磷石膏是日化和化肥等行业制取磷酸的副产品，每生产1t磷酸将产生5t 磷石膏。我国每年副产磷石膏超过5000万t，累计堆积磷石膏已超过3亿t。 由于种种原因，目前我国磷石膏的资源化利用率不足，在工业上主要用来制硫酸联产水泥，在建筑上主要用来生产水泥和胶凝材料，在农业上主要用作土壤改良剂和饲料等，但其综合利用率仍然较低，年综合利用率仅为30.3％。提高磷石膏掺量来制备各方面性能优异的胶凝材料是目前研究较为热门的课题，这种材料在利用磷石膏的同时也能大量消耗矿渣、粉煤灰等工业废渣，制备利废环保的新型材料。林宗寿教授等人开发出一种水硬性磷石膏基钢渣矿渣水泥，又叫“过硫磷石膏矿渣水泥”。这种新型低碳水泥中磷石膏掺量最高可掺50%，同时加入40-50%左右的粒化高炉矿渣粉以及5%左右的碱性激发剂，不但可以大量消耗磷石膏，减少磷化工业的固体废弃物排放，而且符合国家提出的节能、减排、降耗的经济发展方向，资源的合理化利用对我国磷化工业和建材工业的可持续发展具有重要意义，体现了近年来在资源有效利用、节能减排、低碳水泥新品种开发等方面的新成果。

在磷石膏矿渣基水泥水化体系中，首先矿渣在钢渣和硅酸盐水泥熟料提供的碱性环境下逐渐被侵蚀溶解，矿渣的玻璃体网络结构遭到破坏，并在钢渣、硅酸盐水泥熟料的碱激发作用和磷石膏的硫酸盐激发作用下发生水化反应，水化产物为钙矾石和C-S-H凝胶，钙矾石与C-S-H凝胶相互交织在一起，形成空间网状结构，填充了硬化水泥浆体的表面、孔洞和缝隙，将未反应的CaSO₄#8226;2H₂O和矿渣颗粒交结在一起，形成了一个致密的整体。目前所用的碱性激发剂多为水泥熟料，而水泥熟料较难获得，利用普通硅酸盐水泥代替，其中靠矿粉水化提供主要强度，磷石膏和水泥分别对其进行硫酸盐激发和碱激发。矿渣作为目前水泥工业中用量最大、质量最好的活性混合材料，其来源的持续性和品质的稳定性均无法得到保障，想要推动混凝土行业的可持续发展，开发优质价廉的新型超细粉技术势在必行。

我国是世界上最早发现并在工业中利用高岭土的国家之一，其中含煤建造沉积型高岭土资源储量占世界首位，已探明远景储量及推算储量180.5 亿吨。我国作为世界上主要的高岭土生产国之一, 产量占世界总产量的78%。自然产出的高岭土矿石, 根据其质量、可塑性和砂质(石英、长石、云母等矿物径gt;50 Lm) 的含量，可划分为煤系高岭土、软质高岭土和砂质高岭土三种类型. 根据加工的方式可划分为煅烧高岭土、水洗高岭土两种类型；一般来说, 国内的煤系高岭土(硬高岭土) 比较适合开发为煅烧高岭土。

偏高岭土(简称MK) 是高岭土(Al₂O ₃·2SiO ₂·2H₂O )在一定温度(500～ 900℃) 下煅烧、脱水形成的无水硅酸铝(Al₂O₃·2SiO₂)白色粉末, 其SiO₂和Al₂O₃的含量，特别是Al₂O₃ 的含量较高。由于偏高岭土中原子排列是不规则的，呈现热力学介稳状态, 因此具有强烈的火山灰活性。偏高岭土与水泥水化产物Ca(OH)₂和水反应后生成的水化产物主要是C-S-H 凝胶, 以及水化铝酸钙和水化硫铝酸钙，将这种具有高火山灰活性的偏高岭土加入水泥中，不仅可以促进水泥水化、提高水泥混凝土的强度，而且可以很大程度上提高混凝土的抗渗性、抗冻性以及耐腐蚀性，并且对抑制碱集料反应也有很好的正面作用。因此偏高岭土可代替矿粉等传统的矿物掺合料，运用于混凝土生产中，是一种理想的高活性新型矿物掺合料。

钙矾石相是水泥的重要水化产物之一，约占硅酸盐水泥水化产物的7％，在膨胀水泥中可达到25％。在过硫磷石膏矿渣水泥中，由于磷石膏的量严重过量，其水化过程中形成钙矾石的多少主要由水化过程中的Ca(OH)₂含量和Al³ 含量所控制，其中Ca(OH)₂的含量取决于熟料的掺量和熟料的水化速度；Al³ 含量取决于矿渣的水解速度。钙矾石是过硫磷石膏矿渣水泥早期强度的主要来源；同时，若水泥（碱性材料）的量超过一定值时，则容易导致延迟钙矾石的形成，最终使样品开裂。

因此，本论文希望研究过硫磷石膏矿渣水泥混凝土中钙矾石生成的依时演化规律，运用偏高岭土代替矿粉，设计过硫磷石膏胶凝材料体系的配比及制备工艺并掌握其膨胀性能精细化调控方法，结合过硫磷石膏矿渣水泥混凝土材料组成的特点，提出有针对性的基于偏高岭土的过硫磷石膏胶凝材料的稳定土路面基层材料组成设计。

2. 研究的基本内容与方案

2.1 基本内容

应用于过硫磷石膏胶凝材料体系的高岭土热活化制度研究，基于偏高岭土的过硫磷石膏胶凝材料组成设计，基于钙矾石的过硫磷石膏胶凝材料体系体积调控设计研究，研究基于偏高岭土的过硫磷石膏胶凝材料的稳定土路面基层材料组成设计。

2.2 研究目标

运用测试手段来建立高岭石结晶度及偏高岭土热活化性的评价体系；