【正文】 毒害的綠色建材，但國內(nèi)脫硫石膏的利用率 相當?shù)汀? 自流平砂漿的制備 自流平材料是以無機膠凝劑或有機材料為基料，與骨料及多種外加劑混合而成的建筑地面找平材料，使用時按規(guī)定的水灰比加水拌和均勻，機械泵送或人工施工后，無需人工抹平，在自重或輕微外力的作用下能自動流平，形成平整表面，并與基層粘結(jié)牢固。 16 試件的養(yǎng)護 裝模完畢后，經(jīng) 24h 即脫模，并按下列規(guī)定進行養(yǎng)護：脫模后置于自然環(huán)境24h（溫度： 20?2℃，相對濕度 ?60% ? 快速養(yǎng)護箱（溫度： 60℃ ?1℃，相對濕度 ?90%）養(yǎng)護 24h? 自然環(huán)境（溫度： 20℃ ?2℃，相對濕度 ?60%） 3d? 45℃烘箱烘干。待流動停止 4min 后，用直尺 測量兩個垂直向上的直徑，取兩個直徑的平均值，精確至 1mm，如流動度在（ 145177。 2） 30min 流動度損失 將符合初始流動度的料漿在攪拌器內(nèi)靜置（ 30177。觀察試針停止下沉時指針的讀數(shù)。 5）抗壓強度的測定 YA100 型電液式壓力試驗機，精度為 ，試件破壞荷載應不小于壓力機量程的 20%，且不大于全量程的 80%。 6）拉伸粘結(jié)強度的測定 稱?。?500177。 試驗結(jié)果計算精確至 。脫模后 30min 內(nèi)按表明的方向測定試件長度，即為試件的初始長度（ 0L ）測定前，用標準調(diào)整收縮儀的百分表原點。試驗結(jié)果精確至 %。從圖 中可以看出：在石膏基自流平砂漿中 加入 3% 的檸檬酸鉀對其流動性與力學性能都是最優(yōu)的。二水石膏（ 111）面主要由鈣離子組成。 自流平砂漿的尺寸變化率影響著它與地面的粘結(jié)力、表面變形、中層空洞和裂縫等，所以對自流平砂漿的尺寸變化率的研究是非常重要和有意義的。硫鋁酸鹽水泥比硅酸鹽水泥具有早強、耐腐、抗凍等性能。這種結(jié)構(gòu)是多孔結(jié)構(gòu)。顆粒表面還由于形成雙電層結(jié)構(gòu)，會發(fā)生凝聚，形成沉淀，水泥漿體發(fā)生凝結(jié)。因此在自流平砂漿摻入一定量的水泥有利于提高其力學性能，一方面水泥中的鋁酸三鈣與石膏發(fā)生反應生成具有膠凝性的三硫型水化硫鋁酸鈣；水泥的本身含有硅酸三鈣與硅酸二鈣發(fā)生水化反應生成具有凝膠性能的 CSH（水化硅酸鈣凝膠）；另一方面水泥水化生成 氫氧化鈣，氫氧化鈣可以改變無水石膏溶解度與溶解速度，硬石膏水化硬化能力增加。當檸檬酸鉀的摻量為 %時，自流平砂漿同時具有較好的流動性能與力學性能。檸檬酸鉀在自流平砂漿 中的摻量分別為 0%、%、 %和 %，試驗結(jié)果見表 2。為了調(diào)整石膏基自流平砂漿的硬化時間，以滿足施工要求，必須加入緩凝劑。 2） mm，單位為（ mm）。 ） g 試樣，按初始流動度用水量加水，按比例制備料漿。試件脫模后在（ 40177。 砂漿試件抗壓強度應按下式計算： CC SPR /? （ 23） 式中 CR —— 砂漿立方體試件的抗壓強度，單位為兆帕（ MPa）； P —— 試件破壞荷載，單位為牛頓（ N）； CS —— 等于 1600，承壓面積，單位為平方毫米（ mm2）。當試針沉入砂漿只有 時，砂漿達到終凝狀態(tài)。測試步驟如下： （ 1）將制備好的砂漿拌合物一次裝滿圓模，振動數(shù)次刮平，放在自然（溫度： 23℃ ?2℃，相對濕度： 50%?5%）通風的條件下養(yǎng)護 24h；記錄開始加水的時間作為凝結(jié)時間的起始時間 ,每隔 5min 測試一次。 5）mm 內(nèi)為止。 ） g試樣，量取估計加水量倒入攪拌鍋中，將試樣在 30s 內(nèi)均勻地撒入水中，濕潤后用料勺攪拌 1min，然后用攪拌機慢速攪拌 2min，得到均勻地料漿。有機系自流平材料主要指環(huán)氧自流平材料。在標準稠度需水量時， FGD 石膏的抗壓強度比天然石膏高 10%～80%，抗折強度高 25%～ 60%。 (5)微觀表征儀器 X 射線衍射儀： 日本島津公司的 XRD7000L 型全自動 X 衍射儀。試桿與試針的總質(zhì)量為300?2g；圓模上部內(nèi)徑 60mm，下部 70mm，高 30mm。 量筒：最大量程 500ml，最小刻度 5ml。 從化學方面：由于粉煤灰與水泥相比初期水化反應速度較低，因此，其對高效減水劑的吸附較少，這使得高效減水劑能夠充分用于提高砂漿的流動度。本文脫硫石膏來自西固熱電廠，主要化學成分見表 21。主要內(nèi)容包括以下幾個方面 : (1) 脫硫石膏活性激發(fā)的研究 研究脫硫石膏不同細度對脫硫石膏凝結(jié)時間、早期強度的影響； 通過化學改性，即硫酸鹽激發(fā) (如 :硫酸鈉、硫酸鉀、硫酸鋁鉀、鍛燒明礬、硫酸鋅等 )；還有其他無機鹽類的激發(fā)等，研究不同激發(fā)劑對脫硫石膏的激發(fā)效 10果； 優(yōu)選出激發(fā)效果好的單一激發(fā)劑，結(jié)合其它激發(fā)劑，討論兩種或幾種激發(fā)劑復摻后對脫硫石膏水化硬化的影響，并確定出最優(yōu)的激發(fā)劑及其最佳摻量 。因而尋找能夠充分激發(fā)脫硫石膏凝結(jié)硬化的方法是解決問題的關(guān)鍵。 由于脫硫α 半水石膏自流平砂漿的早期強度尤其是拉伸粘結(jié)強度明顯高于水泥基自流平砂漿，且其生產(chǎn)過程中的 2CO 排放比水泥基自流平砂漿低，在施工過程中被大量利用，也成為更加節(jié)能環(huán)保的建筑用材。 石膏基自流平材料的國內(nèi)外研究 目前，自流平砂漿應用的主要領(lǐng)域是地面工程。但可以預見，脫硫石膏的生產(chǎn)與應用蘊藏著巨大的市場機遇，在不久的將來一定會有人研究脫硫石膏代替天然石膏生產(chǎn)建材制品，特別是對于那些天然石膏廣泛而具有脫硫石膏資源的經(jīng)濟發(fā)達地區(qū)例如浙江省、上海市等省市更加如此。用脫硫石膏和天然二水石膏加工成的建筑石膏在性能上存在較大差異，見表 14。根據(jù)燃煤和煙氣除塵效果不同， FGD 石膏外觀呈現(xiàn)出灰白色和灰黃色，灰色主要是由于煙塵中未燃盡的碳質(zhì)量分數(shù)較高的緣故。 (4)脫水和洗滌 4 從旋流器底流分離出來的濃縮漿液，通過過濾，并用凈水 (自來水 )沖洗清除氯離子、鈉離子、鎂離子等水溶性雜質(zhì)，得到的含水率約為 10(wt)%的產(chǎn)物 — FGD石膏。 國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀 脫硫石膏 1）脫硫石膏的來源 美國測試學會 (ASTM)認為，煙氣脫硫石膏 (Fume Gas Desulfurization Gypsum， FGD 石膏 )是一種化工副產(chǎn)品，在廢氣脫硫過程中產(chǎn)生的，主要由含兩個結(jié)晶水的硫酸鈣組成 在歐洲與美國，經(jīng)過二十多年的深入研究和環(huán)境影響觀察，已不將脫硫石膏視為工業(yè)廢物，而是看作一種資源，認為煙氣脫硫石膏是與天然石膏等價的原料和產(chǎn)品，因此脫硫石膏可作為一種資源直接應用。脫硫石膏產(chǎn)生量如此巨大，客觀上需要大規(guī)模的資源化利用途徑，而地面自流平材料 (selfLeveling materials of Floor)應該是脫硫石膏規(guī)?；玫淖罴堰x擇之一。我國是世界上第一大 2SO 排放國，我國的 95%的酸雨與燃煤排放 2SO 有關(guān)。 2 ℃ , relative humidity 60%) 10d at 45 ℃ oven 24h. Key words: FGD gypsum。 本課題 研究了利用脫硫石膏制備自流平砂漿的相關(guān)技術(shù)。在滿足石膏基自流平砂漿國標 JC/T10232020 的要求下，確定脫硫石膏、粉煤灰、硫鋁酸鹽水泥、普通 硅酸鹽水泥之間的基本配比，通過研究緩凝劑摻量對自流平砂漿性能（初始流動度用水、 30min 流動度損失、凝結(jié)時間、抗折強度、抗壓強度、拉伸粘結(jié)強度、收縮率等）的影響，確定合適的摻率。 selfleveling mortar。據(jù)《中國環(huán)境狀況公報》，我國從 2020年到 2020 年， 2SO 排放量依次為 、 、 和 2468 萬噸，“十五”末的 2SO 超過國家“十五”控制目標 (1800 萬噸 ) 萬噸，形勢十分嚴峻。 地面自流平材料是一種以無機或有機膠凝材料為基礎(chǔ)、加入各種改性助劑、用于地面自找平的新型地面材料。 我國正在制定相關(guān)標準，其他副產(chǎn)石膏，如磷石膏已經(jīng)制定 相關(guān)國標，脫硫石膏也分別在杭州鄒平北京等地進行了四次以上的標準制定討論會議。這種濕的細顆粒石膏具有高純度的結(jié)晶硫酸鈣二水化合物，即為 FGD 石膏。 FGD 石膏平均粒徑為 50um，含有少量碳酸鈣顆粒，游離水分一般為 10%。 表 14 建筑石膏性能 石膏品種 水膏比 (%) 初凝 (min) 終凝 (min) 抗壓強度 (MPa) 抗折強度 (MPa) 脫硫建筑石膏 50 天然建筑石膏 50 脫硫石膏國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀 我國石膏分布比較廣泛，可如圖 所示，隨著我國脫硫市場的發(fā)展，近年來我國的許多高校和研究單位，如重慶建筑大學林芳輝、彭家惠、叢剛 ??20 等人率先對脫硫石膏粉煤灰膠結(jié)材的制備展開了較為深入的研究，并在此基礎(chǔ)上研制了建筑砌塊。 利用石膏作為基材來制備自流平材料國內(nèi)由：李東旭、韓永圣、權(quán)劉權(quán) ??31 研究 利用脫硫石膏制備石膏基自留平材料；董兵、岳文海、李明、李祥飛 ??32 研究一種石膏基自流平地面找平材料及其制備方法，都取得了一定成績。上世紀 50 年代，由于第三次工業(yè)革命的影響，人工合成技術(shù)、電子工業(yè)、工業(yè)自動化、新材料、新能源和航空航天工業(yè)等領(lǐng)域都得到了創(chuàng)新和發(fā)展，西歐和日本的經(jīng)濟也迅速成長起來。 國內(nèi)馬振義 ??33 研究了脫硫石膏基自流平砂漿，以 二水脫硫 α 高強石膏作為基材來制備自流平砂漿以及其生產(chǎn)方法 ，為自流平砂漿的應用提供了更多的參考。關(guān)于脫硫石膏的活性激發(fā)研究，主要問題有下面幾個：①添加化學激發(fā)劑，現(xiàn)階段采用檸檬酸鉀作為緩凝劑，檸檬酸鉀 的摻入量也要有一定的限制，摻入量過多時不僅提高了成本而且也會降低其 24 小時的抗折和抗壓強度；②在后期養(yǎng)護過程中制品膨脹崩裂，造成其破壞；③制品的耐水性差；④制品還不能達到水泥基同樣的強度。 研究激發(fā)劑對脫硫石膏水化率、水化進程的影響，對脫硫石膏硬化體組成結(jié)構(gòu)、微觀形貌的影響，探討激發(fā)劑的作用機理。 2）普通水泥 甘肅祁連山水泥廠普通硅酸鹽水泥 ，表觀密度 ，比表面積為 406 m2/kg，主要化學成分見表 21，水泥加水后數(shù)小時內(nèi)，物料逐漸失去流動性、可塑性而變硬是為凝結(jié)，而其后經(jīng)過幾年時間強度的進一步發(fā)展是為硬化。 13表 21 原材料化學成分 (%) 材料名稱 SiO2 Al2O3 CaO Fe2O3 MgO SO3 K2O Na2O Loss 普通硅酸鹽水泥 — — — 脫硫石膏 32 粉煤灰 2062 1040 145 319 — — 硫鋁酸鹽水泥 — — 化學外加劑 — 緩凝劑 為了調(diào)整石膏基自流平砂漿的硬化時間，以滿足施工要求，必須加入緩凝劑。 臺秤：最大可稱量 20kg，最小刻度 50g。 電動抗折試驗機： DK5000 型電動抗折試驗機。 掃描電鏡：日本電子光學公司的 JSM5600LV 低真空掃描電子顯微鏡。在不同水膏比情況下，脫硫石膏強度均明顯優(yōu)于天然石膏。石膏基自流平材料是指各類以石膏為基料、輔之以骨料和外加劑的地面自找平材料，作為基料的石膏主要有α型、β型半水石膏、無水石膏等，河砂、石英砂、礦渣砂等為骨料，粉煤灰、礦渣粉等為礦物摻合料。 （ 2）將流動度試模水平放置在測試板中央，測試板表面平整光潔﹑無水滴。該水量（ 1W ）與試樣量（ 0W ）的比即為初始流動度用水量。 （ 2）初凝時間的測定 調(diào)整測定儀，使試針接觸玻璃板試指針的讀數(shù)為零。 4）抗折強度的測定 本文用電動抗折試驗 機測定試件的抗折強度，試驗機量程 ，最小刻度 MPa.。 砂漿立方體試件抗壓強度精確至 。 2）℃電熱鼓風干燥箱中烘干 48h。將料漿倒入收縮試模內(nèi)，無需振動，用金屬刮刀清除多余料漿，使料漿完全充滿模具并使表面平整，三個試件為一組。 收縮率按三個試件的算術(shù)平均值來確定。盡管緩凝劑的作用機理說法不一，但有一點已被證實，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度 ??34 ，進而影響到石膏基自流平砂漿的強度。 表 32 檸檬酸鉀摻量對自流平砂漿流動性與力學性能的影響 檸檬酸鉀 初始流動 30min流動度 抗折強度 /MPa 抗壓強度 /MPa 摻量（ %） 度 /mm 度 /mm 1d 28 d 1d 28 d 0 115 85 110 125 123 115