Фосфогипсовое вяжущее для транспортного строительства

Фосфогипс (ФГ) — крупнотоннажный отход переработки фосфатного сырья в минеральные удобрения. В статье рассматриваются две модификации очищенного фосфогипсового вяжущего с преимущественным содержанием α- и β-полугидрата сульфата кальция.
Накопление фосфогипса в отвалах создает серьезную экологическую угрозу. В то же время транспортное строительство (возведение дорог, мостов, тоннелей) нуждается в доступных и эффективных материалах. Цель работы — оценить потенциал применения фосфогипса в качестве вяжущего для конструктивных слоев дорожных одежд, оснований и малоответственных элементов транспортных сооружений путем исследования долгосрочной кинетики набора его прочности.
Проведены экспериментальные исследования образцов-балочек размером 40×40×160 мм из β-ФГ, α-ФГ, α-ФГ с полипропиленовой фиброй, а также коммерческого гипса (КГ) для сравнения. Образцы твердели в нормальных условиях. В возрасте от 2 часов до 90 суток определяли изменение средней плотности, прочности при сжатии и изгибе.
Установлено, что наиболее интенсивное испарение свободной воды происходит в первые 7 суток. Для β-ФГ (низкомарочное вяжущее, Г-2) характерен двухэтапный набор прочности до 60 суток с итоговым приростом прочности на сжатие 384% от марочной. Для α-ФГ (вяжущее Г-10) также выявлен двухэтапный набор прочности, но до 90 суток, с приростом прочности на сжатие 99%. Введение фибры не повышает марочную прочность, но влияет на кинетику испарения воды. В процессе наблюдения снижение прочности не установлено. 

1. Ферронская А. В. Гипсовые материалы и изделия (производство и применение) / под общ. ред. А. В. Ферронской. — М.: Издательство АСВ, 2004.— 488 с.

2. Bilal E., Bellefqih H., Bourgier V. [et al.] Phosphogypsum circular economy considerations: a critical review from more than 65 storage sites worldwide // Journal of Cleaner Production. — 2023.— Vol. 414.— 137561.

3. Maina L., Kiegiel K., Zakrzewska- Kołtuniewicz G. Challenges and strategies for the sustainable environmental management of phosphogypsum // Sustainability. — 2025. — Vol. 17.— 3473.

4. Охинько В. А., Милованов В. В. Актуальные проблемы экологии и экологической безопасности и возможные пути их решения // Инженерно-строительный вестник Прикаспия. — 2015.— № 3(13).— С. 37–38.

5. Akfas F., Elghali A., Aboulaich A. [et al.] Exploring the potential reuse of phosphogypsum: A waste or a resource? // Science of the Total Environment.— 2024.— Vol. 908.— 168196.

6. Соболь Ю. Б., Абрамов А. М., Полумиев Э. В. Новые технологические подходы в производстве искусственного гипсового камня из фосфогипса // Строительные материалы. — 2022.— № 8.— С. 31–35.

7. Bellefqih H., Bourgier V., Bilal E. [et al.] Effect of HPO₄²⁻ and brushite on gypsum reactivity and implications for utilization of phosphogypsum in plaster production // Journal of Cleaner Production.— 2024.— Vol. 451.— 142013.

8. Zhang J., Cui K., Chang J., Wang L. Phosphogypsum-based building materials: Resource utilization, development, and limitation // Journal of Building Engineering.— 2024.— Vol. 91.— 109734.

9. Tararushkin E. V., Shchelokova T. N., Kudryavtseva V. D. A study of strength fluctuations of Portland cement by FTIR spectroscopy // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering.— 2020.—Vol. 919.— 022017.— DOI: 10.1088/1757–899X/919/2/022017.

10. Tararushkin E. V., Shchelokova T. N. Daily strength testing of the Portland cement mortars // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering.— 2020.— Vol. 862.— 022031.

11. Wei C., Gu J. Application of the industrial byproduct gypsum in building materials: A review // Materials. — 2024.— Vol. 17.— 1837.

12. Yang J., Dong S., Ma L. [et al.] Review on high-value utilization of phosphogypsum: Utilization of calcium and oxygen resources present in phosphogypsum // Separation and Purification Technology.— 2024.— Vol. 344.— 127246.

13. Wei Z., Deng Z. Research hotspots and trends of comprehensive utilization of phosphogypsum: Bibliometric analysis // Journal of Environmental Radioactivity.— 2022.— Vol. 242.— 106778.

14. Bumanis G., Zorica J., Bajare D., Korjakins A. Technological properties of phosphogypsum binder obtained from fertilizer production waste // Energy Procedia. — 2018. — Vol. 147. — P. 301–308.

15. Алфимова Н. И., Левицкая К. М., Бурьянов А. Ф. Использование фосфогипса как сырья для производства многокомпонентных вяжущих и сульфоалюминатных цементов // Региональная архитектура и строительство. — 2024. — № 2(59).— С. 30–46.

16. Murakami K., Tanaka H., Sato K. Procedures for the chemical analysis of impurities of phosphogypsum // Gypsum & Lime.— 1967.— Vol. 91.— P. 249–255.

17. Провоторов А. А., Тарарушкин Е. В. Исследование кинетики набора прочности фосфогипса // Материаловедение, формообразующие технологии и оборудование 2025 (ICMSSTE2025): материалы международной научно-практической конференции. — Симферополь: КФУ им. В. И. Вернадского, 2025.— С. 93–97.

18. Lyashkevich I. M., Danko G., Raptunovich G. S. Structure and properties of pressed gypsum and gypsum-cement materials // Cement and Concrete Research. — 1990. — Vol. 20.— P. 357–368.

19. Насиров Р., Копашева А. А., Куспанова Б. К. Анион-радикалы органических соединений // Инженерно-строительный вестник Прикаспия.— 2012.— № 2(3).— С. 45–48.

20. Соколова Ю. А., Морева И. В. Эффективные композиционные материалы на основе низкомарочного строительного гипса. — М.: Русайнс, 2024.— 332 с.

21. Купчикова Н. В., Антипова А. Д. Анализ региональных особенностей производства энергоэффективных строительных материалов на основе пеностекла // Инвестиции, строительство, недвижимость как материальный базис модернизации и инновационного развития экономики: материалы VI Международной научно-практической конференции: в 2 ч.— Томск: Томский государ‑ ственный архитектурно-строительный университет, 2016.— С. 444–448.

22. Патент № 2669020 C1 Российская Федерация, МПК C03B32/00. Способ получения строительных изделий из шлакоситалла: № 2017127361: заявл. 31.07.2017: опубл. 05.10.2018 / Н. В. Купчикова, Р. И. Шаяхмедов, А. Д. Антипова; заявитель Государственное автономное образовательное учреждение Астраханской области высшего образования «Астраханский государственный архитектурно-строительный университет».