CN114956761B - 一种磷石膏基生态水泥泡沫轻质土及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种磷石膏基生态水泥泡沫轻质土，磷石膏基生态水泥泡沫轻质土由第一磷石膏、第二磷石膏、矿渣粉、硅酸盐水泥、减水剂、促凝剂、流变助剂、预制泡沫和水为主要原料制备而成。本发明在实现大掺量磷石膏基工业废弃物资源化利用的基础上，可有效兼顾所得水泥泡沫轻质土良好的力学性能、工作性能和稳定性能；同时可有效简化制备工艺，降低能耗，具有重要的经济和环境效益，适合推广应用。

Description

一种磷石膏基生态水泥泡沫轻质土及其制备方法

技术领域

本发明属于建筑材料技术领域，具体涉及一种磷石膏基生态水泥泡沫轻质土及其制备方法。

背景技术

磷石膏是湿法制磷过程中产生的一种副产物，生产工艺不同使其主要成分为含磷二水石膏或半水石膏，还含有无机残留杂质，使其呈酸性。由于它会对环境资源直接或间接造成侵占和污染，通常只能当作一种废渣处理。目前，我国大量的磷石膏只能露天堆放，磷石膏的随意排放堆积不仅占用大量土地，而且对我们生活的大气环境、土壤、水资源等都造成污染，磷石膏的处理利用问题已经迫在眉睫。为了制磷工业的绿色发展，处置大量堆积的磷石膏的问题已经刻不容缓；需进一步拓宽磷石膏利用途径，探索磷石膏在路基材料等领域的高附加值应用。

泡沫轻质土是一种较常见的路基材料，将磷石膏制备泡沫轻质土不仅可以拓宽磷石膏利用途径，还可以实现磷石膏大掺量、规模化、高值化利用。目前这方面的研究尚处于起步阶段，如：专利CN112062529A公开了一种大掺量磷石膏的石膏基泡沫混凝土，以磷石膏、水泥、纤维、缓凝剂、发泡剂、稳泡剂、催化剂和水为原料制备而成；该方案中采用的磷石膏需在恒温130℃烘箱中烘干60min，通过高温预处理使磷石膏具有气硬性胶凝特性，并采用化学发泡的方式制备泡沫混凝土；采用的高温预处理手段会额外增加能耗，不经济也不环保，同时磷石膏的掺量有限；专利CN112811858A公开了一种全固废泡沫混凝土，以湿磨超细矿渣、磷石膏、钢渣、铁尾矿等固废物为主要原料，在复配激发剂(磷石膏、钢渣、碳酸钠的混合物)和复配稳泡剂的作用下制备轻质高强的全固废泡沫混凝土；该方案中复配激发剂占原料组成的4～10％，其中磷石膏掺量占50％左右，磷石膏掺量整体上并不高。此外，有相关学者提出采用化学激发方式制备碱激发胶凝材料，利用碱激发胶凝材料固化磷石膏，但化学激发剂往往价格高昂，并且制备的固化磷石膏材料存在易返碱、易开裂与强度倒缩等问题，明显限制了其推广应用。

发明内容

本发明的主要目的在于针对现有技术存在的问题和不足，提供一种磷石膏基生态水泥泡沫轻质土，在实现大掺量磷石膏基工业废弃物资源化利用的基础上，可有效兼顾良好的力学性能、工作性能和稳定性能；同时可有效简化制备工艺，降低能耗，具有重要的经济和环境效益，适合推广应用。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种磷石膏基生态水泥泡沫轻质土材料，它以磷石膏基生态水泥、磷石膏细集料、预制复合泡沫、复合外加剂和水为主要原料，其中磷石膏基生态水泥作为胶凝材料，由第一磷石膏、矿渣粉、硅酸盐水泥组成；磷石膏细集料采用第二磷石膏；复合外加剂由促凝剂、减水剂和流变助剂组成；各组分及所占重量份数包括：第一磷石膏40～70份，第二磷石膏60～180份，矿渣粉40～70份，硅酸盐水泥2～5份，复合外加剂1.5～7.5份，预制复合泡沫2～20份，水40～95份。

上述方案中，所述复合外加剂中各组分及其所占质量份数为：流变助剂0～0.5份，减水剂0.5～2份，促凝剂1～5份。

优选的，所述流变助剂、减水剂与促凝剂的质量比为1:(5～20):(20～80)。

更优选的，所述流变助剂、减水剂与促凝剂的质量比为1:(8～15):(30～50)。

上述方案中，所述磷石膏基生态水泥泡沫轻质土原料的SiO₂/Al₂O₃摩尔比控制为2.3～2.6，CaO/SO₃摩尔比控制为1.5～1.8。

上述方案中，所述第一磷石膏采用原状磷石膏经低温烘干破碎后制得，粒径不大于0.08mm，其比表面积为250～450m²/kg；第二磷石膏采用原状磷石膏进行低温烘干后过筛得到，其粒径不大于2.36mm；其中，原状磷石膏的含水量不大于25％，CaSO₄·2H₂O质量分数不小于75％，水溶性P₂O₅质量分数不大于0.8％，水溶性F^-质量分数不大于0.5％。

上述方案中，所述低温烘干采用的烘干温度为45～55℃，时间为18～36h。

上述方案中，所述矿渣粉为不低于S95级的粒化高炉矿渣粉，主要成分为CaO、Al₂O₃和SiO₂，比表面积不小于400m²/kg。

上述方案中，所述水泥为硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥，强度等级不低于P.O42.5。

上述方案中，所述促凝剂为氢氧化钠、生石灰和快硬型硫铝酸盐水泥等中的一种或几种。

上述方案中，所述减水剂为聚羧酸高性能减水剂，含固量10～25％，减水率为20～30％。

上述方案中，所述流变助剂为羟丙基甲基纤维素(HPMC)、羧甲基纤维素钠(CMC)等中的一种或几种；HPMC与CMC的纯度不低于98％。

上述方案中，所述预制泡沫由发泡剂、稳泡剂溶于水经物理发泡方式制得，其中发泡剂为α-烯基磺酸钠(AOS)，其纯度不低于96％；稳泡剂为黄原胶，其纯度不低于96％；按重量计，所述预制泡沫组分及用量为：发泡剂2.0～5.0g，稳泡剂0.5～2.5g，水1000ml。

上述方案中，所述所得预制泡沫的半衰期不小于200min，平均Feret直径为0.10～0.60mm。

上述方案中，所得预制泡沫的半衰期(单位为min)与磷石膏料浆的凝结时间(单位为min)之比控制在1:(1～1.5)；磷石膏料浆的极限剪切力(单位为Pa)与预制泡沫平均Feret直径(单位为mm)之比控制在(100～300):1，磷石膏料浆的极限剪切应力为35～85Pa；其中磷石膏料浆由磷石膏基生态水泥、磷石膏细集料、复合外加剂和水进行均匀拌制得到(步骤S2所得)。

上述方案中，所述泡沫轻质土的干密度为800～1400kg/m³，流动度为160～210mm，7d抗压强度为0.5～3.0MPa，28d抗压强度为1.5～8.0MPa。

上述一种磷石膏基生态水泥泡沫轻质土及其制备方法，包括如下步骤：

S1、制备预制泡沫：将发泡剂、稳泡剂和水混合，通过空气压缩机发泡，得到预制泡沫；

S2、制备磷石膏基生态水泥料浆：将称取的磷石膏基生态水泥和复合外加剂混合均匀，然后放于搅拌锅中加水和磷石膏细集料搅拌均匀，制得磷石膏料浆；

S3、制备泡沫轻质土：将步骤S1制备的预制泡沫加入步骤S2制备的料浆中，搅拌至预制泡沫与料浆混合均匀，得泡沫轻质土混合料；

S4、浇筑、养护：将所得泡沫轻质土混合料进行浇筑、养护，即得泡沫轻质土试件。

上述方案中，所述养护步骤采用的温度为18～22℃，湿度为95％以上，养护不低于7天。

上述方案中，所述步骤S1具体包括：

S1.1、称取一定量的发泡剂、稳泡剂和水，将发泡剂和稳泡剂加入水中搅拌得到混合溶液；

S1.2、将步骤S1.1中的混合溶液置于泡沫装置中，泡沫装置通过软管与空气压缩机相连；利用空气压缩机进行发泡即得到预制泡沫。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

1)本发明以磷石膏基生态水泥替代普硅水泥作为胶凝材料，极大减少了水泥的使用；并以磷石膏作为细集料制备；同时达到大掺量(磷石膏含量可高达80％以上)、规模化、高值化消纳磷石膏的目的；磷石膏兼具有胶凝材料原料、细集料骨架填充双重功能；为使组成体系兼顾良好的力学性能、工作性能、耐久性能及环保性能，进一步通过优化组成设计，精准调控水化产物，有效固化磷石膏中可溶性磷、氟等污染物，实现性能优良与环保达标的双重目的，同时达到大掺量、规模化、高值化消纳磷石膏的目的；适用于工程填料等领域；

2)通过调控磷石膏基生态水泥内部原材料SiO₂/Al₂O₃与CaO/SO₃摩尔比，以确保磷石膏基生态水泥浆体具备良好的力学性能与耐久性能；同时，通过对复合外加剂进行优选，并进一步调控促凝剂、流变助剂、减水剂之间的配比，宏观方面调控料浆凝结时间与预制泡沫半衰期之间的比例关系，在微观方面调控磷石膏料浆的极限剪切力与预制泡沫平均Feret直径之间的比例关系，实现对磷石膏基生态水泥泡沫轻质土工作性能、保水性能、早期强度、料浆结构均匀、致密性等多重效果的同步提升；

3)本发明所得磷石膏基生态水泥泡沫轻质土具有显著的节能环保优势，相比通用水泥CO₂减排90％以上；无须借助常规的高温煅烧、蒸压养护等手段，可有效兼顾良好的力学性能、工作性能和稳定性能，可为磷石膏等工业废弃物的高附加值应用提供一条新思路。

附图说明

图1为磷石膏基生态水泥泡沫轻质土的制作流程示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面对本发明实施方式作进一步地描述。

以下实施例中，采用的原状磷石膏的主要化学组成为CaO和SO₃，主要成分为CaSO₄·2H₂O，附着水质量分数不大于25％，CaSO₄·2H₂O质量分数为81％，水溶性P₂O₅质量分数为0.04％，水溶性F^-质量分数为0.1％。其中第一磷石膏通过将原状磷石膏经低温烘干(45℃，36h)、粉磨破碎后制得，粒径不大于0.08mm，其比表面积为415m²/kg；第二磷石膏为原状磷石膏低温烘干(45℃，36h)处理后过筛得到，粒径不大于2.36mm，其比表面积为86m²/kg。

采用的矿渣粉为S95级粒化高炉矿渣粉，主要成分为CaO、Al₂O₃和SiO₂，测得矿渣粉比表面积424m²/kg。

采用的水泥为普通硅酸盐水泥，强度等级为P.O 42.5。

采用的促凝剂为快硬型硫铝酸盐水泥。

采用的减水剂为聚羧酸高性能减水剂，含固量20％，减水率为28％。

采用的流变助剂为羟丙基甲基纤维素(HPMC)。

以下实施例中，所得磷石膏基生态水泥泡沫轻质土相关宏观性能与预制泡沫孔结构参数的测试方法如下：

(1)流动度：将新拌的磷石膏基生态水泥泡沫轻质土浆料(泡沫轻质土混合料)缓慢倒入圆筒模中，所述圆筒模的尺寸为：直径为80mm，高度为80mm；

(2)凝结时间：将新拌的磷石膏基生态水泥泡沫轻质土浆料倒入试模中，所述试模的尺寸为：试模为深40mm±0.2mm、顶内径Φ65mm±0.5mm、底内径Φ75mm±0.5mm的截顶圆锥体；每只试模应配备一个大于试模、厚度≥2.5mm的平板玻璃底板进行凝结时间的测定；

(3)抗压强度：制备边长为100mm的磷石膏基生态水泥泡沫轻质土试块，参考实施例所述养护方法脱模后，测量不同龄期的抗压强度；

(4)干密度：制备边长为100mm的立方体泡沫混凝土试块，置于温度为20±2℃，相对湿度为95％以上的环境中养护，并测量其干密度；

(5)极限剪切力：首先将刚搅拌好的磷石膏基生态水泥泡沫轻质土浆料装入一个内径为170mm，高为100mm的圆柱体容器内，随后将一块厚度小于1mm，宽为50mm，高为75mm，表面粗糙度为25的电工绝缘塑料薄片埋在料浆内，埋入深度为65mm，最后用拉力计(精度为0.0001N)勾住埋在料浆中的塑料片，将其匀速缓慢拉出料浆，则料浆的极限剪切应力可由下式求得：

式中：F为拉力计的测量值(N)；b为薄板的宽度(m)；h为薄板埋入料浆的深度(m)；τ_m为地质聚合物净浆的极限剪切应力(Pa)；

(6)用载玻片取少量制备的预制泡沫，使之缓慢分层后置于光学显微镜下观察并采集图像；对采集的图像进行灰度和二值化处理，设置标尺后对图像进行孔结构参数的测定。

实施例1

一种磷石膏基生态水泥泡沫轻质土材料，按照下列质量份数称取原材料：第一磷石膏45份，矿渣粉50份，普通硅酸盐水泥5份，磷石膏细集料(第二磷石膏)60份，复合外加剂2.55份(减水剂0.5份，促凝剂2份，流变助剂0.05份，流变助剂、减水剂、促凝剂三者质量比为1:10:40)，预制泡沫10份，水50份，其中SiO₂/Al₂O₃比为2.3，CaO/SO₃比为1.8；

其制备流程示意图见图1，具体包括如下步骤：

S1、制备预制泡沫：将发泡剂、稳泡剂和水混合，通过空气压缩机发泡，得到预制泡沫；各组分及用量(每1000ml水中加入的质量)为：4.0gα-烯基磺酸钠(AOS)发泡剂，1.5g黄原胶稳泡剂；所得预制泡沫的半衰期为260min，平均Feret直径为0.227mm；

S2、制备磷石膏基生态水泥料浆：将称取的磷石膏基生态水泥和复合外加剂混合均匀，然后放于搅拌锅中加水和磷石膏细集料搅拌均匀，制得磷石膏料浆；所得料浆的极限剪切力为60Pa；

S3、制备泡沫轻质土：将步骤S1制备的预制泡沫加入步骤S2制备的磷石膏料浆中，搅拌至预制泡沫与料浆混合均匀，得泡沫轻质土混合料；

S4、浇筑、养护：将所得泡沫轻质土混合料进行浇筑、养护(养护步骤采用的温度为18～22℃，湿度为95％以上)，即得泡沫轻质土试件。

经测试，本实施例所得磷石膏基生态水泥泡沫轻质土试块的主要性能指标为：流动度为180mm，初凝时间为3h40min，终凝时间为5h15min，7d抗压强度为2.42MPa，14d抗压强度为3.36MPa，28d抗压强度为4.18MPa，干密度为850kg/m³，预制泡沫的半衰期与料浆终凝时间的比例为1:1.2，极限剪切力与平均Feret直径的比例为264:1。

实施例2

一种磷石膏基生态水泥泡沫轻质土材料，按照下列质量份数称取原材料：第一磷石膏45份，矿渣粉50份，普通硅酸盐水泥5份，磷石膏细集料(第二磷石膏)100份，复合外加剂2.7份(减水剂0.65份，促凝剂2份，流变助剂0.05份，流变助剂、减水剂、促凝剂三者质量比为1:13:40)预制泡沫5份，水65份，其中SiO₂/Al₂O₃比为2.4，CaO/SO₃比为1.7；其制备流程图参考图1，具体制备步骤如实施例1所述；其中预制泡沫制备过程中采用的各组分及用量(每1000ml水中加入的质量)为：3.0gα-烯基磺酸钠(AOS)发泡剂，1.0g黄原胶稳泡剂，所得预制泡沫的半衰期为290min，平均Feret直径为0.245mm。

经测试，所得磷石膏基生态水泥泡沫轻质土试块的主要性能指标为：流动度为190mm，初凝时间为4h15min，终凝时间为5h20min，7d抗压强度为1.65MPa，14d抗压强度为2.58MPa，28d抗压强度为4.86MPa，干密度为1230kg/m³，磷石膏料浆的极限剪切力为52Pa，预制泡沫的半衰期与料浆终凝时间的比例为1:1.1，极限剪切力与平均Feret直径的比例为212:1。

实施例3

一种磷石膏基生态水泥泡沫轻质土材料，按照下列质量份数称取原材料：第一磷石膏45份，矿渣粉50份，普通硅酸盐水泥5份，磷石膏细集料(第二磷石膏)140份，复合外加剂3.05份(减水剂1份，促凝剂2份，流变助剂0.05份，流变助剂、减水剂、促凝剂三者质量比为1:20:40)，预制泡沫15份，水75份，其中SiO₂/Al₂O₃比为2.5，CaO/SO₃比为1.6，其制备流程图参考图1，具体制备步骤如实施例1所述；其中预制泡沫制备过程中，各组分及用量(每1000ml水中加入的质量)为：3.5gα-烯基磺酸钠(AOS)发泡剂，1.5g黄原胶稳泡剂，所得预制泡沫的半衰期为340min，平均Feret直径为0.227mm。

经测试，所得磷石膏基生态水泥泡沫轻质土试块的主要性能指标为：流动度为160mm，初凝时间为5h30min，终凝时间为6h45min，7d抗压强度为1.35MPa，14d抗压强度为2.26MPa，28d抗压强度为3.60MPa，磷石膏料浆的极限剪切力为45Pa，预制泡沫的半衰期与料浆终凝时间的比例为1:1.2，极限剪切力与平均Feret直径的比例为198:1。

实施例4

一种磷石膏基生态水泥泡沫轻质土材料，按照下列质量份数称取原材料：第一磷石膏45份，矿渣粉50份，普通硅酸盐水泥5份，磷石膏细集料(第二磷石膏)180份，复合外加剂3.05份(减水剂1份，促凝剂2份，流变助剂0.05份，流变助剂、减水剂、促凝剂三者质量比为1:20:40)，预制泡沫10份，水85份，其中SiO₂/Al₂O₃比为2.6，CaO/SO₃比为1.5，其制备流程图参考图1，其制备流程图参考图1，具体制备步骤如实施例1所述；其中预制泡沫的制备过程中，各组分及用量(每1000ml水中加入的质量)为：5.0gα-烯基磺酸钠(AOS)发泡剂，2.0g黄原胶稳泡剂，所得预制泡沫的半衰期为315min，平均Feret直径为0.550mm。

经测试：本实施例所得磷石膏基生态水泥泡沫轻质土试块的主要性能指标为：流动度为190mm，初凝时间为5h25min，终凝时间为6h50min，7d抗压强度为0.85MPa，14d抗压强度为1.63MPa，28d抗压强度为2.74MPa，干密度为865kg/m³；磷石膏料浆的极限剪切力为80Pa，预制泡沫的半衰期与料浆终凝时间的比例为1:1.3，极限剪切力与平均Feret直径的比例为145:1。

对比例1

一种磷石膏基生态水泥泡沫轻质土材料，按照下列质量份数称取原材料：第一磷石膏45份，矿渣粉50份，普通硅酸盐水泥5份，磷石膏细集料(第二磷石膏)200份，复合外加剂3.52份(减水剂1份，促凝剂2.5份，流变助剂0.02份，流变助剂、减水剂、促凝剂三者质量比为1:50:125)，预制泡沫10份，水100份，其中SiO₂/Al₂O₃比为2.8，CaO/SO₃比为2.0，具体制备步骤如实施例1所述；其中预制泡沫制备过程中，各组分及用量(每1000ml水中加入的质量)为：5.0gα-烯基磺酸钠(AOS)发泡剂，3.0g黄原胶稳泡剂；所得预制泡沫的半衰期为315min，平均Feret直径为0.245mm。

经测试，本对比例所得磷石膏基生态水泥泡沫轻质土试块的主要性能指标为：流动度为140mm，初凝时间为8h45min，终凝时间为10h30min，7d抗压强度为0.45MPa，14d抗压强度为1.02MPa，28d抗压强度为1.86MPa，干密度为915kg/m³。孔隙率30％，圆度1.358，平均Feret直径为0.245mm，磷石膏料浆的极限剪切力为105Pa，预制泡沫的半衰期与料浆终凝时间的比例为1:2.0，极限剪切力与平均Feret直径的比例为429:1。

对比例2

一种磷石膏基生态水泥泡沫轻质土材料，按照下列质量份数称取原材料：第一磷石膏60份，矿渣粉50份，普通硅酸盐水泥4份，第二磷石膏(第二磷石膏)150份，复合外加剂5.04(减水剂1份，促凝剂4份，流变助剂0.04份，流变助剂：减水剂：促凝剂＝1:25:100)，预制泡沫10份，水100份，其中SiO₂/Al₂O₃比为2.0，CaO/SO₃比为1.2，具体制备步骤如实施例1所述，其中预制泡沫制备过程中，各组分及用量(每1000ml水中加入的质量)为：4.0gα-烯基磺酸钠(AOS)发泡剂，1.5g黄原胶稳泡剂；所得预制泡沫的半衰期为285min，平均Feret直径为0.227mm。

经测试，本对比例所得磷石膏基生态水泥泡沫轻质土试块的主要性能指标为：流动度为150mm，初凝时间为10h40min，终凝时间为13h15min，7d抗压强度为0.68MPa，14d抗压强度为1.25MPa，28d抗压强度为1.72MPa，干密度为876kg/m³；磷石膏料浆的极限剪切力为25Pa，预制泡沫的半衰期与料浆终凝时间的比例为1:2.8，极限剪切力与平均Feret直径的比例为110:1。

对比例3

一种磷石膏基生态水泥泡沫轻质土材料，按照下列质量份数称取原材料：第一磷石膏50份，矿渣粉50份，普通硅酸盐水泥5份，磷石膏细集料(第二磷石膏)160份，复合外加剂5.2份(减水剂3份，促凝剂2份，流变助剂0.2份，流变助剂、减水剂、促凝剂三者质量比为1:15:10)，预制泡沫8份，水85份，其中SiO₂/Al₂O₃比为2.4，CaO/SO₃比为1.7，具体制备步骤如实施例1所述，其中预制泡沫制备过程中，各组分及用量(每1000ml水中加入的质量)为：5.0gα-烯基磺酸钠(AOS)发泡剂，0.5g黄原胶稳泡剂；所得预制泡沫的半衰期为350min，平均Feret直径为0.550mm。

经测试，本对比例所得磷石膏基生态水泥泡沫轻质土试块的主要性能指标为：流动度为155mm，初凝时间为6h35min，终凝时间为8h40min，7d抗压强度为0.42MPa，14d抗压强度为0.95MPa，28d抗压强度为1.47MPa，干密度为924kg/m³。预制泡沫平均Feret直径为0.620mm，磷石膏料浆的极限剪切力为23Pa，预制泡沫的半衰期与料浆终凝时间的比例为1:3.6，极限剪切力与平均Feret直径的比例为37:1。

上述实施例仅是为了清楚地说明所做的实例，而并非对实施方式的限制。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其他不同形式的变化或者变动，这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举，因此所引申的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围。

Claims (6)

1.一种磷石膏基生态水泥泡沫轻质土材料，其特征在于，它以磷石膏基生态水泥、磷石膏细集料、预制复合泡沫、复合外加剂和水为主要原料，其中磷石膏基生态水泥作为胶凝材料，由第一磷石膏、矿渣粉、硅酸盐水泥组成；磷石膏细集料采用第二磷石膏；复合外加剂由促凝剂、减水剂和流变助剂组成；各组分及其所占重量份数包括：第一磷石膏40~70份，第二磷石膏 60~180份，矿渣粉40~50份，硅酸盐水泥 2~5份，复合外加剂1.5~7.5份，预制复合泡沫2~20份，水 40~95份；

所述复合外加剂中各组分及其所占质量份数为：流变助剂 0~0.5份，减水剂0.5~2份，促凝剂 1~5份；

所述第一磷石膏采用原状磷石膏经低温烘干破碎后制得，粒径不大于0.08mm，其比表面积为250~450m²/kg；第二磷石膏采用原状磷石膏进行低温烘干后过筛得到，其粒径不大于2.36mm；所述低温烘干采用的烘干温度为45~55℃；

所述预制泡沫由发泡剂、稳泡剂溶于水经物理发泡方式制得，其中发泡剂为α-烯基磺酸钠；稳泡剂为黄原胶；

所得预制泡沫的半衰期与磷石膏料浆的终凝时间之比控制在1:(1~1.5)；磷石膏料浆的极限剪切力与预制泡沫平均Feret直径之比控制在(100~300):1；其中磷石膏料浆由磷石膏基生态水泥、磷石膏细集料、复合外加剂和水进行均匀拌制得到；

所述磷石膏基生态水泥泡沫轻质土原料的SiO₂/Al₂O₃摩尔比控制为 2.3~2.6，CaO/SO₃摩尔比控制为 1.5~1.8。

2.根据权利要求1所述的磷石膏基生态水泥泡沫轻质土材料，其特征在于，所述低温烘干时间为18~36h。

3.根据权利要求1所述的磷石膏基生态水泥泡沫轻质土材料，其特征在于，所述促凝剂为氢氧化钠、生石灰、快硬型硫铝酸盐水泥中的一种或几种；所述流变助剂为羟丙基甲基纤维素、羧甲基纤维素钠中的一种或几种。

4.根据权利要求1所述的磷石膏基生态水泥泡沫轻质土材料，其特征在于，所述预制泡沫制备过程中各组分及用量为：发泡剂2.0~5.0g，稳泡剂0.5~2.5g，水1000ml。

5.根据权利要求4所述的磷石膏基生态水泥泡沫轻质土材料，其特征在于，所得预制泡沫的半衰期不小于200min，平均Feret直径为0.10~0.60mm。

6.一种权利要求1~5任一项所述磷石膏基生态水泥泡沫轻质土材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1、制备预制复合泡沫：将发泡剂、稳泡剂和水混合，通过空气压缩机发泡，得到预制复合泡沫；

S2、制备磷石膏基生态水泥料浆：称取一定量的第一磷石膏、矿渣粉、硅酸盐水泥以及复合外加剂，混合均匀，然后放于搅拌锅中加水和第二磷石膏搅拌均匀，制得料浆；

S3、制备泡沫轻质土：将步骤S1制备的预制复合泡沫加入步骤S2制备的料浆中，搅拌至预制复合泡沫与料浆混合均匀，得泡沫轻质土混合料；

S4、浇筑、养护：将所得泡沫轻质土混合料进行浇注、养护，即得磷石膏基生态水泥泡沫轻质土试件。

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