Phosphogypsum (PG) is an industrial waste produced during the manufacture of phosphoric acid. In this study, dihydrate phosphogypsum (DPG), ground granulated blast furnace slag (GGBFS), fly ash (FA), Portland cement clinker (PCC), sulfate alumina cement clinker (SACC), water reducer, sand, and stone were combined to create a phosphogypsum-based geopolymer (PBG) concrete. Concrete mix design was carried out based on the principle of maximum packing density, and the effects of water reducer type, sand ratio, water-to-binder ratio, and DPG content on PBG concrete properties were investigated. Results indicated that compared to SiKa ViscoCrete 540P (SVC 540P) water reducer, Melflux PLUS 1087L (MP1087L) significantly enhanced the performance of PBG concrete. With a water-to-binder ratio of 0.34, a sand ratio of 32.2 %, and a PG:GGBFS:FA ratio of 5:4:1, the 28-day unconfined compressive strength (UCS) of the concrete exceeded 60 MPa. The concrete primarily consisted of phases such as dihydrate gypsum (CaSO4·2H2O), ettringite (Ca6(Al(OH)6)2(SO4)3(H2O)26), polymer (-Si-O-Al-), quartz (SiO2), albite (Na(AlSi3O8)) and Muscovite ((K,Na)Al2(Si,Al)4O10(OH)2). Using two mild alkalis as activators, PBG concrete can avoid the efflorescence often associated with geopolymer preparation and can cure at 20 °C. PBG concrete offers high strength, ease of preparation, and environmental benefits, providing a new avenue for the reuse of PG.

中文翻译：

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废磷石膏在高强地聚合物混凝土中的利用：性能优化与机理探索


磷石膏 （PG） 是磷酸制造过程中产生的工业废料。在本研究中，将二水磷石膏 （DPG）、磨碎的粒化高炉矿渣 （GGBFS）、粉煤灰 （FA）、波特兰水泥熟料 （PCC）、硫酸盐氧化铝水泥熟料 （SACC）、减水剂、沙子和石头组合而成磷石膏基地聚合物 （PBG） 混凝土。基于最大填充密度原则进行混凝土配合比设计，研究了减水剂类型、砂比、水粘结剂比和 DPG 含量对 PBG 混凝土性能的影响。结果表明，与 SiKa ViscoCrete 540P （SVC 540P） 减水剂相比，Melflux PLUS 1087L （MP1087L） 显著提高了 PBG 混凝土的性能。在水粘结剂比为 0.34、砂比为 32.2 % 和 PG：GGBFS：FA 比为 5：4：1 的情况下，混凝土的 28 天无侧限抗压强度 （UCS） 超过 60 MPa。混凝土主要由二水石膏 （CaSO4·2H2O）、钙矾石 （Ca6（Al（OH）6）2（SO4）3（H2O）26）、聚合物 （-Si-O-Al-）、石英 （SiO2）、钠长石 （Na（AlSi3O8）） 和白云石 （（（K，Na）Al2（Si，Al）4O10（OH）2） 等相组成。PBG 混凝土使用两种弱碱作为活化剂，可以避免通常与地质聚合物制备相关的风化，并且可以在 20 °C 下固化。PBG 混凝土具有高强度、易于制备和环境效益，为 PG 的再利用提供了新的途径。