建筑石膏论文范文

2024-07-28

建筑石膏论文范文（精选11篇）

建筑石膏论文第1篇

关键词：脱硫石膏,建筑石膏,物理化学性能,煅烧工艺,抹面材料

众所周知,大气中的SO2会使植物叶面产生枯萎、脱落、坏死,严重破坏环境,危及人类健康,给人类生存带来威胁。SO2对大气环境污染的日益严重,已得到世界范围的广泛关注,国家有关部门早在“十五”期间就制定了关于SO2污染防治的规划和措施,通过控制SO2污染,保护人体健康和生态环境,减少经济损失,实现可持续发展。“十五”期间针对SO2对大气环境的污染问题,山东省也制定了关于火力发电厂(热电厂)SO2污染防治措施和切实可行的具体实施方案,规定2005年底以前,“两控区”内重点火力发电厂,必须建成脱硫设施;2007年底以前,现状SO2排放绩效高于全省平均水平的火力发电厂、热电厂,“两控区”内各市建成区内的公用热电厂和企业自备电厂,必须建设脱硫设施;2010年以前,非“两控区”内发电厂、热电厂和企业自备电厂也必须建成脱硫设施。目前各电厂所常用的脱硫技术是湿法脱硫,该法用石灰石吸收尾气中SO2生成亚硫酸钙,再经氧化生成硫酸钙,故该法又产生了另一副产品脱硫石膏。随着我国烟气脱硫工艺的逐渐采用,副产品脱硫石膏的排放量也在不断加大,目前大部分以堆储为主,已成为火电厂继粉煤灰后的第二大固体废物,不仅占用土地资源,且污染环境[1,2,3]。

本文主要研究了脱硫石膏的物理化学性能以及脱硫石膏转化为脱硫建筑石膏的煅烧工艺。通过XRD、SEM、成分分析等测试手段分析了脱硫石膏在化学和物相组成、形貌、粒径等方面与天然石膏的差异;通过实验确定了不同的温度、时间等脱硫石膏煅烧工艺参数;掺加不同的外加剂对煅烧脱硫石膏进行改性,从而使煅烧脱硫石膏在不同的墙材得到应用。脱硫石膏转化为建筑石膏在墙材中的应用,在消纳大量脱硫石膏,解决脱硫石膏堆放带来的二次污染,节约大量天然石膏资源同时,又创造了巨大的经济效益。

1 脱硫石膏物理化学性能研究

采用山东某一火电厂脱硫石膏,粉末状,呈微黄色,利用XRD、SEM、化学成分分析等分别对脱硫石膏和天然石膏进行检测,测试结果如下所示。

脱硫石膏和天然石膏的XRD谱图如图1和图2所示。由图1和图2可知,脱硫石膏与天然石膏的主要矿物组成基本相似,主要为二水石膏相。

脱硫石膏和天然石膏的化学成分分析结果如表1所示。由表1知,脱硫石膏和天然石膏的化学组成主要为Ca O、Mg O及H2O,由于引入粉煤灰的缘故,脱硫石膏中Si O2杂质含量较高,但其他杂质的化学组分含量均较天然石膏低,总体来说,脱硫石膏的纯度要优于天然石膏。

天然石膏和脱硫石膏的SEM照片如图3和图4所示,由图可知,原始状态下天然石膏的结晶颗粒粘合在一起,而脱硫石膏大多是以单独的结晶颗粒状态存在,其晶体呈针状、棱柱状或六角板状,结晶较为完整和均匀。

原状脱硫石膏大多含10%~20%的附着水分,为进行粒度分析,要先将脱硫石膏经60℃烘干取出冷却后再检测。烘干后的脱硫石膏粒度分布如表2所示。由表2可知,脱硫石膏的粒度较细,80μm以下的颗粒达97.1%,达到了建筑石膏细度的要求,从而避免了原材料的破碎和粉磨,简化了工艺流程,节省了能源。

通过以上对脱硫石膏的成分分析、粒度分析、X-射线衍射分析、微观形貌分析以及其与天然石膏的对比发现,脱硫石膏和天然二水石膏在物理性质、化学性质和矿物组成都极为相似,这为脱硫石膏的综合利用提供了依据。

2 脱硫石膏煅烧工艺研究

煅烧工艺是建筑石膏生产的关键,脱硫石膏与天然石膏的主要成分都是Ca SO4·2H2O,它们经过煅烧后得到的熟石膏粉在水化性能、凝结特性、物理性能上也应无显著差别。但作为一种工业副产石膏,在原始状态、机械性能和化学成分特别是杂质成分上的差异,导致其煅烧工艺与天然石膏煅烧工艺相比有一些特殊性。

由于湿法脱硫生成的脱硫石膏含有10%~20%的附着水分,课题组参考对磷石膏制备建筑石膏粉的成功经验,确定采用预烘干+煅烧的一步法工艺,煅烧脱硫石膏粉。

2.1 预烘干阶段

预烘干阶段的工艺参数包括烘干温度和烘干时间。为确定最佳的工艺参数,将原状脱硫石膏分成等质量(50 g)的若干份,分别在40℃、50℃、60℃下烘干,每隔0.5 h测定其质量变化,实验结果如图5所示。

由图5可以看出,50℃烘干2 h后,脱硫石膏质量已趋于稳定,说明此时脱硫石膏内部所含游离水已基本去除。有资料显示,普通二水石膏在55℃左右便开始脱去结晶水而发生相变。图5的实验结果也表明,在65℃时,脱硫石膏烘干2 h后质量持续下降,说明其已开始脱去结晶水。为保证产品品质,本实验选用50℃以下温度进行预烘干。考虑工业生产能耗和生产效率问题,本实验选择的预烘干阶段工艺参数为:烘干温度,50℃;烘干时间,2.5 h。

2.2 煅烧阶段

脱硫石膏煅烧阶段的主要工艺参数包括煅烧温度、煅烧时间等。为确定最佳的工艺参数,将经过预烘干的脱硫石膏粉料分别在不同煅烧温度和煅烧时间条件下煅烧。检测煅烧产物的各项性能,检测结果见表3所示。

由表3可知,煅烧温度和煅烧时间对脱硫石膏煅烧产物的性能会产生较大影响。不同温度和时间下的煅烧产物,其各项性能存在较大差异。煅烧温度过低时,特别在被煅烧粉体的中间层,可能存在未烧透的二水石膏,影响脱硫建筑石膏的性能;煅烧温度过高时,脱硫石膏脱水速度加快,在石膏这种不良的热导体中,会造成温度表里不一,表面层脱硫石膏可能在失去1.5个水分子后继续失水,而成为无水石膏,使得煅烧产物的力学强度降低,凝结时间缩短以及工艺性下降。脱硫石膏在150℃煅烧2 h~3 h,其煅烧产物的各项性能已基本满足国家有关建筑石膏优等品的标准要求,可用于制作各类石膏制品。从产品质量和节约方面考虑,煅烧阶段采用的工艺参数为:温度,150℃;时间,2 h。

3 脱硫建筑石膏的应用举例

以利用脱硫建筑石膏生产建筑抹面材料为例,介绍脱硫建筑石膏在实际中的应用。石膏作为主要胶凝材料的建筑抹面材料,具有微膨胀性和很好地和易性、可塑性、施工方便等特点,不仅大幅度地降低抹灰工的劳动强度,而且大大地缩短了施工周期。但是石膏材料的凝结时间过快,影响了其作为抹面材料的应用范围。同时,石膏抹面材料上墙后,由于墙体的吸水,特别是加气混凝土墙、多孔保温板等吸水性强的墙体的吸水,会影响二水石膏的水化进程,造成部分未完全水化的石膏以惰性粉末的形态存在于基体里,使体系的内部结构不连续、不均匀,产生收缩、开裂和粉化等“干态缺陷”。以脱硫建筑石膏代替天然建筑石膏制作抹面材料同样存在以上的问题。

为使脱硫建筑石膏在建筑抹面材料中得以应用,需要增加其保水性、延长其凝结时间。课题组研究了适合于脱硫石膏抹面材料的保水剂和复合缓凝剂。其中,保水剂的主要成分为纤维素类材料,掺加量为脱硫建筑石膏质量的0.1%~0.2%;复合缓凝剂的主要成分为柠檬酸、偏磷酸钠和硼砂等,掺加量为脱硫建筑石膏质量的0.1%~0.2%。课题组研制了脱硫石膏抹面材料,并测试其各项性能。测试结果如表4所示。

表4中数据显示,加入外加剂后脱硫石膏抹面材料的各项性能,均已达到或超过国家有关标准对石膏抹面材料优等品的要求,说明利用脱硫建筑石膏制作建筑抹面材料,在技术上是可行的。

4 结论

脱硫石膏的主要物相组成为二水石膏相,但相对于天然石膏,脱硫石膏纯度较高,未处理脱硫石膏的细度达到了建筑石膏的要求,脱硫石膏晶体结晶较为完整和均匀。

脱硫石膏的煅烧工艺采用预烘干+煅烧的一步法工艺,预烘干阶段工艺参数为:烘干温度,50℃,烘干时间,2.5 h;煅烧阶段采用的工艺参数为:煅烧温度,150℃,煅烧时间,2 h。

脱硫建筑石膏添加适宜外加剂制作脱硫石膏抹面材料,技术上是可行的,其各项性能均已达到或超过国家有关标准对石膏抹面材料优等品的要求,其中保水剂为纤维素类材料,掺加量为脱硫建筑石膏质量的0.1%~0.2%,复合缓凝剂主要成分为柠檬酸、偏磷酸钠和硼砂等,掺加量为脱硫建筑石膏质量的0.1%~0.2%。

参考文献

[1]彭志辉,林芳辉,彭家惠等.脱硫石膏粉煤灰砌块研制[J].重庆建筑大学学报.1999,21(1).

[2]吴晓琴,吴忠标.烟气脱硫石膏资源化利用现状及展望[J].重庆环境科学.2003,25(11).

建筑石膏论文第2篇

论文摘要………………………………………………………………………2

一、轻钢龙骨石膏板在现代室内装修中应用现状及发展趋势……………3

二、轻钢龙骨纸面石膏板吊顶的施工工艺…………………………………4

三、施工中的弊端和不足对轻钢龙骨纸面石膏板裂缝的影响以及控制措施.………………………………………………………………………………7

四、避免变形和裂缝的施工重点………………………………………………7

五、裂缝的处理…………………………………………………………………9

六、结论…………………………………………………………………………10

轻钢龙骨石膏板施工工艺和裂缝成因及对策

一、轻钢龙骨石膏板在现代室内装修中应用现状及发展趋势

建筑用轻钢龙骨（简称龙骨）是以冷扎钢板，镀锌钢板或彩色喷塑钢板做原料，采用冷弯工艺生产的薄壁型钢。主要用于纸面石膏板，纤维水泥板，GRC板、硅钙板等板材体系中，做不承重的隔墙或吊顶的结构部件。它主要包括轻钢龙骨及与之相匹配的连接件和加固件。轻钢龙骨生产工艺简单，生产设备及原材料国内均可解决，投资见效快，无环境污染；它是与各种板材配套的不可替代的支撑或骨架，市场广阔。轻钢龙骨在我国发展，始于1978年。首先由北京设计院与北京灯具场合作开发了澳美体系轻钢龙骨隔墙与吊顶。1979年北京建筑轻钢结构厂与电子工业部十院，在陕西省引进日本彩色显像管厂工程时，采用了从日本进口的轻钢龙骨。在此基础上开发，通过消化吸收，开发了基本上接近日本系列的轻钢龙骨。并由电子工业部十院设计出了全套详细施工应用图集。70年代末，由国家投资建成了北京新型建筑材料总厂。主要生产岩棉制品和纸面石膏板，并为纸面石膏板配套从德国KNAUF公司引进一台生产15000T龙骨轧机。于此同时北京新型建筑材料总厂积极消化、吸收，于1988年成功地制造了一台同性能、同规格的龙骨轧机，产品品种由引进时的7个发展到15个，至此，德国系列日本系列都可生产。1994年下办年该厂又开发了T—BAR烤漆系列，配以岩棉吸声板，是高吸声板等材料，丰富了吊顶的形式，增加了产品种类。

经过十几年的艰苦推广，轻钢龙骨在北京等地的重点工程及高层建筑上的到了应用，并逐渐被建筑设计部门及用户所认识，其性能明显的优于其他材料。随着纸面石膏板及其其他配套材料的完善，应用越来越广泛。到如今已形成规模的约300多个企业，遍布全国10多个省、市、自治区。

在现代装修中轻钢龙骨石膏板已是一个很成熟的技术，装修中有着相当广泛的应用，但是在在装修施工中仍然存在很大的问题。

（7）轻钢骨架顶棚在大面积施工前，应做样板间，对顶棚的起拱度，灯槽，通风口的构造处理，分块及固定方法等应经试装并经鉴定认可后方可大面积施工。操作工艺（1）工艺流程

弹线 —→ 安装主龙骨吊杆—→安装主龙骨—→ 安装中龙骨—→ 安装小龙骨—→安装石膏板—→ 安装压条 —→刷防锈漆

（2）弹线

根据楼层标高线，用尺竖向量至顶棚设计标高，沿墙，柱四周弹顶棚标高，并沿顶棚的标高水平线，在墙上划好分挡位置线。

（3）安装大龙骨吊杆

在弹好顶棚标高水平线及龙骨位置线后，确定吊杆下端头的标高，按大龙骨位置及吊挂间距，将吊杆无螺栓丝扣的一端与楼板预埋刚筋连接固定。

（4）安装大龙骨

配装好吊杆螺母。在大龙骨上预先安装好吊挂件。安装大龙骨：将组装吊挂件的大龙骨，按分档线位置使吊挂件穿入想应的吊杆螺母，拧好螺母。大龙骨相接：装好连接件，拉线调整标高起拱和平直。安装洞口附加大龙骨，按照图集相应节点构造设置连接卡。固定边龙骨，采用射钉固定，设计无要求时射钉间距为1000mm。

（5）安装中龙骨

按以弹好的中龙骨分档线，卡放中龙骨吊挂件。吊挂中龙骨：按设计规定的中龙骨间距，将中龙骨通过吊挂件，吊挂在大龙骨上，设计无要求时，一般间距为500~600mm。当中龙骨长度需多根延续接长时，用中龙骨连接件，在吊挂中龙骨的同时相连，调直固定。

（6）安装小龙骨

措施

由于构造设计不合理，施工工艺不先进，施工质量管理不完善等因素，造成纸面石膏板版面不平、接缝处开裂的现象较为普遍，严重影响了工程质量及装饰效果，甚至成为工程验收时整改的内容。对上述的质量通病进行了原因分析，制定了相应的控制措施，较好的解决了纸面石膏板顶棚版面不平、接缝处开裂的质量通病。轻钢龙骨架结构的设计和施工影响

骨架的合理设计，采用合格的材料和零件和严格把握施工质量，是确保吊顶不变形，不开裂的重要保证。其中任何一个环节的差错疏忽都会导致变形开裂。例如纸面石膏板和龙骨之间的固定，若不按顺序或固定不牢固，使板产生内力，接缝处受剪，便会引起变形和裂缝。又如轻钢龙骨的刚度和直线度不够，间距不当必会产生变形开裂。嵌缝工艺是接缝处理成败的直接因素

建筑吊顶是处于复杂受力状态，因此，纸面石膏板的纵横接缝处相应受到各种应力的影响。这就要求板之间应适当留缝，嵌缝材料自身有足够的强度和粘结力，还要有合理的接缝施工工艺和较高的操作技能，以抵抗应力，避免裂缝的产生。目前，对嵌缝用料实际没有明确的规定，施工单位大多用自配油漆涂料批嵌腻子，其强度是不够的，也有采用高档胶料，但价格昂贵，有的用穿孔纸带，也有用网格布加强，施工工艺也有差异，施工季节和环境又不一，因此，嵌缝工艺是接缝处理成败的直接因素。不按顺序，不文明施工的影响

当嵌缝工序完成后，甚至墙纸涂料，贴刷完成后，墙内吊顶上的安装工序：水、电、通风管道等作业尚未完成，所以安装人员要踩在龙骨架上或把已固定的板撬动，使好端端的接缝开裂，严重的使板面变形，有的吊顶设计是不上人的，一些操作人员还是踩在副龙骨上，使骨架变形产生挠度。这种情况尤其在抢进度工程种屡见不鲜，必须加强管理，予以克服。施工影响

纸面石膏板的安装过程，也是决定纸面石膏板之间是否开裂的关键之一，只有把好施工质量关，才能确保石膏板日后不开裂。众所周知，纸面石膏板是在石膏芯表面包裹

定要注意使用自攻螺钉枪，若实在要用电钻代替时，则应用专用限位头，以保证自攻螺钉的沉入深度。再则，在施工中自攻螺钉要垂直攻入石膏板和轻钢龙骨中，以使自攻螺钉处于最佳受力状况。自攻螺钉在施工时应布置在距纸面石膏板棱边10~15mm，同时沿板边的自攻螺钉间距为120~150mm为宜，板中自攻螺丝间距200~300mm为宜，如果自攻螺丝间距过大，自攻螺丝就很难限制板材移位，开裂也就在所难免。

四、避免变形和裂缝的施工重点

针对上述造成石膏板顶棚出现不平整、裂缝的种种原因，不能单独着眼于其出现的质量问题，必须综合考虑。主要从合理的选择轻钢龙骨及配件、纸面石膏板的选择、嵌缝材料、施工工艺方面、材料的堆放、安装轻钢龙骨架、纸面石膏板安装和连接固定、嵌缝工序等几个方面考虑。合理的选择轻钢龙骨及配件

顶棚的骨架用轻钢龙骨构成，其强度，刚度、平整度是衡量骨架质量的指标。如果直线度不好，将使骨架不平整，那么石膏板安装在龙骨上后就会产生内应力，内应力在释放的过程中必然导致板接缝处开裂。所以主次龙骨挂件、连接件和接长件，应选择可靠规格的产品。保证安装好的骨架处于无应力状态。纸面石膏板的选择

纸面石膏板有普通型、防水型和防火型三种，好品牌的纸面石膏板，具有强度高、韧性好、发泡均匀、边部成型饱满的特点。设计可根据不同使用要求，不同地区和施工季节选择。吊顶一般宜采用12厚纸面石膏板，如采用9.5厚，龙骨间距应减小。对防潮性能有高的要求时，可在表面做喷涂等，应在板面层做防水层，可在表面挂一层耐水腻子或刷无色防水剂。同时，石膏板的强度和边部成形的好坏也是很重要的因素。嵌缝材料

嵌缝材料包括接缝带和嵌缝腻子。接缝带有良好的自粘结能力和强度，在板接缝处起加强筋的作用。嵌缝腻子要有很好的强度、粘结力，如果达不到以上要求，不可避免的要产生裂缝。施工工艺方面

嵌缝工序

纸面石膏板时受温度热胀冷缩，空气湿胀干缩的影响，石膏板接缝时，一般留缝5mm左右，填补石膏板的嵌缝材料要求自身有足够的强度和粘结力，嵌缝时，要求有很成熟的接缝工艺和较高的操作技能，防止拉应力、防止裂缝的产生。常规的嵌缝材料有水性生石膏补缝，原子灰补缝，弹性腻子补缝，石膏板厂家配送的粘结石膏补缝，粘结胶带常规用：的确良布，带状纤维带，玻纤网格布及牛皮纸打孔带，对石膏板嵌缝和工艺，目前各单位尚没有统一的做法。根据实践经验，考虑性价比，建议采用弹性腻子或石膏板生产厂家配制的黏结石膏补缝，粘缝用打孔的牛皮纸打孔带，效果较好。

五、裂缝的处理

如果出现裂缝，要正确理性的对待。首先找出问题的所在，科学的利用理论，加上综合的分析，找出问题的关键，制定修整方案，不可盲目的施工。修整治裂工作应从检查吊筋龙骨开始，处理好基层质量问题后才能做饰面的文章，接下来应该在原缝的附近板面上在开通几条板缝，然后同时修补，以此方法可以消除内应力下的变形。若板面已经变形、湿涨，破损应适当扩大拆除面积。平整龙骨后更换新板，并根据面积的大小分块铺装，并按正常的施工步骤完成作业面的后续修补工作。其他部位的裂缝也可借鉴这种处理方法，可取得满意的治裂效果。还有一种常见的防止裂缝的方法称：“以缝治缝”，也就是人为的留缝，开槽、使大板面化解成小板面，使纸面石膏板的内应力在板接缝中释放。同时，还可以板缝、槽设计成不同纹理或梯级使平面立体化，更具有装饰性。

六、总结

石膏工艺像制作技术第3篇

二、材料熟石膏粉，要求越细越好。我国生产石膏粉的地方非常多，如当地买不到石膏粉，可与生产厂家直接联系。质量要求洁白无杂质、干燥，细度在１００目以上，凝固时间８～２０分钟。只有选择合格的石膏粉，才能制作出合格的石膏像。

三、操作程序

１．夹模具。先将模具背后开口的两边合拢，模具内壁的线条对正，用铁夹子夹好，夹子的个数视模具大小而定，以不漏水为宜。

２．洗模具。将水灌进模具内摇动冲洗，其作用有二：一是检查夹缝是否漏水，二是便于脱模。冲洗后将水倒干净（初学阶段可在模具内壁涂上一点肥皂水，更便于脱模）。初学者对柔软胶模不适应操作，尤其是大型模具更难掌握，解决办法有以下几点：①如模具在邮寄途中因挤压变形，可用热水烫一下即可复原；②用铁夹子夹好后在模具内塞一些碎纸起填充作用，不要塞得过多，以免模具变形；③将模具放在平坦的地上，一人用手稳住模具，另一人将石膏浆硬结后的模具内的碎纸拿出，再浇模。模具表面抹上石膏浆后比较硬，操作更方便，浇出的像不变形。一些较大的像如不采取这种办法，则无法操作。

３．调浆。先将搪瓷杯盛清水，把石膏粉均匀地撒下去，要求都能吸到水分，以撒到与水面基本相平为宜，然后用小刀迅速搅匀。

４．浇模。共浇两次：第一次将模子倒拿，把石膏浆倒进模内，然后用手握住模具上下左右四面转动，使石膏浆在模具内壁的每个部位都均匀流到。头部手脚等狭小部位容易发生空洞，摇的时候要特别注意，待石膏浆流到这个部位时摇动一下。浇完后用手握住夹子倒提几分钟（不要乱动，否则会使工艺品变形），让其硬结，之后放在平地上准备再浇第二次。浇第二次与第一次相同，只是调的膏浆要稀一些，握模具的手要轻，否则会把第一次初结的石膏层损坏，浇完再挂一会儿。浇石膏浆的厚度，第一次浇３～４毫米，第二次浇２～３毫米，两次共浇５～６毫米，约一根筷子的厚度。浇两次的优点是：第一次没有浇到的地方，第二次就可以浇到，也可以矫正石膏像干燥时可能出现的轻微变形。浇模时，石膏像的中心必须是空心，石膏像浇实心的，石膏粉用量就会增加，造成浪费；但浇得太薄则容易破损。

５．加固底座四周。调少许石膏浆，用小刀刮在像的底座四周，向内加宽１厘米。注意：每个模具底座有两部分，浇模具只浇前部分，后部分是生产模具时用的，仔细观察就会领悟。

建筑石膏论文第4篇

目前,在脱硫石膏应用比较发达的德国、日本等国,脱硫石膏已经得到了近100%的利用,而且脱硫石膏制品也已经成为主流的建筑材料。纸面石膏板、轻质石膏砌块、石膏基特种砂浆已经得到了普遍的应用[1]。但是在国内,只有部分地区脱硫石膏得到了一定程度的开发利用,例如江苏一夫尝试利用脱硫石膏制备石膏基砂浆及高强石膏,山东泰安尝试利用脱硫石膏替代天然石膏制备纸面石膏板等[2]。大部分地区脱硫石膏的开发利用程度很低,应用范围有限,而且由于脱硫工艺和设备的原因导致脱硫石膏的品质不高且不稳定,也给进一步的利用带来了极大的困难[3]。

本文探索了脱硫石膏的煅烧工艺、粉磨工艺及陈化工艺等对建筑石膏标准稠度需水量、凝结时间、力学性能的影响,并依据此确定制备建筑石膏的工艺参数,制备出性能符合GB/T9776—2008《建筑石膏》对3.0等级要求的建筑石膏。

1 实验

1.1 原材料

脱硫石膏:国电荥阳煤电一体化有限公司(以下简称荥阳电厂)所排脱硫石膏,参照JC/T 2074—2011《烟气脱硫石膏》进行性能测试:附着水(湿基)含量为14%~16%,二水硫酸钙(干基)含量为87%~89%,氯离子(干基)含量为2295 mg/kg,p H值(干基)为6.5~7.1。

对脱硫石膏进行热重分析,实验选用METTLER TOLEDOSTARe系统TGA/SDTA851e热重分析仪,温度区间为:室温~600℃,脱硫石膏的热重曲线如图1所示。

图1中所示吸热峰有2处:57.3℃和145.7℃,由脱硫石膏的脱水反应可知,其对应的吸热反应分别为Ca SO4·2H2O脱去附着水和Ca SO4·2H2O脱去3/2个结晶水转化为β型Ca SO4·1/2H2O。

1.2 实验方法

脱硫石膏原料自电厂堆库取出后,经过45℃烘干至恒重,过0.3 mm筛备用。参考GB/T 9776—2008的测试方法,按次序确定脱硫石膏的煅烧制度、球磨工艺和陈化时间,依据各阶段建筑石膏的性能和物相分析结果,确定最佳的制备工艺。相组成分析采用三相分析法中的酒精溶液水化法-常压干燥法。

2 实验结果与讨论

2.1 煅烧工艺对建筑石膏性能的影响

由图1可以看出,Ca SO4·2H2O转化为β型Ca SO4·1/2H2O的温度范围为110~230℃。因此脱硫石膏煅烧温度选取170~230℃,煅烧时间选取为1~3 h[4],煅烧实验结果如表1所示。

由表1可知,随着煅烧温度的升高,建筑石膏的标稠需水量减小,凝结时间延长,力学性能得到提高,综合考虑确定,煅烧温度以210℃为宜。当煅烧温度固定为210℃时,随着煅烧时间的延长,建筑石膏的标稠需水量减小,凝结时间稍有缩短,力学性能先升后降,参考建筑石膏的力学性能,煅烧时间以2 h为宜。

由表1中煅烧产物的比表面积和体积密度可知,随着煅烧温度的升高,煅烧产物的粒径变小且级配趋于合理,导致浆体中的间隙水减少,建筑石膏的标准稠度需水量随之降低。

选取煅烧温度分别为170、190、210℃的D1、D3、D5试样煅烧产物进行物相分析,结果如图2所示。

由图2可以看出:170℃时尚有少部分二水石膏DH没有完全脱水。190℃时物料完全脱水,此时煅烧产物中大部分为半水石膏HH,DH、Ⅲ型无水石膏A(Ⅲ)的含量很少。210℃时物料中的一部分HH继续脱水转化为A(Ⅲ),同时HH含量降低。

在所有石膏脱水相中,A(Ⅲ)的水化活性最强,遇水后会水化成HH,所有的HH按照石膏脱水相的溶解析晶理论水化成DH。因此随着煅烧温度的升高,脱水相中A(Ⅲ)含量的增加会延长脱水相的水化时间,从而直接导致建筑石膏的凝结时间延长。脱水相中不同的相组分在水化后的产物中都是以DH的形式存在,因此影响石膏力学性能的主要还是脱水相的晶体形貌和粒度分布。已有研究证明,随着煅烧温度的升高,脱水相的晶体形貌由针状、纤维状、柱状、短柱状逐渐变化,水化产物交错搭接,内部作用力增大。表现为宏观性能就是力学性能提高。

2.2 粉磨工艺对建筑石膏性能的影响

脱硫石膏经210℃煅烧2 h得到建筑石膏,分别选择辊磨和球磨对物料进行处理[5],性能测试结果如表2所示。

注:采用辊磨形式的 F1、F2、F3,其磨盘间隙分别为 0.49、0.33、0.16mm;采用球磨形式的 F4、F5、F6,其球磨时间分别为 1、2、3 min。

对比表2与表1可知,经过粉磨工艺处理的建筑石膏,标稠需水量继续减小,凝结时间缩短,力学性能得到提高。对比粉磨形式对物料性能的提高效果,试样F5的性能最优,即球磨2 min。

选取球磨、粉磨时间1、2、3 min的F4、F5、F6建筑石膏,利用OMIC LS—POP(Ⅲ)型激光粒度分析仪进行粒度测试,结果如图3所示。

由图3可知,随着球磨时间延长,物料粒度分布由集中趋于正态分布趋于均衡,同时D50由69.55μm降低至15.16μm,说明物料颗粒尺寸变小的同时 ,粒度分布也趋于合理。联系其比表面积数据和标稠需水量数据,可以验证随着物料粒径变小,粒度分布趋于合理,所需的标准稠度需水量会随之降低。

随着表2中比表面积数据的增大,物料的反应活性增强,水化时与水的接触面积增大,缩短了水化时间因此导致凝结时间缩短,且缩短程度与比表面积增大程度成正比。

结合F4、F5、F6试样的粒度分布曲线、体积密度及强度可知,随着物料粒度分布趋于合理,试件的密实度增大,表现为体积密度增大,强度提高。

2.3 陈化工艺对建筑石膏性能的影响

脱硫石膏经过210℃煅烧2 h后以密闭的方式陈化,选择不同的陈化时间,对陈化后的物料进行性能测试,结果如表3所示。

对比表3和表1中D6试样的测试数据可以看出,随着陈化时间的延长,建筑石膏的标稠需水量稍有下降,初凝时间基本不变,终凝时间稍有延长,力学性能稍有提高。对比陈化后的性能,陈化时间以3 d为宜。

物料在煅烧过程中会生成各种不稳定的物相,分别对陈化前和陈化3 d后的物料进行相组成分析,结果如图4所示。

由图4可知,陈化前,大部分的DH在较高煅烧温度下转化成了A(Ⅲ),少部分转化成半水石膏HH,还残余小部分的DH及部分结晶水W。陈化后,物料的余热继续使残余的DH转化为HH,同时,陈化过程中A(Ⅲ)会吸收空气中的水分转化为HH,使结晶水的含量发生一定的增长。

陈化过程使物料呈现出以HH为主,以A(Ⅲ)为辅的物相组成。A(Ⅲ)保证了物料的水化活性,HH保证了物料的充分水化,充分地水化使石膏制品中胶凝组分的含量提高,进而使力学性能得到提高。

2.4建筑石膏的制备

综合相关的煅烧、粉磨、陈化工艺参数进行建筑石膏的验证试验。工艺参数和性能测试结果如表4所示。

由表4可见,本文制备的建筑石膏各项性能均符合或优于GB/T 9776—2008中3.0等级的要求(初凝时间≥3 min,终凝时间≤10 min,抗折强度≥3.0 MPa,抗压强度≥6.0 MPa)。

3 结语

(1)选取国电荥阳煤电一体化60 MW燃煤发电机组湿法脱硫工艺所排放的脱硫石膏,首先在210℃下煅烧2 h,然后球磨2 min,再陈化3 d,可以制得符合GB/T 9776—2008中3.0等级的建筑石膏。

(2)煅烧温度影响物料的颗粒尺寸、物相组成及晶体形态,进而影响建筑石膏的标准稠度需水量和力学性能。

(3)球磨工艺通过减小物料的颗粒尺寸,同时使物料的粒度分布趋于合理,降低了建筑石膏的标准稠度需水量,缩短了凝结时间,提高建筑石膏的力学性能。

石膏销售合同第5篇

销售方：（以下简称甲方）

购买方：（以下简称乙方）

乙方有意长期购买甲方矿洞所生产的石膏，经甲、乙双方协商达成以下协议，具体内容如下：

一、购石膏前提：

乙方要求甲方每日必须保证供应300—400吨石膏的供应量，甲方在保证乙方供应量的前提下，如有剩余矿石才能有权销售其他客户，但甲方所售客户不能与乙方所销区域、销售客户发生冲突，并且其他客户不能在井口矿石堆随意挑选，乙方派专人负责监督。

二、石膏质量与等级要求：乙方要求甲方矿石S2O3成分不能低于30。

三、甲方必须保证以防天气或其他因素影响乙方不能到井口正常拉运，另设其他交通便利地点长期存放备拉矿石，以供乙方每日正常拉运。

四、付款方式：乙方以预付金提前支付甲方购矿款，每吨矿石定价为＿＿元。

五、结算方式：乙方每日以甲方磅房过磅单，每车扣除0.3吨的损耗为准结算，乙方在山下甲方存矿场地拉运时，每吨石膏加付甲方一元钱的运费。

六、其他事项：甲方负责处理一切外界影响乙方正常拉运事项，以保证甲、乙双方正常合作。

七、违约责任：如有一方违约，必须支付对方违约金＿＿＿＿＿＿＿元．

八、此合同一式两份，甲、乙双方各执一份；未尽事宜另议。

甲方签字：

乙方签字：

新型建筑石膏用防水剂的研究第6篇

1实验

1.1主要原料

甲基硅醇钠,工业级,市售产品;γ-氨丙基三乙氧基硅烷,工业级,市售产品;AEC-7Na乳化剂,工业级,市售产品; 明矾,工业级,市售产品;建筑石膏,淮南火力发电厂,TG分析如图1所示,其二水石膏、半水石膏含量分别为14.7%、 71.4%,比表面积0.267m2/g,粒径分布曲线如图2所示。

1.2配方与工艺

取明矾6~8份溶于30~40份的去离子水中,加入0.5~1.5份AEC-7Na乳化剂,搅拌,加入甲基硅醇钠50~ 60份、γ-氨丙基三乙氧基硅烷10~20份,调节pH值在8~ 10之间,充分乳化,得到乳白色的微透明的乳液即为产品。

1.3实验方法

1.3.1强度及软化系数的测试

参照《GB/T 17669.3-1999建筑石膏力学性能的测定》, 确定标准稠度水膏比为0.6,成型40mm×40mm×160mm石膏试块,养护至龄期,在(40±1)℃烘箱中干燥至恒重,取烘干后的试块浸水24h即为饱和水试块,按《GB 9776-88建筑石膏》测定干、湿石膏试块强度,软化系数为试块饱和水时与绝干时抗折强度的比值。

1.3.2吸水率测试

将40(±1)℃烘箱中干燥至恒重的试块称重(G1),然后浸入温度在20 ℃左右的水中24h,称量其质量(G2),吸水率为:(G2-G1)/G1×100%。

2结果及分析

2.1防水剂对石膏强度的影响

按0、0.4%、0.8%、1.2%、1.6%的掺入量在石膏中分别掺入不同的防水剂,试块经成型,养护,烘干,浸水24h后,饱和水试块强度变化如图3所示,绝干试块强度变化如图4所示。掺入甲基硅醇钠后饱和水试块抗折强度随着掺入量的增加呈现先增后减,再增加,并趋于稳定的趋势,抗折强度最大增加了11%(当防水剂掺入量为1.2%时);抗压强度呈现持续增加并趋于稳定的趋势,饱和水试块抗压强度最大增加了19%(当防水剂掺入量为1.6%时)。掺入新型建筑石膏用防水剂后的饱和水试块抗折强度先增加,并在掺入量为0.8%时达到最大(抗折强度增加了14%),然后再逐渐缓慢降低;抗压强度先增加,再降低的趋势,但基本上变化不大。绝干试块在掺入甲基硅醇钠后,抗折强度先略降低,后增加, 并趋于稳定;抗压强度在掺入量为0.4%时,略有降低,然后再逐渐增加,并趋于稳定。掺入新型建筑石膏用防水剂后的绝干试块抗折强度随着掺入量的增加变化很小,但抗压强度略有降低。这说明甲基硅醇钠和新型建筑石膏用防水剂对石膏的强度不会产生明显的不利影响,均可用于石膏当中。

2.2防水剂对石膏软化系数及吸水率的影响

图5显示了甲基硅醇钠和新型建筑石膏用防水剂随着掺入量的增加对软化系数的影响。

由图5可知,新型建筑石膏用防水剂对石膏软化系数的影响较甲基硅醇钠有明显提高,并且在掺量为0.8%时软化系数最大,软化系数提高了32.7%,而甲基硅醇钠最大只提高了27.2%。图6为两种不同防水剂在不同掺入量时对试块吸水率的影响,两种不同的防水剂随着掺入量的增加,试块的吸水率均明显降低;在掺入量大于0.8%后,掺入新型建筑石膏用防水剂的试块的吸水率减低得更快。这说明这种新型建筑石膏用防水剂在石膏的软化系数的改善方面,较常用的有机硅建筑防水剂(甲基硅醇钠)明显提高,吸水率也明显降低。

2.3IR分析

将新型建筑石膏用防水剂在常温下真空抽干去除水分后,经红外检测,得到其红外光谱如图7所示。

3361cm-1处有一宽峰归属于Si-OH中OH的伸缩振动吸收峰(存在-CO-NH-的吸收贡献,1653cm-1处的吸收也说明了此贡献的存在);2957cm-1处有一吸收峰为CH3-Si中CH的伸缩振动吸收;2927cm-1和2859cm-1处的吸收峰归属-CH2-中CH的伸缩振动吸收 ;1571cm-1和1436cm-1处的波数差为135cm-1,为双齿配位结构的羧酸基团的吸收, 611cm-1处的单峰也说明了这一吸收的存在;而1263cm-1处产生的尖锐的吸收峰归属于C-O-C的不对称伸缩振动吸收,971cm-1处的吸收峰说明了其的吸收;1098cm-1处的吸收峰为Si-O-Si的伸缩振动吸收;此外,766cm-1的吸收说明化合物有长碳链的存在。因此,甲基硅醇与偶联剂聚合形成了有机硅预聚物,乳化剂可能通过与偶联剂中的活性基团氨基结合,联接到有机硅预聚物上。

2.4XRD分析

用X衍射技术分析7d后的石膏水化产物样品,XRD图谱如图8所示(其中(a)为空白石膏样,(b)为添加0.8%的甲基硅醇钠的石膏样,(c)为添加0.8%的新型建筑石膏用防水剂的石膏样):3种样品水化产物的XRD图谱均主要为二水石膏特征峰,添加甲基硅醇钠或新型建筑石膏用防水剂后的特征峰基本没变化,这说明三者水化产物一致,防水剂对形成的水化产物无影响。

2.5SEM分析

用扫描电镜分析7d后的石膏水化产物样品,图9为各石膏样品水化产物放大2000倍后的SEM照片。图9(a)为典型的石膏晶体形貌,主要表现为长径大的针片状晶体结构相互大量交叉搭接。图9(b)为添加0.8%的甲基硅醇钠的石膏晶体形貌,其长径比大的针片状晶体结构比空白石膏样品的略有增加,这证明了石膏硬化体强度略微增加的原因。图9(c)为添加0.8%的新型建筑石膏用防水剂的石膏晶体形貌,新型防水剂对二水石膏晶体形貌影响很小,这说明了石膏硬化体的强度变化较小的原因。一般认为,针片状二水石膏晶体和相关能产生有效交叉搭接的晶体对高强石膏,尤其是高抗折石膏非常重要[6,7,8]。这充分解释了掺防水剂后,石膏强度变化较小的原因。

3防水机理

有机硅防水剂主要是通过形成硅树脂网络,从而使石膏产生持久的防水性能。如甲基硅醇盐,甲基硅醇分子之间通过羟基缩合相互交联形成硅树脂网络,剩余羟基与基材作用附着于基材表面,疏水基团(甲基)朝外使基材具有憎水作用。由于形成的硅树脂网络不堵塞建筑材料的孔隙,因此不但具有拒水性,而且还能保持建筑材料的正常透气作用,这是其最大的优点[9]。但甲基硅醇盐对提高石膏软化系数的效果仍不太理想,形成的硅树脂网络与基材的结合能力也不强,且其大量溶于水,极易随着石膏制品生产过程中的水分流失,进而造成其改善石膏防水性能下降。

本研究采用以氨基官能团硅烷为偶联剂,加入明矾、乳化剂等与甲基硅醇盐复合,经过充分乳化制备的新型建筑石膏用防水剂,不仅具有有机硅防水剂的基本性能,而且以醇醚羧酸盐为乳化剂引入了RCOO—,其既可帮助剂成分乳化、分散与稳定,又因其溶解后所提供的RCOO—与Al3+、Ca2+形成配合物网络结构,在基材表面另形成一层膜,增强与基材表面的结合能力,从而进一步提高了石膏的耐水能力[10]。当醇醚羧酸盐溶解后,RCOO—基团一端与石膏中的Ca2+吸附连接,另一端则与Al3+连接,形成配合物网络结构牢固地吸附在二水石膏晶体表面。这样,负吸附极强的RCOO—能同时与Al3+和Ca2+吸附配位,结果在接触面形成一层有机分子吸附金属离子构成的配位网络状薄膜,填充到石膏水化硬化后留下的孔隙中。

4结论

(1)新型建筑石膏用防水剂对石膏的强度不会产生明显的不利影响,适用于石膏当中。

(2)新型建筑石膏用防水剂对石膏软化系数的影响较甲基硅醇钾有了明显提高,并且在掺量为0.8%时软化系数最大,软化系数提高了32.7%,而甲基硅醇钾最大只提高了27.2%;随着掺量的增加,吸水率也有了明显的降低。

(3)新型建筑石膏用防水剂中的甲基硅醇与偶联剂聚合形成了有机硅预聚物,乳化剂可能通过与偶联剂中的活性基团氨基结合,联接到有机硅预聚物上。

(4)经过充分乳化制备的新型建筑石膏用防水剂,不仅具有有机硅防水剂的基本性能,而且以醇醚羧酸盐为乳化剂引入了RCOO-,其既可帮助剂成分乳化、分散与稳定,又因其所提供的RCOO-与Al3+、Ca2+形成配合物网络结构,在基材表面另形成一层膜,增强与基材表面的结合能力,从而进一步提高了石膏的耐水能力。

摘要：以氨基官能团硅烷为偶联剂,添加乳化剂等,改善传统的甲基硅醇盐类有机硅防水剂,制备出了性能优良的新型建筑石膏用防水剂,并详细分析了其防水机理及对建筑石膏的各种性能的影响。研究结果表明:该新型建筑石膏用防水剂中有机硅单体分子之间在基材表面形成硅树脂网络,而以醇醚羧酸盐为乳化剂引入了RCOO—,并与Al 3+、Ca2+形成配合物网络结构,在基材表面另形成一层膜,增强与基材表面的结合能力,进一步提高了石膏的耐水能力;该新型建筑石膏用防水剂对石膏的强度不会产生明显的不利影响,适用于石膏当中;在石膏的软化系数的改善方面,较常用的有机硅建筑防水剂(甲基硅醇钠)有了明显提高,吸水率也有了明显降低。

建筑石膏论文第7篇

建筑石膏的主要成分为β半水石膏(βCaSO4·1/2H2O),由天然石膏石或工业副产石膏破碎磨细或处理后经不同的煅烧工艺制得。建筑石膏是生产多种石膏胶结料及各种建筑饰件和制品的重要原料,随着石膏制品在我国的发展和应用,建筑石膏的性能和质量越来越被广大生产和使用单位所重视。

GB/T 9776—1988《建筑石膏》自颁布施行,至今已20多年,该标准作为建筑石膏检验、验收和应用的规范,对石膏建筑制品的发展和应用起到了很大的促进作用。但随着建筑石膏应用的不断发展,该标准的使用范围、对原料的要求、产品分等的必要性以及某些技术指标等已不适应当前生产和使用的要求。与此同时,工业副产石膏如磷石膏和烟气脱硫石膏等已大量用于生产建筑石膏,这样不仅可以节约国家宝贵的自然资源,促进国家经济建设的发展,而且可以变废为宝,保护环境,这对于我国当前落实科学发展观,实现循环经济具有特别重要的意义。因此,将工业副产石膏纳入建筑石膏的国家标准中是十分必要的。

为此,国家标准化管理委员会于2006年下达了对GB/T9776—1988《建筑石膏》的修订计划(计划号:2006-3892-T-609),由河南建筑材料研究设计院有限责任公司负责标准的修订工作,历经2年多的调研、验证试验及3次工作会议,顺利完成了该标准的修订,并于2008年4月15日通过审议,国家质量监督检验检疫总局及国家标准化管理委员会已于2008年6月30日批准发布,标准号为GB/T 9776—2008,将于2009年4月1日起正式实施。

1 标准修订的主要内容

1.1 范围、定义、原料和分等

建筑石膏又称烧石膏、熟石膏,是以β半水石膏为主要成分的粉状胶结料。常把建筑石膏与国外的石膏建筑灰泥相混淆,实际上,石膏建筑灰泥是指以烧石膏为主要原料,同时根据不同需要预先加有各种混合材、集料、粘结剂、调凝剂等外加剂的粉状胶结料。而建筑石膏是指不预掺任何外掺物的石膏建筑灰泥,是石膏建筑灰泥中的一个品种。

利用工业副产石膏(或称化学石膏)如磷石膏、烟气脱硫石膏也可生产建筑石膏。纳入本标准的工业副产石膏目前主要指烟气脱硫石膏和磷石膏,其它各种工业副产石膏可参照本标准执行。由于工业副产石膏中常含某些有害物质,对建筑石膏的生产和应用会产生不利影响,为此,在利用工业副产石膏生产建筑石膏时,应对其所含有害物质加以限制。

由于将工业副产石膏纳入本修订标准,除了应对工业副产石膏加以定义外,还应对工业副产建筑石膏如脱硫建筑石膏和磷建筑石膏加以定义,以避免原料和成品混称。

目前尚无工业副产石膏的国际标准,只有某些地区标准和企业标准。根据国内企业对工业副产石膏的应用实践和我们进行的验证试验,参考烟气脱硫石膏欧洲标准和磷石膏澳大利亚博罗公司标准,规定了本修订标准对工业副产建筑石膏的技术要求,主要对工业副产建筑石膏的放射性作出规定。

由于标准中纳入了工业副产建筑石膏,因此在产品标记中规定了产品的代号。天然建筑石膏:N;脱硫建筑石膏:S;磷建筑石膏:P。

考虑到石膏石品位对产品性能的影响,修订后的标准保留了对生产建筑石膏所用石膏石品位的要求,即应符合JC/T700—1998中三级及三级以上石膏石的要求。同时为了确保产品质量,修订后的标准增加了对产品组成的要求。

目前世界工业先进国家对于石膏建筑灰泥包括建筑石膏在内,规定了不同的质量要求,如细度、强度、凝结时间等,但都不分等级,而我国原标准则对产品分等。多年来的实践表明,对建筑石膏产品分等,似无必要,但是考虑到生产建筑石膏的原料不同,产品强度的范围较大,对产品强度分级还是有必要的,便于量材使用,有利于某些工业副产建筑石膏的推广应用。

1.2 技术要求

对原标准技术要求中的细度、凝结时间、强度指标和要求都作了新的规定。同时增加了建筑石膏的组成和工业副产建筑石膏相应的技术指标。

1.2.1 组成

修订后的标准要求建筑石膏组成中β半水硫酸钙的含量不得小于60.0%(与JC/T 700—1998中三级及三级以上石膏石的纯度要求相对应)。这是为了更直接地保证建筑石膏的基本纯度和质量,在当前市场经济条件下是十分必要的。这也借鉴了美国标准ASTM C28/C28M-00《石膏灰泥》中规定,建筑石膏(烧石膏)的Ca SO4·1/2H2O含量不小于66.0%;欧洲标准EN 13279-1《石膏胶结料和石膏灰泥》中规定,建筑石膏(石膏胶结料)的CaSO4含量不小于50%。

1.2.2 细度

国外标准对建筑石膏细度的控制很不相同,有的以某一孔径筛的筛余量控制细度,有的则以几种孔径筛的筛余量同时进行控制,有的还将建筑石膏分为粗磨、中磨和细磨3类,对其筛余量分别提出不同的要求(见表1)。

在本标准修订中,我们参照原苏联中磨石膏的标准和德国标准,将建筑石膏的细度规定为0.2 mm方孔筛筛余不大于10%,不再将建筑石膏的细度分为3等。实践表明,这样的细度能够满足大多数石膏胶结料和石膏建筑制品生产和使用的要求,也适合于工业副产建筑石膏。

1.2.3 凝结时间

国外标准中只有法国和原苏联规定了建筑石膏的初凝和终凝时间,德国只规定了建筑石膏的初凝时间,英国则根本没有规定凝结时间这一指标,而原苏联将建筑石膏分为快凝、正常凝和慢凝3类,相应规定了它们的初凝和终凝时间(见表2)。

原标准将初凝时间规定为不小于6 min,终凝时间不大于30 min,实践证明这一指标对天然建筑石膏是合适的。但由于某些工业副产建筑石膏具有较短的初凝时间,为了使标准简单易行,又不违背对天然建筑石膏的质量要求,新标准统一规定其初凝时间不小于3 min,终凝时间不大于30 min。

1.2.4 强度

各国对建筑石膏强度的要求见表3。

从表3可以看出,英国和德国标准只有1个强度等级,而且规定在潮湿条件下养护1～7 d后烘干至恒量的抗折强度均为2.5 MPa。原苏联标准对石膏胶结料的分级较细,将石膏与水接触开始至2 h的试件强度区分为12个标号,强度从低到高范围很大。我国原标准将2 h的强度分为3个等级,考虑到生产原料的扩大,修订后新标准规定将强度分为3级。无论天然建筑石膏还是工业副产建筑石膏,与水接触后2 h的抗折强度和抗压强度均应满足表3的规定。

考虑到建筑石膏的抗折强度比抗压强度更能反映其制品的使用要求和特性,因此,许多国家标准中都只规定抗折强度而不规定抗压强度指标。但修订后新标准仍按原标准的规定,既保留抗折强度指标也保留抗压强度指标。只是在检验规则中,抗折强度属于出厂检验项目,是出厂时必须检验的指标;而抗压强度则属于形式检验项目,在正常生产时,每年检测1次,以提供必要的数据。

1.2.5 限制成分及放射性

注:英国标准中试件尺寸为25 mm×25 mm×100 mm;其余标准中试件尺寸为40 mm×40 mm×160 mm。

利用工业副产石膏生产的工业副产建筑石膏,必须对其限制成分含量及放射性指标加以限制,否则将会影响建筑石膏产品的性能和质量,并对人体产生有害的影响。烟气脱硫石膏欧洲标准和磷石膏澳大利亚博罗公司标准,主要是对工业副产石膏本身的放射性和所含的水溶性钾、钠、镁、磷的氧化物和氟含量加以控制。但我们是要对工业副产建筑石膏中的限制成分含量进行控制,目前尚无测定水溶性钾、钠、镁、磷的氧化物分析方法的国家标准,因此无法参照上述国外标准进行控制,只能根据生产和应用的实际,由供需双方商定,按GB/T 5484—2000《石膏化学分析方法》测得的结果加以控制。

工业副产建筑石膏的放射性则应参照上述2个国外标准和我国的相关标准进行控制,见表4。

2 几项性能的测试方法

2.1 组成

新标准修订后规定应对产品的组成进行测试,这是新增的测试项目。根据河南建材研究设计院对建筑石膏三相分析方法的研究结果,参照美国ASTM C 471-01《石膏及石膏制品的化学分析》标准,采用二次水化法,测定建筑石膏试样泡水、硬化、烘干、磨细后二水石膏的结晶水,从而计算出建筑石膏中β半水石膏的含量,这是国际上常用的方法。应该说这一方法还不够严谨,有误差,因为它没有扣除产品中残存的二水石膏的影响,所以求得的β半水石膏含量偏高。如果要精确测定,需用三相分析方法,但比较麻烦,一般无此必要。

2.2 细度

我国现行的GB/T 17669.5—1999《建筑石膏粉料物理性能的测定》规定采用方孔套筛分别测定筛孔尺寸为0.8、0.4、0.2和0.1 mm的筛余,而实际上我们只测筛孔尺寸为0.2 mm这一级的筛余,和德国、原苏联的标准相一致。这样做一方面是因为目前国际标准尚未定出分级筛分后各级筛余量的容许范围;另一方面即使定出各级筛余量的容许范围,在生产中也很难控制规定的级配,因此修订后的本标准仍采用一级筛分。

2.3 标准稠度用水量

目前国际标准化组织尚未颁布石膏料浆的性能及其试验方法的标准。原标准GB 9776—1988主要是参照原苏联标准制订的。现行的GB/T 17669.4—1999《建筑石膏净浆物理性能的测定》,基本沿用了我国原标准的规定。国际上对于石膏标准稠度用水量的测定方法主要有3种:第一,稠度筒法(英国、原苏联);第二,撒粉法(德国、法国);第三,锥体沉入度法(日本、美国)。我们认为稠度筒法比较直观,设备简单,操作简便,易于掌握,而且国内使用已比较习惯,所以修订后的标准仍采用该方法。

2.4 凝结时间

凝结时间的测定大多数国家都采用维卡仪法,只有德国和法国对初凝时间的测定采用刀切法。我们对维卡仪法和刀切法进行了对比试验。实际上,刀切法测得的初凝时间我们常称为停流时间,通常要比用维卡仪法测得的初凝时间早1～1.5倍。采用刀切法测定初凝时,相应的终凝时间则采用指压法来测定,当拇指按在试件上不再留有印痕时,即为终凝。用这种方法测终凝,往往容易造成人为的误差。所以我们认为,用刀切法和指压法测定凝结时间,可以作为生产厂生产石膏建筑制品时的一种辅助控制手段。作为标准试验方法,仍应以维卡仪法为准。这也就沿用了原标准GB 9776—1988的规定,和现行GB/T 17669.4—1999一致。

2.5 强度

对于强度测试的试件状态,国际标准ISO 3051:1974和我国现行GB/T 17669.3—1999都规定,可以测定2 h的湿强度,也可以测定不同水化龄期后的干、湿强度。我们根据上述标准,维持原标准的规定,以石膏与水接触开始2 h的试件湿强度作为建筑石膏强度。这样,不但能较快地获得测试结果,而且与建筑石膏硬化快的性能结合紧密,有利于指导各种石膏建筑制品的生产。考虑到建筑石膏的湿强度较低,应采用最大量程为50 kN的抗压试验机测定试件的抗压强度,以减小用大吨位抗压试验机测试带来的误差,这在我国现行GB/T17669.3—1999中缺乏规定,应予补充。

原标准规定测定建筑石膏抗压强度时,试件的受压面积定为40.0 mm×62.5 mm,没有执行国际标准ISO 3051:1974的规定。我们参照GB/T 17671—1999《水泥胶砂强度检验方法(ISO法)》,规定试件的受压面积为40 mm×40 mm,完全与国际标准ISO 3051:1974的规定相一致。因此,每个试件的抗压强度RC应改为按下式计算:

其中:RC——抗压强度,MPa;

P——破坏荷载,N。

3 工业副产石膏

工业副产石膏的利用是当前面临的重大而紧迫的问题,其种类繁多,是制作建筑石膏的巨大资源。但由于其产量、种类、性状极为复杂,特别是由于工业副产石膏中常含有某些有害物质,对建筑石膏的生产和应用会产生不利影响,为此在利用工业副产石膏生产建筑石膏时,需对原料进行必要的预处理,并对其有害物质含量加以限制。就世界范围来看,目前尚无工业副产石膏的国际标准,有的只是某些地区标准和企业标准,这就为我们制定国内的相关标准带来一定困难。从烟气脱硫石膏欧洲标准和磷石膏澳大利亚博罗公司标准来看,每个标准的控制指标都有十几项,有的(如磷石膏)还要控制级配,作为建筑石膏的原料,这样的要求过于苛刻,难以做到,而且又大大增加应用成本。

本次建筑石膏标准的修订,纳入了工业副产建筑石膏的内容。修订时着重考虑了2个问题:一是工业副产石膏的对象目前主要指烟气脱硫石膏和磷石膏。这是因为工业副产石膏的种类繁多,情况复杂,涉及的面太宽不易控制。而这2种工业副产石膏产地集中,数量较大,应作为使用重点。二是结合生产应用实际,对工业副产建筑石膏有害物质含量的控制应有重点,即对放射性,以及钾、钠、镁、磷的氧化物和氟含量加以控制,以便对人体健康和石膏制品的质量不致产生危害。

4 对本修订标准的评价

(1)对于建筑石膏的强度指标,修订后的标准规定最低一级的抗折强度为1.6 MPa,这虽然低于英国、德国标准规定的指标,但本标准的指标是试样与水接触开始2 h后测定的强度,而英国、德国标准规定的是湿养护后烘干至恒量的强度,试验结果表明,同条件下的试件,干强度约比2 h的湿强度大1倍。因此本修订标准规定的强度指标仍属于国际先进水平。

(2)对于建筑石膏的细度指标,修订后的标准规定大致与德国、原苏联标准规定的指标相当。

(3)对于建筑石膏的凝结时间,修订后的标准规定大致与德国、原苏联标准规定的指标相当或稍宽。

(4)修订后的标准规定了工业副产建筑石膏在本标准中的利用,这是国外建筑石膏标准中没有的,属于我国的创新。

建筑石膏论文第8篇

相变材料在发生相变过程中以吸收和释放热量的方式实现热量的储存和释放。相变材料与建筑材料相结合, 可以使建筑物具有一定的储热能力, 有助于建筑物内部温度的调控, 满足环保和低碳的要求。将相变材料引入石膏中, 制备的石膏基相变材料具有一定的储热能力。然而, 其制备的工艺条件对储热能力有着显著的影响。因此, 本文将通过实验确定出石膏基癸酸—月桂酸二元相变材料的制备工艺, 进而分析其容留量、渗出程度及热物性能。

1 石膏基相变储热材料制备工艺的确定

本次实验选用的复合相变材料为40%癸酸, 60%月桂酸, 基体材料为脱硫石膏板和普通纸面石膏板, 采用浸渍法, 对容留量指标进行分析, 进而确定相关实验条件。

1.1 浸渍温度的确定

由于国内外很多学者对于固液相变材料的热性能都给出了50℃和70℃两个条件下的指标, 所以在选择实验温度时采用50℃和70℃两个温度。本实验浸渍环境为常压, 浸渍时间为10 min。各实验组合情况下的容留量如图1所示。

从图1可以看出, 浸渍温度对脱硫石膏板的容留量影响较大, 70℃时的容留量是50℃时的3.4倍;浸渍温度对普通纸面石膏板的容留量影响较小。从趋势来看, 浸渍温度为70℃的容留量较50℃容留量大。由于70℃时温度比较高, 石膏板的表面吸附能比较大, 相变材料的内部分子更为活跃, 吸附量自然要大些。因此, 在条件允许的情况下浸渍温度宜优先选用70℃。

1.2 浸渍时间的确定

根据相关的文献本实验选取10 min, 30 min, 1 h和2 h四个时间, 浸渍环境为常压, 浸渍温度为70℃, 各实验组合情况下的容留量情况如图2所示。从图2可以看出, 随着浸渍时间的增加, 容留量逐渐增大;但是增加的幅度不一样大, 在30 min~1 h直线的斜率最大, 1 h~2 h的斜率又下降了, 所以可以判断出浸渍时间为1 h最好。出现这种状况的原因可能是随着浸渍时间的增加相变材料会发生泄漏。

1.3 浸渍环境的确定

由于在常压和负压条件下石膏板内的孔洞的压强不一样, 其直接影响吸附相变材料的多少, 故要确定浸渍环境。负压的情况采用前述的真空吸入仪器实验方法, 各实验组合情况下的容留量如图3所示。

从图3可以看出, 不论何种基体材料, 负压环境下的容留量约为常压环境下的两倍。因此, 在条件允许的情况下宜选择负压浸渍环境。这是由于在负压的环境下, 石膏板内部的孔为真空状态更易吸入相变材料。

综合上述实验结果, 确定制备石膏基相变储热材料的工艺条件:浸渍温度:70℃, 浸渍环境:负压, 浸渍时间:1 h。复合相变材料组分如表1所示。

2 石膏基相变储热材料的容留量分析

2.1 不同种类石膏基体和储热配方对容留量的影响

从图4可以看出, 基体材料对容留量的影响较大, 普通纸面石膏板的容留量是脱硫石膏板的两倍多;相变材料组分对容留量几乎没什么影响, 当癸酸比例超过40%后, 相变材料组分对容留量的影响不超过3%。由于脱硫石膏板更为密实得多, 故普通纸面石膏板的容留量高得多。

2.2 表面活性剂对容留量的影响

根据文献分析得知, 本实验选取PVA (其掺量为相变材料的10%) 和硬脂酸钠 (掺量为2%) 作为表面活性剂进行研究。容留量与表面活性剂种类的关系如图5所示。

从图5可以看出, 表面分散剂可以提高材料的容留量, 其中掺2%硬脂酸钠的影响较10%PVA大。由于硬脂酸钠是离子表面活性剂, 与石膏板块可以互相进行交换, 而聚乙烯醇是非离子表面活性剂, 因此硬脂酸钠更多地附在石膏板表面, 从而提高其容留量。

3 石膏基相变储热材料的渗出程度分析

本实验采用的条件为:石膏板放到50℃的烘箱中以烘干16 h。

3.1 不同基体材料、不同组分二元体系与渗出程度的关系

从图6可见, 渗出程度跟基体材料的种类有关系, 普通纸面石膏板要比脱硫石膏板的渗出程度大些, 这是由于普通纸面石膏板内部的孔分散更为广和疏松。而相变材料的组分对其几乎都没什么影响。

3.2 封装材料与渗出程度关系

从图7可以看出封装对渗出程度的影响大, 可以大幅度降低相变材料的渗出量, 而同时对石膏板而言, 环氧树脂的封装效果要比苯丙乳液的好。故在石膏板选择封装材料的时候应该选用环氧树脂更为合适。

4 石膏基相变储能材料的热物性分析

将四个组分的脱硫石膏板做DSC测试, 数据整理如表2所示。

从表2可以看出复合石膏板的相变温度和二元的相变材料体系的相变温度相差不大, 都在1℃以内。而相变焓变化较大, 并且我们可以发现每个组分的相变潜热基本上等于二元相变材料的吸热量与相变材料在复合石膏板中的容留量之积, 即基本等于二元相变材料的吸热量与二元相变材料在复合石膏板中的质量百分比的乘积。

5 结语

1) 以容留量为性能指标, 确定了适合于石膏基相变储能墙板制备的浸渍温度为70℃、浸渍时间为1 h、浸渍环境为负压。2) 普通纸面石膏板的容留量优于脱硫石膏板。表面活性剂可以有效提高容留量, 其中硬脂酸钠的效果最好。3) 普通纸面石膏板比脱硫石膏板的渗出程度大。采用环氧树脂封装可以明显改善渗出程度。4) 相变材料渗透进入石膏后, 其相变温度降低很小。复合石膏板的吸热能力主要是由相变材料吸热产生的, 相变吸热量大致等于复合石膏板中相变材料的容留量与单位质量相变材料吸热量的乘积。

参考文献

[1]张寅平, 胡汉平, 孔祥东, 等.相变储能——理论和应用[M].合肥:中国科技大学出版社, 1996.

[2]张仁元.相变材料与相变储能技术[M].北京:科学出版社, 2009.

[3]崔娜, 谢静超.石膏基相变储能构件的数值模拟分析[J].化工学报, 2014 (13) :89-90.

钛石膏在建筑材料领域的应用研究第9篇

虽然我国天然石膏储量较大,但是石膏矿分布很不均匀。随着我国工业技术的不断发展,各种化学石膏相继出现,而且排放量越来越大。例如,脱硫石膏、磷石膏、钛石膏等,这些化学石膏如不加以利用将给环境保护造成威胁。因此,开发利用化学石膏的意义显得尤为重要。

钛石膏是化学石膏的一种,目前我国每年约产生钛石膏800万t,几乎没有得到利用。钛石膏的排放不仅占用大量土地,又污染环境。由于受到雨水的冲洗,堆砌场上的钛石膏会发生流失,同时,钛石膏经过雨水的冲刷和浸泡,可溶性有害物质溶于水中,经水在环境中的流动和循环,会严重污染地表水以及地下水;另一方面,钛石膏堆积经日晒风吹后,少部分会以粉末状飘散于大气中,以及沉降到可能接触到的外物表面,既污染环境又威胁健康。如果对钛石膏加以有效的利用,不仅可以保护环境、节约土地、减少不可再生资源的消耗,同时也可为企业带来经济效益。

2 钛石膏的研究与应用

2.1 钛石膏的产生

钛石膏是采用硫酸法生产钛白粉时,为治理酸性废水,加入石灰石中和酸性废水而产生的废渣,其主要成分为二水石膏。其处理过程是先用石灰石中和至p H为7,然后加入絮凝剂在增稠器中沉降,清液合理溢流排放,下层浓浆通过压滤机压滤,压滤后的滤渣即为钛石膏[1]。

2.2 钛石膏的性质与化学组成

2.2.1 钛石膏的性质

钛石膏的主要成分是二水硫酸钙,含有一定的杂质,一般具有如下几方面的性质。

a.含水量高、粘度大、杂质含量高;

b.呈弱酸性;

c.从废渣处理车间出来时,先是灰褐色,置于空气中二价铁离子逐渐被氧化成三价铁离子而变成红色(偏黄),故又名红泥,红、黄石膏;

d.有时会含有少量放射性物质,我国尚未见有放射性超标的报道。

2.2.2 钛石膏的化学成分

钛石膏为化学副产石膏,其主要成分为Ca S04·2H2O,表1是山东裕兴化工厂钛石膏的化学成分分析实验结果及山东平邑石膏矿天然石膏的化学成分分析实验结果。

由表1实验数据可以看出,钛石膏的Ca S04·2H2O含量,比天然石膏的Ca S04·2H2O含量稍高,钛石膏的Fe2O3含量,比天然石膏的Fe2O3含量高很多。采用硫酸法生产钛白粉时,副产物钛石膏中的Fe2O3与硫酸反应生成Fe2(SO4)3,Fe2(SO4)3在酸性溶液中水解生成Fe(OH)3沉淀,在潮湿条件下,Fe(OH)3沉淀以胶体的形式存在,所以钛石膏具有黏度大,置于空气中易变成红色等特点,这对钛石膏的处理工艺,将产生不利影响。

2.3 我国钛石膏应用研究现状

2.3.1 钛石膏做复合胶结材料

钛石膏经煅烧后,可与粉煤灰复合制作胶结材料,经煅烧的钛石膏可以增大钛石膏-粉煤灰复合胶凝材料的标准稠度需水量,缩短钛石膏-粉煤灰复合胶凝材料的凝结时间,大幅度提高钛石膏-粉煤灰复合胶凝材料的强度。煅烧钛石膏-粉煤灰复合胶凝材料的水化产物主要是C-S-H凝胶、钙矾石和二水石膏,C-S-H凝胶、钙矾石、二水石膏,与未反应的粉煤灰胶结在一起,形成硬化体从而产生强度。研究表明[2,3],钛石膏在600℃煅烧2 h后,再与粉煤灰、矿渣和水泥复合,可以使复合材料的初凝时间缩短至3 h,终凝时间缩短至5 h,28 d抗折强度和抗压强度分别达到4.3 MPa和13.6 MPa。

以钛石膏和矿渣为基本组分,采用水泥熟料以及复合早强减水剂能配制出性能优良的胶结材,其强度和耐水性明显优于建筑石膏。研究表明[6],钛石膏混合胶结材料自然养护28 d的强度可以满足建筑墙体材料和市政道路路基混合材料的要求,其溶蚀率不到建筑石膏的20%,吸水率为建筑石膏的50%左右,表明钛石膏混合胶结材料具有优良的耐水性。钛石膏-粉煤灰-矿渣复合胶结材料中若不掺激发剂,则其凝结时间长,早期强度低;在复合胶结材料中掺加适量的水泥,可以明显缩短复合胶结材料的凝结时间,有利于复合胶结材料强度的增长。研究表明[3,4],在钛石膏-粉煤灰-矿渣复合胶结材料中掺加5%的水泥,可以使复合胶结材料的初凝时间缩短至4 h,终凝时间缩短至9 h,28 d抗折强度和抗压强度分别达到5.8 MPa和29.0 MPa。用钛石膏、粉煤灰、矿渣和少量硅酸盐水泥或熟料,选择合适的激发剂并采取适宜的工艺措施,可配制生产高性能新型复合胶结材料。研究表明[5],在钛石膏-粉煤灰-矿渣复合胶结材料中掺加5%的明矾石,可以使复合胶结材料的初凝时间缩短至1 h,终凝时间缩短至2 h,28 d抗折强度和抗压强度分别达到9.5 MPa和53.0 MPa,达到了525R矿渣硅酸盐水泥强度标准。

2.3.2 钛石膏做水泥外加剂

钛石膏做水泥缓凝剂与天然石膏做水泥缓凝剂相比,水泥性能没有较大变化,经烘干的钛石膏可以直接用来做水泥缓凝剂。研究表明[7],钛石膏与天然石膏一样能起缓凝作用,其对比试验结果为:当掺加6%天然石膏时,水泥的初凝时间是2 h12 min,终凝时间是3 h12 min,28 d的抗折强度和抗压强度分别达到9.4 MPa和52.0 MPa;当掺加6%钛石膏时,水泥的初凝时间是2 h10 min,终凝时间是3 h9 min,28 d的抗折强度和抗压强度分别达到9.6 MPa和53.1 MPa。

2.3.3 钛石膏做石膏-粉煤灰路基材料

粉煤灰与钛石膏的复合材料,可以作为路基材料应用于公路建设工程。钛石膏-粉煤灰复合材料在激发剂作用下有较高强度,若工程成本允许提高激发剂掺量,则复合材料强度可进一步提高;当钛石膏与高钙灰单独复合时,试件具有一定的自由膨胀率,不宜用做路基材料。当钛石膏与低钙灰单独复合时,试件的膨胀率较小;将一定量的高钙灰与原状灰混合后再与钛石膏复合研制的材料具有较好的物理性能和耐久性,复掺比这两种灰单掺效果更好。研究表明[8],将24.0%的高钙灰和36.0%的原状灰混合后,再与40%的钛石膏复合,制备的石膏-粉煤灰路基材料,其28 d抗压强度超过4MPa,达到水泥稳定土用作二级和二级以下公路基层时的强度要求,在水中浸泡36h后,路基材料的吸水率已基本稳定,浸泡48h未发现材料有溶蚀现象。

3 存在问题与对策

许多科学工作者致力于钛石膏的开发应用研究,取得了一些有益成果,如用煅烧的钛石膏、粉煤灰、矿渣、硅酸盐水泥、激发剂配制复合胶结材料,钛石膏烘干后用做水泥缓凝剂,以高钙灰与钛石膏复合制作路基材料等。值得注意的是,和天然石膏相比,钛石膏中的铁含量较高,因此,钛石膏具有黏度大、置于空气中易变成红色等特点,这给钛石膏的处理工艺带来一定困难。钛石膏经过煅烧或烘干后,可以减少工艺的麻烦,但是需要消耗一定的能量。就目前情况来看,针对钛石膏的资源化问题,还需要注重和加强以下几个方面的研究工作:①低成本、低能耗的钛石膏处理工艺;②针对钛石膏的复合激发剂;③与钛石膏处理工艺相适应的配套设备;④机理分析与理论研究;⑤实际工程应用研究等。

4 结束语

根据我国建材工业科技发展“十一·五”规划和2015年远景发展规划,石膏建材已经被列为重点发展的新型建材,石膏建材将会得到越来越广泛的应用。有效开发利用钛石膏,不仅可以保护环境、变废为宝,而且可以节约土地、节约能源,减少不可再生资源的消耗,有利于国民经济健康持续发展,必将产生良好的社会效益、经济效益和环境效益。

参考文献

[1]唐振宁编.钛白粉的生产与环境治理[M].化工工业出版社.

[2]施惠生,袁玲,赵玉静.化工废石膏-粉煤灰复合胶凝材料的改性研究[J].建筑材料学报,2002(02).

[3]施惠生,赵玉静,李纹纹.利用钛石膏和粉煤灰及矿渣研制少熟料新型复合胶凝材料[J].水泥,2001(12).

[4]施惠生,赵玉静,李纹纹.钛石膏与粉煤灰复合胶凝材料力学性能及耐久性研究[J].非金属矿,2001(05).

[5]施惠生,赵玉静,李纹纹.钛石膏-粉煤灰-矿渣复合胶凝材料的改性研究[J].粉煤灰综合利用,2002(02).

[6]孙家瑛,陈志源.废红石膏混合胶结材的研究[J].混凝土与水泥制品,1998(02).

[7]刘长春,李荣军,刘磊.钛石膏作水泥缓凝剂的试验研究[J].水泥,2006(11).

我国脱硫石膏的综合利用第10篇

关键词：脱硫石膏；石膏制品；综合利用

中图分类号： X773 文献标识码： A 文章编号： 1673-1069（2016）21-180-2

0 引言

脱硫石膏是火电厂或其他锅炉对烟气采用石灰石/石灰-石膏湿法脱硫时产生的工业副产物。脱硫石膏为二水石膏，主要成份为二水硫酸钙。其外观为含水率为10%～20%的潮湿松散的细小颗粒。灰白色，颗粒集中，大部分在40～60μm之间，比表面积为45m2/kg，纯度也比较高。杂质主要是灰尘、氧化铝和氧化硅，另有方解石或石英、氧化镁和长石等。烟气脱硫石膏的化学成分及细度见表1、表2。

在国外，脱硫石膏主要用来生产各种建筑石膏制品和用于水泥生产的缓凝剂。近年来，我国对脱硫石膏的预处理和深加工工艺技术装备逐步成熟，脱硫石膏的应用处在非常迅猛发展阶段。在没有天然石膏资源但有大量脱硫石膏的长江三角洲地区，脱硫石膏的应用发展最快，上海、浙江和江苏等地有许多新建或筹建以脱硫石膏为原料的大型纸面石膏板生产线。在一些其他地区脱硫石膏的综合利用也正在建设或者规划之中。从已经规模化、工业化生产的工业实例来说，我国脱硫石膏综合利用主要为以下几项：

1 用作水泥缓凝剂

如果脱硫石膏的游离水含量低，有害杂质少，可直接用作水泥缓凝剂。如天瑞集团汝州水泥公司使用游离水含量为4%～5%的脱硫石膏与天然石膏搭配使用，生产出的水泥在平顶山地区的房屋建筑和道路建设中得到了应用。用户反应水泥质量稳定，富余去爱你孤独高，施工性能好。但我国脱硫石膏的游离水含量一般在10%～20%，如果直接用作水泥缓凝剂，不仅在运输、储存过程中会出现粘结、堵料现象，而且还会造成计量不准、生产不稳定，影响水泥质量。另外过多的水分也会影响球磨机的产量。因此在用作水泥缓凝剂前，需要低温烘干，通过造粒将脱硫石膏制成球状。

脱硫石膏生产水泥缓凝剂的流程为：采用煤为燃料，利用煤燃烧产生的热烟气，用煅烧炉一步法工艺，将脱硫石膏经筛分除杂除铁，由输送机输入煅烧炉内，煅烧后的脱硫石膏和二水石膏混合，再经造粒形成球状缓凝剂产品。

2 用于生产纸面石膏板

纸面石膏板是以建筑石膏为主要原料，掺入适量纤维增强材料和外加剂等，在与水搅拌后，浇注于护面纸的面纸和背纸之间，并与护面纸牢固地粘结在一起的建筑板材。而脱硫石膏用于生产纸面石膏板是很成熟的技术。美国、加拿大、德国、日本等几乎所有的纸面石膏板企业均部分或全部使用脱硫石膏生产纸面石膏板。目前，我国利用脱硫石膏的主要途径也是用于纸面石膏板的生产。

纸面石膏板的生产工艺可简单地概括为：采用一步法、二步法煅烧工艺将脱硫石膏煅烧成建筑石膏后，将建筑石膏、少量添加剂、纤维等与水混合搅拌后通过成型站连续浇注在两层护面纸之间，再在连续式皮带输送机上进行封边、压平、凝固、切断并送至干燥器中干燥，然后打捆码垛。

3 用于生产石膏砌块

石膏砌块是指以建筑石膏和水为主要原料，经搅拌、浇铸成型和干燥制成的石膏制品。石膏砌块生产时可以加轻集料以降低其重量和提高保温隔热性能，或加水泥、外加剂等以提高其耐水性和强度。由于石膏砌块的四边带有企口和榫槽，是一种性能非常良好的非承重内隔墙材料。我国在外墙建设中已大力推荐以石膏砌块代替实心粘土砖。

用脱硫石膏生产石膏砌块的工艺与用天然石膏生产石膏砌块工艺大同小异，用脱硫石膏生产石膏砌块的生产工艺可简单地概括为：采用一步法、二步法煅烧工艺将脱硫石膏煅烧成建筑石膏后，将建筑石膏、添加剂（必要时）等与水混合搅拌后浇注成型，然后脱模，干燥，即可得到高强石膏建筑砌块。

4 用于制造粉刷石膏

粉刷石膏是一种材料性能、施工性能和使用性能较好的建筑内墙及顶板表面用的抹面材料。使用脱硫石膏生产的粉刷石膏，具有品质好、强度高，和易性好，成本低等特点。尤其是使用脱硫石膏与粉煤灰混合型的粉刷石膏，后期强度均好于单一石膏的产品，其耐水性能有显著的提高。目前我国的粉刷石膏大都是半水石膏相型。这种粉刷石膏可用建筑石膏加缓凝剂、保水剂、胶粘剂、引气剂等配成。对于已有建筑石膏生产设备的企业，只要有了配方和各种性能的调节技术及混料设备即可生产。

以上几项为我国脱硫石膏综合利用的主要途径，此外我国也在积极开发脱硫石膏的其他利用途径。

①用于生产高强度石膏。高强度石膏是指二水石膏以液态形式脱去1.5mol结晶水所得的α型半水石膏，是一类具有胶凝性能的石膏粉体材料。其加工方法有块状法、造粒法和液相法三种。α型半水石膏用途非常广泛，可用于配制自流平石膏、陶瓷模具石膏，还可用于牙模、吸塑模具及各种金属铸造模具、琉璃模具的制作等。在不断的试验总结中，中国矿业大学潞城石膏试验基地的科研人员攻克了生产工艺和生产设备的难点，掌握了生产操作要领，建成了一条以脱硫石膏为原料的年产8万吨的高强度石膏生产线。

②脱硫石膏制硫酸联产水泥。工业副产石膏制硫酸联产水泥技术是世界公认的零排放循环经济技术。通过不断的实践总结，鲁北化工已完成“脱硫石膏制硫酸联产水泥技术研究与工程示范”重大科技攻关课题，小试、中试、产业化均获得了成功，并通过了鉴定验收。

③用于盐碱土的改良。我国已有用脱硫石膏改良盐碱土的研究和应用实例，陈欢等人在内蒙古托克托县进行了3年多的脱硫石膏改良盐碱土壤试验，试验结果证明脱硫石膏完全可以用于改良碱性土壤，效果非常明显。且经过研究测定，这些脱硫石膏灰渣中重金属及污染物均未超过国家标准，完全可以用于改良土壤。

④用于酸性土壤改良。我国广东生态环境与土壤研究所的研究表明在酸性土壤上施用脱硫石膏能提高大豆、花生和萝卜的产量和品质，能促进桉树的生长。

⑤用作充填胶凝材料。我国胶结充填采矿法中主要胶凝剂为水泥或水泥代用品，所用水泥一般为425号普通硅酸盐水泥。水泥费用占充填成本的80%左右。将脱硫石膏和粉煤灰按一定比例配成胶结料代用品，以分级尾砂和棒磨砂为骨料，可得到与普通硅酸盐水泥矿物组成相似的胶结材料。使用了部分脱硫石膏和粉煤灰胶结料代用品的充填体的早期强度低于用纯水泥作胶结料的充填体，但是后期强度却高于用纯水泥作胶结料的充填体。这说明用脱硫石膏和粉煤灰取代50～60%的水泥作充填体胶结料是可行的。

参考文献

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[3] 吕天宝.工业脱硫及综合利用技术[M].北京：国防工业出版社，2011.

[4] 王祁青.石膏基建材与应用[M].北京：化学工业出版社，2008.

建筑石膏论文第11篇

然而, 将脱硫石膏用作现浇墙体材料, 尚存在一些技术问题必须予以解决, 如脱硫建筑石膏凝结时间短、软化系数低、遇水软化等缺点。而且用作墙体材料时无可避免与水泥混凝土结构接触, 因石膏呈弱酸性, 水泥混凝土为碱性, 二者长期接触可能发生反应引起粘结性能下降, 或者可能导致混凝土耐久性问题。对此迄今尚未见研究报导。针对上述问题, 本项目试图采用耐腐蚀性能较普通水泥基材料更强的聚合物改性水泥基材料作为过渡, 与脱硫石膏墙体共同工作, 通过系列试验, 研究了聚合物砂浆与脱硫建筑石膏的粘结性能, 为脱硫石膏用作现浇墙体材料奠定基础。

1 试验

1.1 试验材料

脱硫建筑石膏:由烟气脱硫石膏在常压干燥空气下进行热处理和陈化后得到, β-型半水石膏含量大于90%, 天津市天筑建材有限公司生产, 初凝时间4 min, 终凝时间8 min。

高效减水剂:萘系 (FDN) , 工业品, 棕褐色粉末, 其主要成分是β-萘磺酸甲醛缩合物, 掺量0.5%时减水率约为18%。

缓凝剂:主要成分为工业级磷酸盐, 白色固体粉末。

磨细矿粉:S95级。

有机高分子胶粘剂:乳液, 主要成分为丙烯酸酯, 是一种高分子聚合物的水分散体, 具有耐稀酸、尿素、苯等化学介质腐蚀性能, 粘结强度高。

水泥:“正通”牌P·O 42.5级低碱水泥, 碱含量低于0.6%。

乳胶粉:可再分散醋酸乙烯酯/乙烯共聚乳胶粉, 白色固体粉末, 固含量 (99±1) % (参照DIN 63 189标准) , 最低成膜温度4℃, 灰分 (10±2) % (1000℃, 30 min) 。

砂:石英砂, 粒径小于2.36 mm的抹面砂浆用砂。

消泡剂:1%稀释溶液。

水:自来水。

1.2 试验方法

脱硫石膏与聚合物砂浆粘结强度采用一种特殊试件试验测试, 试件的尺寸为40 mm×40 mm×160 mm, 一半 (40 mm×40mm×80 mm) 为脱硫石膏, 而另一半为聚合物砂浆, 通过该试件的抗折强度确定聚合物砂浆与脱硫石膏的粘结强度。经过反复试验确定的成型与测试方法为:首先成型40 mm×40 mm×160 mm的砂浆试件, 振捣密实后, 用表面光滑的硬质分割薄片插入砂浆试件中部, 将试件一分为二, 形成尺寸为40 mm×40 mm×80 mm的试件, 将砂浆试件置于室内条件下养护, 24 h后脱模。然后, 用100号砂纸将砂浆试件的端面打磨平整并清理干净, 将其置于胶砂试模 (40 mm×40 mm×160 mm) 中紧靠一端, 磨平的端面位于试模中间。最后, 在试模另半部分 (40mm×40 mm×80 mm) 浇注脱硫建筑石膏, 室内带模养护2 d后拆模, 得到聚合物砂浆形成测试粘结强度的特殊试件, 室内自然养护至规定龄期进行粘结强度测试。

通过测试该试件的抗折强度确定聚合物砂浆与脱硫石膏的粘结强度。抗折试验时采用三点加载, 使跨中加载点位于脱硫石膏与聚合物砂浆的界面上, 理论上, 测得的抗折强度即为聚合物砂浆与脱硫石膏的粘结强度。

1.3 试验方案

聚合物砂浆与脱硫石膏的粘结性能受到很多因素的影响, 如砂浆的聚合物掺量、水灰比、灰砂比以及聚合物砂浆中常用的消泡剂也可能影响粘结强度。另外, 前期探索试验发现, 在脱硫石膏中掺加磨细矿粉, 可以明显提高脱硫石膏抗压强度, 故研究中在脱硫石膏中掺加10%磨细矿粉, 分析其对脱硫石膏-聚合物砂浆粘结强度的影响。

前期针对脱硫石膏的工作性与力学性能研究中, 确定了m (石膏) ∶m (水) ∶m (减水剂) =1∶0.50∶0.005时, 各方面性能较为理想, 粘结试验中采用此石膏配合比固定不变。

2 试验结果与分析

14 d时测试聚合物砂浆与脱硫建筑石膏的粘结强度 (抗折强度) , 测试过程中仔细观察试件的开裂和破坏现象, 随着荷载的增大, 裂缝一般首先在跨中聚合物砂浆-脱硫石膏界面受拉面产生并迅速发展, 裂缝开展一般偏向脱硫石膏部分, 最后形成斜向的破坏截面 (见图1) , 也有试件完全沿砂浆-石膏界面开裂破坏。

正交试验配比和14 d粘结强度测试结果见表1。

注:消泡剂掺量按占水泥质量计, 矿粉掺量按占脱硫石膏质量计。

由表1可以看出, 影响14 d粘结强度因素的顺序为:E>D>A>C>B。即是否掺加磨细矿粉是影响聚合物砂浆与脱硫石膏粘结强度的主要因素, 磨细矿粉对粘结强度有不利影响, 掺入磨细矿粉后, 粘结强度降低;消泡剂是重要因素, 掺入消泡剂有利于提高粘结强度;乳胶粉掺量是次要因素, 随着乳胶粉掺量的增加, 粘结强度呈现先增大后降低的趋势;水灰比的影响次之, 水灰比越小, 粘结强度越大;灰砂比的影响最小, 在一定范围内时, 灰砂比越小对粘结强度越有利。

乳胶粉掺量5%、灰砂比1∶2、水灰比0.50、消泡剂掺量0.1%时聚合物砂浆与脱硫石膏的粘结强度最大, 达3.32 MPa。以下试验中聚合物砂浆均采用此配比。

3 粘结可靠性试验分析

3.1 干湿循环对粘结性能的影响

由于石膏不耐水, 作为墙体材料时可能受潮或有水部位须采取防护措施, 可采用聚合物砂浆层作为保护。即使如此, 聚合物砂浆与脱硫石膏界面处依然可能受潮, 粘结强度是否受到影响, 有必要进行试验。因此, 本文设计了如下干湿循环试验方法, 研究经受干湿循环后脱硫石膏与聚合物砂浆粘结强度的变化。

试验采用和粘结强度测试相同的特殊试件, 正常养护14d后开始干湿循环, 即首先将试件中聚合物砂浆部分浸入 (20±5) ℃的水中, 水面低于聚合物砂浆与脱硫石膏界面20mm, 保持2 h后取出, 放在 (20±5) ℃的室内晾干0.5 h;再放入电热鼓风干燥箱内, 在 (60±5) ℃下烘7 h, 然后放在室内环境14.5 h, 作为1次干湿循环。如此反复15次。另有参照试件, 在室内条件下养护。

通过15个干湿循环周期作用后, 平均粘结强度为4.37MPa, 自然条件养护下的参照试件平均粘结强度为4.54 MPa。与自然养护条件相比, 经过干湿循环作用后粘结强度损失率为3.7%, 粘结强度损失率较小, 说明在干湿循环环境中聚合物砂浆和脱硫石膏的粘结可靠、耐久。

3.2 脱硫石膏-聚合物砂浆大面积粘结情况的长期观察

通过前期对聚合物砂浆力学性能、抗裂性能, 以及上述与脱硫石膏的粘结强度和干湿循环作用下粘结耐久性的试验研究, 初步确定了聚合物砂浆的配合比和施工工艺。为了进一步研究聚合物砂浆与脱硫石膏大面积长期粘结可靠性, 本项目进行了脱硫石膏墙体-聚合物砂浆墙面试验。

试验在实验室已有的无表面涂装的混凝土墙体上进行, 划分2块面积均为750 mm×750 mm的区域, 分别标记为A区、B区, 按以下方法试验:

A区:在基层墙面上先涂5 mm厚脱硫建筑石膏, 硬化后再在上面涂1层5 mm厚聚合物砂浆;

B区:用普通水泥砂浆替代聚合物砂浆, 并在砂浆与脱硫石膏之间涂刷一层耐腐蚀高分子有机胶粘剂作为界面剂应用, 涂刷方法、砂浆与石膏厚度均与A区方案相同。

以上2个区域均在自然条件下养护 (见图2) , 长时间观察各区域的开裂情况和是否发生脱落。

7 d龄期时观察发现, A区出现少量细短裂缝, 随着龄期增长裂缝并不继续发展, 至6个月龄期, 裂缝数量、长度和宽度没有明显变化, 未观察到层间脱粘或脱落;B区在7 d龄期时出现大量细长裂缝, 随着龄期增长, 裂缝长度不断发展, 到2个月龄期时, 裂缝几乎贯穿全部普通水泥砂浆表面, 形成龟裂, 但直至6个月龄期, 没有出现脱落现象。

上述试验现象说明, 聚合物砂浆的抗开裂性能远优于普通砂浆, 由于耐腐蚀性聚合物的改性作用, 使砂浆克服了与脱硫石膏的长期相容性问题, 二者粘结性能良好, 满足耐久性要求。聚合物砂浆的少量裂缝, 在实际应用中可通过施工措施解决, 而普通砂浆与脱硫石膏的酸碱性相反, 直接粘结可能会出现开裂、空鼓、甚至脱落等问题。试验中B区由于胶粘剂将脱硫石膏和普通水泥砂浆隔离, 使普通水泥砂浆在后期并没有出现脱空、脱落现象, 但是由于普通水泥砂浆表面的收缩裂缝, 会影响粘结耐久性。

4 机理分析

普通水泥砂浆如与石膏界面长期接触, 水泥砂浆中未水化的C3A可能和石膏反应, 生成膨胀性单硫型水化物 (C3A·CS·H18) 。水泥水化产物Ca (OH) 2也可与石膏反应, 转变成膨胀性高硫酸盐型钙矾石 (C3A·CS·H32) [3,4,5]。这种膨胀性反应可能严重影响水泥砂浆和脱硫石膏的粘结性能, 并可能导致水泥砂浆与石膏粘结失效, 进而空鼓、脱落。

聚合物在水泥砂浆中以物理改性为主, 化学改性为辅, 物理改性主要是对水泥砂浆微观结构的改善[6]。掺入聚合物后砂浆的孔级配得以明显改善, 孔分布在10～50 nm范围内出现峰值, 小孔逐渐占据优势。随着聚合物掺量的增加, 水泥水化物中Ca (OH) 2数量减少, 砂浆内部缺陷减少[7]。聚合物膜与水泥水化产物相互交织缠绕, 浸润和渗透水化物C-S-H, 使材料明显细化, 并渗入砂浆内部的微裂隙与孔壁中, 形成次级粘附的复合体, 以桥键和有孔的聚合物膜的形式分布在砂浆与基体之间, 逐渐向一种连续密实的结构转化, 吸收和传递能量, 在宏观上表现为粘结力的提高。同时有效地提高了砂浆耐硫酸盐离子侵蚀的能力, 从而克服了其与脱硫石膏的界面相容性问题, 保证粘结耐久性。

聚合物砂浆与脱硫石膏试件经受干湿循环作用, 砂浆有可能受到硫酸盐侵蚀, 湿状态下受到钙矾石、石膏等膨胀性侵蚀产物的作用, 干状态下又叠加盐结晶压力的损伤。干湿循环使得这些损伤反复进行并不断累积, 致使试件的粘结强度降低[8,9]。由于聚合物的改性作用, 使得砂浆微观结构得到优化, 湿状态下硫酸根传输受阻, 干状态下结晶条件遭到一定程度破坏, 导致试件受侵程度明显降低, 宏观上表现为强度损失率较小, 提高了聚合物砂浆与脱硫石膏的粘结耐久性。

5 结语

(1) 乳胶粉掺量5%、灰砂比1∶2、水灰比0.50、消泡剂掺量0.1%的聚合物砂浆与脱硫石膏的粘结强度最大, 达到3.32MPa。

(2) 聚合物砂浆中掺加消泡剂可提高聚合物砂浆与脱硫石膏的粘结强度, 而脱硫石膏中掺加磨细矿粉使聚合物砂浆与脱硫石膏的粘结强度显著降低;砂浆中聚合物掺量、水灰比对粘结强度影响较小;灰砂比的影响最小。

(3) 通过干湿循环试验和对脱硫石膏-聚合物砂浆长期粘结性能的观察发现, 聚合物砂浆与脱硫石膏具有良好的粘结可靠性。

(4) 掺入耐腐蚀性聚合物后, 水泥水化物Ca (OH) 2数量减少, 水泥砂浆的孔级配得以明显优化, 微观结构得到改善, 内部缺陷减少, 结构更加密实, 在宏观上表现为粘结力提高的同时, 大幅度提高了水泥砂浆耐石膏腐蚀性, 从而保证了粘结耐久性。

参考文献

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