【正文】 硫鋁酸鹽水泥熟料中的無(wú)水硫鋁酸鈣是以節(jié)點(diǎn)相連的鋁氧四面體構(gòu)成的多孔骨架，在這個(gè)骨架中 4 個(gè) AlO 四面體構(gòu)成四方環(huán)狀， 在平行 C 軸方向形成豎井孔，在其 1/4 C0和 3/4 C0處分別連有孤島式 SO 四面體，在四方環(huán)狀豎井之間的方角處有 1 對(duì) A1O 四面體相連，從而構(gòu)成 4 個(gè) AlO 四面體連成的矩形。并且摻入到石膏中的可再分散膠粉使石膏晶體相連接，也可以提高硬化體的強(qiáng)度。 從表 34中可以看出：當(dāng)水泥的摻量為 8%時(shí)，配制出的自流平砂漿的流動(dòng)度性能與力學(xué)性能都達(dá)到了最優(yōu)，并且能夠滿足標(biāo)準(zhǔn) JC/T10232020(中華人民共和國(guó)建材行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)石膏基自流平砂漿 )的要求。檸檬酸鉀通過(guò)絡(luò)合作用吸附在新生成的二水石膏晶胚上，降低晶胚的表面能，增加成核勢(shì)能壘，晶胚達(dá)到臨界成核尺寸時(shí)間延長(zhǎng)，石膏的誘導(dǎo)期相應(yīng)地延遲。 不同的緩凝劑種類對(duì)自流平砂漿的流動(dòng)性與力學(xué) 性能的影響 常見(jiàn)的緩凝劑，試驗(yàn)中粉筆摻入，檸檬酸鉀、酒石酸和檸檬酸以及摻量對(duì)石膏基自流平砂漿性能的影響試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表 31。若有個(gè)別數(shù)值與平均值偏差大于20%，應(yīng)剔除，但 一組至少有兩個(gè)數(shù)據(jù)計(jì)算平均值。試件在標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)條件下放至（ 24177。烘干后的試件用 260 號(hào)砂紙打磨掉表面的浮漿，然后用適宜的高強(qiáng)粘結(jié)劑將拉拔接頭粘結(jié)在試件成型面上，在標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)條件下繼續(xù)放置 24h，用拉伸粘結(jié)強(qiáng)度試 19驗(yàn)機(jī)進(jìn)行測(cè)定。 （ 3）以 3 個(gè)試件計(jì)算值的算術(shù)平均值作為該組試件的抗壓強(qiáng)度值。測(cè)定步驟如下： （ 1） 試件從養(yǎng)護(hù)地點(diǎn)取出后，將其表面擦試干凈，測(cè)量尺寸，并檢查其外觀，若公稱尺寸之差不超過(guò) 1mm，則立即進(jìn)行測(cè)試； （ 2） 校準(zhǔn)壓力機(jī)，將試件置于試驗(yàn)機(jī)夾具上，使其非工作面承受壓力，開(kāi)動(dòng)電源，待測(cè)試完畢后讀數(shù)即可； （ 3） 以 3 個(gè)試件測(cè)值的算術(shù)平均值作為該組試件抗折強(qiáng)度值。試模養(yǎng)護(hù)至加水后時(shí)間間隔 50min 時(shí)進(jìn)行第一次測(cè)定。 初始流動(dòng)度用水量（ P ）按下式計(jì)算： P= ( 1W / 0W ) 100 （ 21） 式中 : 1W —— 用水量，單位為克（ g）； 0W —— 試樣質(zhì)量，單位為克（ g）； P —— 初始流動(dòng)度用水量，單位為質(zhì)量百分?jǐn)?shù)（％）。把制備好的料漿灌滿流動(dòng)度試模后，開(kāi)始計(jì)時(shí)。常用外加劑有減水劑 (聚磺酸鹽系、木質(zhì)素磺酸鹽系、蔡系、氨基磺酸鹽系等 )、緩凝劑 (糖類、磷酸鹽、纖維 素等 )、增稠劑 (纖維素、聚丙烯酸鹽、天然橡硬化劑膠等 )、 pH 值調(diào)節(jié)劑 (水泥、熟石灰等 )、消泡劑 (有機(jī)硅油、非離子表面活性劑等 )、表面 (尿醛樹(shù)脂、三聚氰胺甲醛樹(shù)脂等 )，必要時(shí)還可以摻加憎水劑、顏料等。產(chǎn)生這種性能差異的部分原因可以認(rèn)為是兩種石膏在化學(xué)成分方面的差異，在雜質(zhì)含量相同的情況下，由脫硫石膏制備的建筑石膏能參加水化反應(yīng)的顆粒數(shù)量增多，有效組分高于天然石膏。 SEM分辨率為 ； EDS 分辨率為 。抗折夾具與支撐圓柱用硬質(zhì)鋼材制造，兩支撐圓柱直徑均為 10?，其中心距為 100?。 (2)成型 儀器 凈漿攪拌機(jī)：無(wú)錫 市建鼎建工儀器廠 NJ60 型水泥凈漿攪拌機(jī)，主要由攪拌葉、攪拌鍋和控制系統(tǒng)組成。盡管緩凝劑的作用機(jī)理說(shuō)法不一，但有一點(diǎn)已被證實(shí)，緩凝劑可以改變二水石膏晶體形貌，使晶體普遍粗化，從而顯著降低石膏硬化體的強(qiáng)度，進(jìn)而影響到石膏基自流平砂漿的強(qiáng)度，本研究采用檸檬酸鉀做緩凝劑。 3）硫鋁酸鹽水泥 硫鋁酸鹽水泥是以適當(dāng)成分的生料，經(jīng)煅燒所得以無(wú)水硫鋁酸鈣和硅酸二鈣為主要礦物成分的水泥熟料摻加不同量的石灰石、適當(dāng)石膏共同磨細(xì)制成，具有水硬性膠凝材料。 通過(guò)不同養(yǎng)護(hù)制度、體積穩(wěn)定性，研究脫硫石膏耐久性。如何在保證其前期所要求的緩凝時(shí)間以及其強(qiáng)度，水化率，采取有效措施解決以上幾個(gè)主要問(wèn)題，成為脫硫石膏研究的難點(diǎn)。 自流平地面材料在日本開(kāi)發(fā)的較早，在 1972～ 1973 年首先由日本住宅公團(tuán)對(duì)石膏基、水泥基自流平材料作了基礎(chǔ)研究， 1976 年對(duì)采用 α 半水石膏為基料的石膏自流平材料進(jìn)行了施工試驗(yàn)， 1977 年已有石膏基自流平材料商品出售。在這種情況下，一些主要的材料生產(chǎn)商如西卡 (SIKA)、麥斯特 MBT(現(xiàn)歸于DEGUSSA 旗下 )、日本的 ABC 株式會(huì)社、富斯樂(lè) (FOSROC)等均有混凝土地面用水泥基耐磨材料類型產(chǎn)品問(wèn)世，并且該產(chǎn)品在工業(yè)廠房建設(shè)中廣泛應(yīng)用。 日本有很長(zhǎng)的應(yīng)用脫硫石膏的歷史，目前脫硫石膏占日本國(guó)內(nèi)石膏總消耗量的約 25%。桂苗苗 ??20 等，以脫硫石膏為原料用蒸壓法制備半水石膏的研究，胥桂萍 ? ?22,21 、吳曉琴 ??23 等人，采用 常壓鹽溶液法制備半水石膏。表 12 列出了天然石膏和脫硫石膏的化學(xué)成分及細(xì)度， 天然石膏樣品和脫硫石膏樣品的固體顆粒粒徑分布情況 見(jiàn)表 13【】 。 2）脫硫石膏的晶體性質(zhì) 自然界中的天然石膏只存在兩種穩(wěn)定形態(tài)，即天然無(wú)水石膏 (11 型 )和二水石膏。 FGD 石膏來(lái)源于鈣基濕法煙氣脫硫工程，根據(jù)煙氣脫硫步驟分析其產(chǎn)生過(guò)程如下 : (l)石灰石 /石灰漿液脫硫 石灰石經(jīng)破碎、制粉、配漿進(jìn)入吸收塔，在吸收塔內(nèi)一般得到亞硫酸鈣漿液，化學(xué)過(guò)程如下 : 2SO + 3CaCO +21 OH2 → 3CaSO 無(wú)機(jī)自流平材料按基料不同，分為水泥基和石膏基兩類。國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展“十一五”規(guī)劃綱要明確提出，到 2020 年實(shí)現(xiàn)全國(guó) 2SO 排放總量比“十五”期末削減 10%。 retarder。此外研究了養(yǎng)護(hù)制度對(duì)脫硫石膏自流平砂漿性能的影響。因此，開(kāi)發(fā)利用脫硫石膏很有必要。 1 ℃ , relative humidity 90%), conservation of the natural environment of the 24h (temperature: 20 ℃177。目前，我國(guó)的石膏儲(chǔ)量和可利用石膏量由表 11 給出，而脫硫石膏利用率僅為 30％，大量脫硫石膏被堆放或填海，不僅占用大量土地，而且脫出來(lái)的硫又回到地面，造成二次污染形成酸雨，酸雨是當(dāng)今全球十大環(huán)境問(wèn)題之一，燃煤煙氣排放的 2SO 、 XNO 是酸雨的主要成因。脫硫渣經(jīng)過(guò)氧化則轉(zhuǎn)化為含水石膏 脫硫石膏。為了進(jìn)一步的擴(kuò)大脫硫石膏的應(yīng)用范圍，研究以脫硫石膏作基材生產(chǎn)自流平砂漿，不僅可以變廢為寶解決環(huán)境問(wèn)題，而且由于其經(jīng)濟(jì)效益突出，也成為 3 我們研究的初衷 ,更能順應(yīng)現(xiàn)階段的低碳環(huán)保政策 ,為地球的環(huán)境和空氣帶來(lái) 更多好的影響。粗顆粒的二水硫酸鈣晶體從底流中分離出來(lái)，細(xì)顆粒則通過(guò)溢流循環(huán)至吸收塔內(nèi)繼續(xù)生長(zhǎng)。由于 FGD 工藝對(duì)石灰石的特殊要求及其加工工藝，保證了 FGD 石膏顆粒小且質(zhì)量高。另一部分則存在于石膏顆粒中，這是由于碳酸鈣與 2SO 不完全反應(yīng)所致，石膏顆粒的中心部位為碳酸鈣，而可溶性鹽則從石膏顆粒內(nèi)部至 表面均有分布。 國(guó)內(nèi)對(duì)脫硫石膏的綜合處理和應(yīng)用已開(kāi)始起步，但發(fā)展卻比較緩慢，形成工業(yè)化、規(guī)?；蛯I(yè)化生產(chǎn)的企業(yè)不多。 此外，英國(guó)、荷蘭、丹麥以及東歐一些國(guó)家也都開(kāi)發(fā)了多種脫硫石膏的資源化利用技術(shù)。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是 :早期 強(qiáng)度高，與基底粘結(jié)力強(qiáng)；無(wú)放射性，二氧化碳排放量低；施工效率高；實(shí)現(xiàn)脫硫石膏的資源化利用。 存在的問(wèn)題 脫硫石膏粉末材料與水作用后其凝結(jié)硬化初凝時(shí)間較快，而終凝時(shí)間則較緩慢，水化率低，強(qiáng)度不高，耐水性能較差成為脫硫石膏自流平砂漿研究中存在的主要問(wèn)題。達(dá)到脫硫石膏基自流平砂漿用于實(shí)際工程的目的。 本文研究的主要技術(shù)路線如圖 所示 : 11 圖 本文主要技術(shù)路線流程 122 試驗(yàn)研究概況 試驗(yàn)原材料 主要原料 1）脫硫石膏 脫硫石膏是由燃煤電廠進(jìn)行濕法脫硫而產(chǎn)生的以 Ca2SO4?2H2O 為主要成分的工業(yè)副產(chǎn)品。粉煤灰對(duì)流動(dòng)度的影響主要從兩個(gè)方面 : 從物理方面：球狀顆粒的粉煤灰對(duì)砂漿的流動(dòng)可以起到滾珠潤(rùn)滑作用。 實(shí)驗(yàn)儀器及性能測(cè)試 (1)稱量?jī)x器 電子天平： 沈陽(yáng)龍騰電子有限公司 LD 型電子天平，最大量程 510g，精確度，準(zhǔn)確等級(jí) III。 (3 )測(cè)試儀器 標(biāo)準(zhǔn)稠度測(cè)定儀：主要由試針、試桿和圓模組成。 烘箱：南京實(shí)驗(yàn)儀器廠 HG2021 型電熱恒溫干燥箱，最大加熱溫度 300℃ ，控制器靈敏度 ?1℃，工作室尺寸 35?45?45cm。 表 22 自流平砂漿原料配比 原料 脫硫石膏 粉煤灰 硫鋁酸鹽水泥 普通硅酸鹽水泥 緩凝劑 15摻量（ g） 600 250 80 70 30 兩 種石膏的標(biāo)準(zhǔn)稠度相差不大，在相同的水膏比情況下，凝結(jié)時(shí)間非常接近，但強(qiáng)度相差較大。無(wú)機(jī)系自流平材料主要是指石膏基和水泥基自流平材料，也有其他無(wú)機(jī)礦物基的。測(cè)試步驟如下： （ 1） 按 砂漿制備的方法和 砂漿養(yǎng)護(hù)的條件稱?。?300177。 5） mm 內(nèi)，則應(yīng)該調(diào)整加水量按上述步驟重新試驗(yàn)，直至流動(dòng)度在（ 145177。 3）凝結(jié)時(shí)間的測(cè)定 本文用標(biāo)準(zhǔn)稠度測(cè)定儀確定砂漿拌合物的凝結(jié)時(shí)間。 （ 3）終凝時(shí)間的測(cè)定 將初凝后的試件繼續(xù)養(yǎng)護(hù)，當(dāng)時(shí)間間隔為 330min 后進(jìn)行第一次檢測(cè)，臨近終凝時(shí)間時(shí)每隔 15min 測(cè)定一次。承壓試驗(yàn)應(yīng)連續(xù)而均勻地加荷，加荷速度應(yīng)為每秒鐘 （砂漿強(qiáng)度等于 6MPa 時(shí)取下限，砂漿強(qiáng)度大于 5MPa 時(shí)取上限），當(dāng)試件接近破壞而開(kāi)始迅速變形時(shí)，停止調(diào)整試驗(yàn)機(jī)油閥，直至試件破壞，然后記錄破壞荷載（最大值）。 ） h后出模， 10 個(gè)試件為一組。 稱?。?500177。 試件收縮率應(yīng)表述為試件干燥后相對(duì)于試件剛脫模時(shí)基準(zhǔn)長(zhǎng)度的變化，用百分?jǐn)?shù)表示，收縮率（ ? ）按下式計(jì)算： ? = )/()( 0 dt LLLL ?? 100 （ 25） 式中： ? —— 收縮率，單位為百分?jǐn)?shù)（ %）； 0L —— 試件成型后 24h 的長(zhǎng)度，單位為毫米（ mm）； Lt —— 試件干燥后的長(zhǎng)度，單位為毫米（ mm）； L —— 試件長(zhǎng)度 160，單位為毫米（ mm）； dL —— 兩個(gè)收縮頭埋入料漿中的長(zhǎng)度之和，即（ 20177。通過(guò)改變過(guò)程任一參數(shù)，可獲得不同的微觀結(jié)構(gòu)，最終導(dǎo)致石膏硬化體強(qiáng)度的變化。 檸檬酸鉀 摻 量對(duì)自流平砂漿性能的影響 本次試驗(yàn)采用檸檬酸鉀為緩凝劑，研究檸檬酸鉀在自流平砂漿中摻量的不同112114116118120122124圖 （a）初始流動(dòng)度(mm)檸檬酸鉀 酒石酸 檸檬酸020406080100120圖 （b）30min流動(dòng)度(mm)檸檬酸鉀 酒石酸 檸檬酸012345圖 （c）抗折強(qiáng)度(MPa)檸檬酸鉀 酒石酸 檸檬酸1d28d1d28d1d28d02468101214圖 （d）抗壓強(qiáng)度(MPa)檸檬酸鉀 酒石酸 檸檬酸1d28d1d28d1d28d 23對(duì)其流動(dòng)性能與力學(xué)性能的影響。隨著檸檬酸鉀摻量的增加，自流平砂漿的力學(xué)性能顯下降趨勢(shì)。 表 34 水泥摻量對(duì)自流平砂漿的 尺寸變化率的影響 水泥摻量 /% 3d 7d 14d 21d 28d 3 8 13 18 25 圖 水泥摻量對(duì)自流平砂漿的尺寸變化率的影響 從圖 ：當(dāng)水泥摻量為 3%與 8% 時(shí)，自流平砂漿的膠凝主體是短柱狀的二水石膏，隨著水泥摻量的增加，自流平砂漿的微觀結(jié)構(gòu)由原來(lái)短柱結(jié)構(gòu)變?yōu)橐孕鯛疃嗯c水化硅酸鈣的混合體，內(nèi)部固相間逐漸變得密實(shí)。 Ca2SO4 晶體結(jié)構(gòu)示意圖 王燕謀等 ]36[ 的研究表明，水泥顆粒在初期水化時(shí)，顆粒與水接觸后，表面活化點(diǎn)很快水解，顆粒表面發(fā)生水化反應(yīng)，生成水化產(chǎn)物，同時(shí)離子進(jìn)入溶液，發(fā)生析晶沉淀。 熟料中的無(wú)。 2 4 6 8 10 12 14 16 18 200 .1 50 .1 00 .0 50 .0 00 .0 50 .1 00 .1 5水泥摻量（%）尺寸變化率(%)28d 2 1 d 1 4 d7