以此制备出的脱硫石膏-粉煤灰胶结材在湿热的养护下强度及耐水性良好，可用于制作内外轻质墙体材料；山东恒盛隆建材有限公司根据市场需求，以达到2016年德国最新推广的纤维石膏板的性能为设计目标，自主研发了一种新型纤维增强石膏板材并实现了产业化。其采用部分水解处理的植物纤维作为增强材料，以工业副产石膏为主要原料湿法生产制作。与传统石膏板相比，纤维石膏板不仅力学强度方面得以改善，其防火性能、耐水性能、可塑性以及适用范围均有显著提升。在国外研究中，Osman Gencel等人发明了一种用硅藻土和聚丙烯纤维制成的新型轻质石膏复合材料，硅藻土使该复合材料的抗压强度显著上升，并且增加了孔隙率，使导热系数降低，隔热效果加强，聚丙烯纤维则显著增强了材料的弯曲强度，总体来说该新型复合板材性能优于之前的板材。

聚苯乙烯泡沫（Expanded Polystyrene简称EPS）是一种轻型高分子聚合物。它是采用聚苯乙烯树脂加入发泡剂，同时加热进行软化，产生气体，形成的一种硬质闭孔结构的泡沫塑料。均匀封闭的空腔结构使EPS具有吸水性小，保温性好，质量轻及较高的机械强度等特点。EPS多为一次性使用,我国每年有大量废弃 EPS, 因其处理与降解困难而成为危害环境的白色污染。用石膏和EPS废料制造的轻质建筑材料的生产是减少EPS废物填埋的另一种方法。然而，这种材料具有非常低的机械强度，不能满足压缩强度的最低要求。因此，Alicia San Antonio González等人通过加入不同的添加剂（乳胶，粘合添加剂，增塑剂）和纤维（玻璃纤维和聚丙烯纤维）来研究这种轻质材料的增强。从得到的结果可以看出，所有使用的添加剂和纤维都增加了复合材料的密度，并且保证了板材的轻质化。由于EPS表面为憎水性,与无机胶凝材不润湿，改善混合料工作性、大幅提高胶凝材对EPS颗粒的粘结强度是其作轻骨料的关键。最近，董健苗等人的研究，选用三乙醇胺作为改性剂与水性环氧树脂复合对EPS颗粒进行表面改性，以提高颗粒表面与无机材料的粘结力，同时采用二次分散工艺对EPS颗粒进行造壳不陈化处理，以改善其在水泥基材中的分散性，得到了具有更加优秀的力学性能的EPS水泥基复合材料。

不同于以上介绍到的方法，在本次论文中，采用流态调控组分，使EPS颗粒能够均匀、稳定分散在石膏体系之中，优化轻质板材的整体性能；因为磷石膏与EPS的界面粘结性能差，所以要研究不同矿物掺合料的加入对复合界面的影响，确定最好的掺合料以保证复合界面的稳定性；最后测定浆体的流动度，硬化体的容重、导热系数、绝干抗压以及抗折强度等，并结合微观测试手段，研究不同掺量EPS颗粒对复合体系性能的影响，以制备高性能的EPS-磷石膏复合轻质板材。{title}

2. 研究的基本内容与方案

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（1）EPS-磷石膏复合体系的工作性能调控

采用不同掺量的保水剂羟丙基甲基纤维素（HPMC）调控石膏浆体的粘度，并通过粘度仪测定浆体的流态参数，确定能够使EPS在浆体中稳定分散的流态参数，建立轻骨料EPS颗粒与石膏浆体粘度的匹配关系。

研究不同EPS颗粒粒径以及多种粒径复合对体系工作性能的影响，并通过测定硬化体的分层度来评价复合体系中轻骨料的分散稳定性。

（2）EPS-磷石膏复合体系硬化体界面性能优化

采用不同种类的表面改性剂对EPS颗粒进行表面处理，将改性后的EPS颗粒掺入石膏浆体之中，测定物理力学性能，并采用光学显微镜、扫描电镜、断层扫描等测试评价硬化体的界面性能。

采用硫铝酸盐水泥改性石膏胶凝材料，通过对硬化体水化产物的调控，实现对界面性能的优化，并采用XRD、SEM、TG-DSC表征硬化体水化产物及结构的变化。